TW202018245A - 導熱管 - Google Patents

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川畑賢也
稲垣義勝
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日商古河電氣工業股份有限公司
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Abstract

本發明之課題，係提供一種導熱管，其目的係即便在進一步增大電子零件的發熱量時等更嚴格的使用條件下，亦能夠發揮優異的熱輸送特性。 本發明之解決手段，係提供一種導熱管，其係具備下列而成之導熱管：容器，其具有一端部的端面及另一端部的端面經封閉之管狀且具有形成有溝部之內壁面；燒結體層，係設置在前述容器的內壁面且為粉體經燒結而成；及動作流體，其被封入至前述容器的空洞部；前述燒結體層具有：第1燒結部，其位於前述導熱管的蒸發部之位置；及第2燒結部，其與該第1燒結部連續且位於前述蒸發部與前述導熱管的凝縮部之間的隔熱部之位置；相較於前述第2燒結部的毛細管力，前述第1燒結部的毛細管力為較大。

Description

導熱管
本發明係有關於一種具有優異的最大熱輸送量，而且熱阻(thermal resistance)較小且發揮優異的熱輸送特性之導熱管。
被搭載在桌上型個人電腦、伺服器等的電機電子(electrical and electronic)機器之半導體元件等的電子零件，係由於高功能化等而發熱量增大，其冷卻變為更重要。作為電子零件的冷卻手段，係有使用導熱管之情形。
因此，作為發熱量增大的半導體元件等電子零件的冷卻構件，例如有提案揭示一種導熱管，具備：管構件，其係在外周面搭載有發熱體；及多孔質的燒結體，其係配置在管構件內且接受發熱體的熱量而散熱；該燒結體具有對應在管構件的外周面所搭載的發熱體的內周面之基體(專利文獻1)。
在專利文獻1，係將燒結體設為傳熱性良好的金屬的燒結金屬，藉由改善導熱管的蒸發部側的沸騰性及液體吸取性，來得到經改善導熱管的凝縮部側的冷卻液的液體吸取性之燒結體，而使導熱管的冷卻性能提升。但是，專利文獻1的導熱管在電子零件的發熱量進一步增大時等更嚴格的使用條件下，係有無法得到充分的散熱特性的情況之問題。
又，導熱管係有設置在寒冷的環境之情形。此時，特別是在導熱管未運轉的狀態下，液相的動作流體係有局部地積存在容器之情形。在寒冷地方，容器所積存之液相的動作流體凍結且動作流體產生體積膨脹時，係有容器變形且被破壞掉的頻率變為較高之問題。又，為了防止動作流體凍結而使用不凍液、或是為了防止因動作流體的凍結引起容器變形、破壞而將容器的壁厚增厚時，係有導熱管的熱輸送特性低落之問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-318085號公報
[發明欲解決之課題]
鑒於上述情形，本發明之目的係提供一種即便在電子零件的發熱量進一步增大時等更嚴格的使用條件下，亦能夠發揮優異的熱輸送特性之導熱管。 [用以解決課題之手段]
本發明的構成之要旨係如以下。 [1]一種導熱管，其係具備下列而成之導熱管： 容器，其具有一端部的端面及另一端部的端面經封閉之管狀且具有形成有溝部之內壁面； 燒結體層，係設置在前述容器的內壁面且為粉體經燒結而成；及 動作流體，其被封入至前述容器的空洞部； 前述燒結體層具有：第1燒結部，其位於前述導熱管的蒸發部之位置；及第2燒結部，其與該第1燒結部連續且位於前述蒸發部與前述導熱管的凝縮部之間的隔熱部之位置；相較於前述第2燒結部的毛細管力，前述第1燒結部的毛細管力為較大。 [2]如[1]所述之導熱管，其中前述燒結體層係設置在前述一端部與前述容器的長度方向中央部，而未設置在前述另一端部。 [3]如[1]所述之導熱管，其中前述燒結體層係設置在前述容器的長度方向中央部，而未設置在前述一端部及前述另一端部。 [4]如[1]至[3]項中任一項所述之導熱管，其中前述燒結體層係未設置在前述凝縮部，而且在前述凝縮部，前述溝部為露出。 [5]如[1]至[4]項中任一項所述之導熱管，其中前述燒結體層為金屬粉的燒結體。 [6]如[4]所述之導熱管，其中相較於前述第2燒結部的原料之第2金屬粉的平均一次粒徑，前述第1燒結部的原料之第1金屬粉的平均一次粒徑為較小。 [7]如[1]至[6]項中任一項所述之導熱管，其中相較於位於前述蒸發部的位置之前述溝部的毛細管力，前述第1燒結部的毛細管力為較大。 [8]如[1]至[7]項中任一項所述之導熱管，其中相較於位於前述隔熱部的位置之前述溝部的毛細管力，前述第2燒結部的毛細管力為較大。 [9]如[1]至[8]項中任一項所述之導熱管，其中相較於位於前述蒸發部的位置之溝部內之前述第1燒結部的空隙率，位於前述隔熱部之溝部內之前述第2燒結部的空隙率為較大。 [10]如[1]至[9]項中任一項所述之導熱管，其中在對前述容器的長度方向為垂直的剖面，在前述第1燒結部的表面係形成有凹凸部。 [11]如[1]至[10]項中任一項所述之導熱管，其中相較於前述第2燒結部的平均厚度，前述第1燒結部的平均厚度為較薄。 [12]如[1]至[10]項中任一項所述之導熱管，其中相較於前述第2燒結部的平均厚度，前述第1燒結部的平均厚度為較厚。 [13]如[6]所述之導熱管，其中前述第2金屬粉的平均一次粒徑對前述第1金屬粉的平均一次粒徑之比為1.3~2.0。
在上述[1]的態樣，容器內壁面之中，對應蒸發部及隔熱部之部位，係設置有燒結體層。又，在容器內壁面，係具有溝部的露出的部位、及經燒結體層被覆的部位。具有第1燒結部及第2燒結部之燒結體層，係形成有第1燒結部與第2燒結部之境界部。又，燒結體層係達成作為產生毛細管力之芯(wick)結構體的功能。因為相較於第2燒結部的毛細管力，第1燒結部的毛細管力為較大，所以相較於在第1燒結部內部之對液相的動作流體之流路阻力，在第2燒結部內部之對液相的動作流體之流路阻力為較小。
又，在上述[1]的態樣，設置有燒結體層之容器之中，使對應第1燒結部之部位作為蒸發部(受熱部)、使對應第2燒結部之部位作為隔熱部、及使未設置有燒結體層之部位作為凝縮部(散熱部)的功能時，從凝縮部往設置有第1燒結部之蒸發部回流後之液相的動作流體，係藉由毛細管力相對較大的第1燒結部的毛細管作用，在第1燒結部內部逐漸地順利地往設置有第2燒結部之隔熱部方向擴散。在第1燒結部內部擴散後之液相的動作流體係從被冷卻物受熱而從液相相變化成為氣相。從液相相變化成為氣相後之動作流體，係從蒸發部流通至凝縮部且在凝縮部將潛熱排放。排放潛熱而從氣相相變化成為液相後的動作流體，係藉由溝部的毛細管力及隔熱部的第2燒結部的毛細管力，而能夠從容器的凝縮部回流至設置有第1燒結部之蒸發部。因為在隔熱部係設置有第2燒結部，所以在隔熱部係產生容器內壁面的溝部所具有的毛細管力及第2燒結部所具有的毛細管力。 [發明效果]
依照本發明的態樣，因為相較於第1燒結部內部的流路阻力，第2燒結部內部的流路阻力為較小，所以液相的動作流體能夠從凝縮部順利地回流至蒸發部。又，在隔熱部，係因為產生容器內壁面的溝部所具有的毛細管力及第2燒結部所具有的毛細管力，所以能夠防止液相的動作流體從凝縮部往蒸發部方向之回流受到從蒸發部往凝縮部方向流通之氣相的動作流體阻礙。而且，因為相較於位於隔熱部的位置之第2燒結部的毛細管力，位於蒸發部的位置之第1燒結部的毛細管力為較大，所以往蒸發部回流後之液相的動作流體係能夠在第1燒結部內部順利地往設置有第2燒結部之隔熱部方向擴散，結果，液相的動作流體係在第1燒結部全體範圍擴散。因此，能夠防止在蒸發部之液相的動作流體變乾(dry out)。從上述，在本發明的導熱管係具有優異的熱輸送特性。因而，本發明的導熱管係即便在電子零件的發熱量進一步增大時等更嚴格的使用條件下，亦能夠發揮優異的熱輸送特性。
又，依照本發明的態樣，導熱管不運轉的狀態時，往第1燒結部回流後之液相的動作流體，液體不停留在第1燒結部而是順利地逐漸在第1燒結部內部擴散。因此，因為即便導熱管不運轉的狀態時，亦能夠防止在容器的蒸發部之液相的動作流體產生液體停留，所以能夠抑制液相的動作流體凍結。從上述，即便在被設置在寒冷的環境等更嚴格的使用條件下，亦能夠發揮優異的熱輸送特性。又，即便液相的動作流體凍結，因為能夠防止液相的動作流體產生局部的液體停留，所以能夠緩和動作流體產生局部的體積膨脹且防止容器變形。
而且，依照本發明的態樣，不必使用不凍液作為動作流體且能夠使用壁厚較薄的容器，所以能夠發揮優異的熱輸送特性。
又，依照本發明的態樣，燒結體層為金屬粉的燒結體，亦即藉由第1燒結部及第2燒結部之任一者均為金屬粉的燒結體，而能夠對第1燒結部第2燒結部間賦予優異的接合力。又，藉由第1燒結部及第2燒結部之任一者均為金屬粉的燒結體，相對於第1燒結部與第2燒結部為不同材料(例如一燒結部為金屬網狀物，而另一燒結部為金屬粉的燒結體等)時，能夠使燒結體層的形成步驟簡略化且燒結體層的製造效率提升。
而且，依照本發明的態樣，藉由相較於位於隔熱部的位置之溝部的毛細管力，第2燒結部的毛細管力為較大，能夠確實地防止從凝縮部往蒸發部方向之液相的動作流體的回流受到從蒸發部往凝縮部方向流通之氣相的動作流體阻礙。因而，在本發明的導熱管，係能夠發揮更優異的熱輸送特性。
又，依照本發明的態樣，藉由相較於位於蒸發部的位置之溝部內之第1燒結部的空隙率，位於隔熱部的位置之溝部內之第2燒結部的空隙率為較大，能夠使液相的動作流體更順利地在位於隔熱部的位置之第2燒結部的內部回流，同時能夠提升在蒸發部之容器與第1燒結部間的熱傳導性。因而，本發明的導熱管係能夠發揮更優異的熱輸送特性。
而且，依照本發明的態樣，藉由在對容器的長度方向為垂直的剖面之第1燒結部的表面形成有凹凸部，因為第1燒結部的表面積增大，所以能夠減低液相的動作流體的蒸發阻力，結果，能夠發揮更優異的熱輸送特性。
而且，依照本發明的態樣，藉由相較於第2燒結部的平均厚度，第1燒結部的平均厚度為較薄，因為能夠使在蒸發部之液相的動作流體的液膜較薄，所以能夠減低液相的動作流體的蒸發阻力，結果，能夠發揮更優異的熱輸送特性。
用以實施發明之形態
以下，說明本發明的實施形態例之導熱管。第1圖(a)圖係說明本發明的第1實施形態例之導熱管的概要之側面剖面圖，(b)圖為(a)圖的A-A剖面圖，(c)圖為(a)圖的B-B剖面圖。第2圖係說明本發明的第2實施形態例之導熱管的概要之側面剖面圖。第3圖係說明本發明的第3實施形態例之導熱管的概要之正面剖面圖。第4圖係說明本發明的第4實施形態例之導熱管的概要之側面剖面圖。第5圖係本發明的實施形態例之導熱管的使用方法的例子之說明圖。
首先，邊使用圖式邊說明本發明的第1實施形態例之導熱管。如第1圖(a)顯示，第1實施形態例之導熱管1係具備：管狀容器10，其一端部11的端面及另一端部12的端面係被封閉；溝部13，其係由在容器10的內壁面沿著容器10的長度方向形成之複數條細溝所構成；燒結體層14，其係由設置在容器10的一端部11的內壁面及中央部19的內壁面之粉體燒結而成；及動作流體(未圖示)，其被封入至容器10的空洞部17。
容器10係經密閉之大略直線狀管材，對長度方向為正交方向(亦即，對長度方向為垂直)的剖面形狀係沒有特別限定，如第1圖(b)、(c)顯示，在導熱管1，為大略圓形。容器10的壁厚係沒有特別限定，例如0.1~0.8mm。容器10的徑向尺寸係沒有特別限定，例如5~20mm。
如第1圖(a)、(b)、(c)，在容器10的內壁面，係從一端部11起至另一端部12為止，在沿著容器10的長度方向形成有由複數條細溝所構成之溝部13亦即溝(groove)。因而溝部13係形成在一端部11、另一端部12及一端部11與另一端部12之間之中央部19。又，溝部13係形成在容器10的內周面全體。溝部13係具有所需要的毛細管力。
形成有溝部13之容器10的內壁面之中，在一端部11及中央部19係設置有將粉體燒結而成之燒結體層14。燒結體層14係形成在容器10的內周面全體。因而，在一端部11的內壁面及中央部19的內壁面，溝部13係經燒結體層14被覆。又，在導熱管1，容器10的另一端部12係未設置有燒結體層14。因此，在容器10的另一端部12，溝部13係在容器10的內部空間(空洞部17)露出。
又，燒結體層14係具有設置在一端部11之第1燒結部15；及與第1燒結部15連續且設置在中央部19之第2燒結部16。在第1燒結部15與第2燒結部16的界線係形成有境界部18。又，在導熱管1之一端部11的端面，亦設置有第1燒結部15。
而且，如第1圖(a)顯示，在導熱管1之第1燒結部15的表面為大略平滑，第2燒結部16的表面亦大略平滑。又，第1燒結部15的厚度為大略均勻，第2燒結部16的厚度亦大略均勻。而且，第1燒結部15的平均厚度係與第2燒結部16的平均厚度為大略相同。因而，在境界部18係未形成有段差且為平坦。
第1燒結部15為第1粉體的燒結體，第2燒結部16為第2粉體的燒結體。相較於第2燒結部16的毛細管力，第1燒結部15的毛細管力為較大。在導熱管1，藉由相較於第2燒結部16的原料之第2粉體的平均一次粒徑，第1燒結部15的原料之第1粉體的平均一次粒徑為較小，而成為相較於第2燒結部16的毛細管力，第1燒結部15的毛細管力為較大之態樣。從上述，相較於第1燒結部15內部，第2燒結部16內部係存在有較多的空隙(未圖示)，而成為相較於第1燒結部15內部的空隙率，第2燒結部16內部的空隙率為較大之態樣。又，相較於在第1燒結部15內部之液相的動作流體的流路阻力，在第2燒結部16內部之液相的動作流體的流路阻力為較小。
從上述，如第1圖(b)、(c)顯示，係成為相較於在溝部13內之第1燒結部15的空隙率，在溝部13內之第2燒結部16的空隙率為較大之態樣。因而，在導熱管1，容器10與第1燒結部15之間具有優異的熱連接性，且能夠將熱順利地從容器10傳導至第1燒結部15。又，在容器10的內壁面設置有第2燒結部16，亦能夠在溝部13內部使液相的動作流體從凝縮部順利地往蒸發部方向回流。
又，為了方便說明，在第1圖(b)，第1燒結部15係填充至溝部13內，在第1圖(c)，係設為第2燒結部16未設置在溝部13內之態樣。
而且，在導熱管1，相較於位於一端部11的位置之溝部13的毛細管力，第1燒結部15的毛細管力為較大，相較於位於中央部19的位置之溝部13的毛細管力，第2燒結部16的毛細管力為較大。在一端部11，係在溝部13上直接形成有第1燒結部15且第1燒結部15表面係在容器10的內部空間(空洞部17)露出。在中央部19，係在溝部13上直接形成有第2燒結部16且第2燒結部16表面係在容器10的內部空間(空洞部17)露出。因而，在燒結體層14係未進一步設置有芯結構體。
第2金屬粉的平均一次粒徑對第1金屬粉的平均一次粒徑之比，係沒有特別限定，從第1燒結部15內部的毛細管力與第2燒結部16內部的流路阻力減低的平衡而言，係以1.3~2.0為佳，以1.4~1.7為特佳。又，只要相較於第2粉體的平均一次粒徑，第1粉體的平均一次粒徑為較小之值，第1粉體的平均一次粒徑及第2粉體的平均一次粒徑就沒有特別限定。例如第1粉體的平均一次粒徑係以50μm以上且100μm以下為佳，第2粉體的平均一次粒徑係以80μm以上且150μm以下為佳。針對第1粉體、第2粉體，例如能夠藉由將粉體使用篩子進行分級而得到上述平均一次粒徑範圍的粉體。
如第1圖(a)、(b)、(c)顯示，容器10的內部空間為空洞部17，空洞部17係作為氣相的動作流體的蒸氣流路之功能。亦即，在容器10的一端部11與中央部19之燒結體層14的表面、及在容器10的另一端部12之形成有溝部13之容器10的內壁面，係各自成為蒸氣流路的壁面。又，空洞部17係沿著導熱管1的熱輸送方向而延伸。
在容器10的長度方向，第1燒結部15的長度(L1)/第2燒結部16的長度(L2)之值，係能夠按照導熱管的使用條件等而適當地選擇且沒有特別限定，例如以0.2~3.0為佳，以0.7~1.7為特佳。 又，在容器10的長度方向，容器10的長度(L3)/燒結體層14的長度(L4)之值，係能夠按照導熱管的使用條件等而適當地選擇且沒有特別限定，例如以1.3~1.8為佳，以1.4~1.6為特佳。
容器10的材質係沒有特別限定，例如就具有優異的熱傳導率而言，能夠舉出銅、銅合金；就輕量性而言，能夠舉出鋁、鋁合金，就機械強度的改善而言，能夠舉出不鏽鋼等的金屬。又，亦能夠按照導熱管1的使用狀況而使用錫、錫合金、鈦、鈦合金、鎳及鎳合金等。燒結體層14的原料之第1粉體及第2粉體的材質係沒有特別限定，例如能夠舉出含有金屬粉之粉體。作為具體例，能夠舉出銅粉及不鏽鋼粉等的金屬粉、銅粉與碳粉的混合粉、上述粉體的奈米粒子等。因而，作為燒結體層14，能夠舉出含有金屬粉之粉體的燒結體，作為具體例，可舉出銅粉及不鏽鋼粉等金屬粉的燒結體、銅粉與碳粉的混合粉的燒結體、上述粉體的奈米粒子的燒結體等。第1粉體的材質及第2粉體的材質可相同亦可不同。
第1燒結部15與第2燒結部16為同種材料、例如任一者均為金屬粉的燒結體時，能夠對第1燒結部15與第2燒結部16之間賦予優異的接合力且燒結體層14的機械強度提升。而且藉由第1燒結部與第2燒結部為同種材料(例如任一者均為金屬粉的燒結體)，燒結體層14的製造效率提升。
又，作為被封入至容器10之動作流體，係能夠按照容器10的材質而適當地選擇，例如可舉出水、代替FLON(chloroflurocarbon；氟氯碳化物)、全氟碳、環戊烷等。如此，在導熱管1，因不必使用不凍液作為動作流體，所以能夠發揮優異的熱輸送特性。
其次，說明本發明的第1實施形態例之導熱管1的熱輸送機構。在導熱管1，藉由使發熱體100熱連接至設置有第1燒結部15之一端部11，一端部11係作為蒸發部(受熱部)的功能，藉由使熱交換手段(未圖示)熱連接至未設置有燒結體層14之另一端部12，另一端部12係作為凝縮部(散熱部)的功能。又，設置有第2燒結部16之中央部19係作為隔熱部的功能。在導熱管1的蒸發部，從發熱體100受熱時，動作流體係從液相相變化成為氣相。相變化成為氣相後的動作流體，係藉由在空洞部17之蒸氣流路在容器10的長度方向從蒸發部往凝縮部(在導熱管1為另一端部12)流動，來自發熱體100的熱量係從蒸發部被輸送至凝縮部。從蒸發部被輸送至凝縮部後之來自發熱體100的熱量，係在設置有熱交換手段之凝縮部，氣相的動作流體進行相變化成為液相且以潛熱的方式被排放。在凝縮部被排放後的潛熱，係藉由在凝縮部所設置的熱交換手段而從凝縮部被排放至導熱管1的外部環境。在凝縮部進行相變化成為液相後之動作流體，係藉由溝部13的毛細管力而從凝縮部被回流至隔熱部，而且藉由溝部13的毛細管力及第2燒結部16的毛細管力而從隔熱部被回流至蒸發部。
在第1實施形態例之導熱管1，係因為相較於位於蒸發部(在導熱管1為一端部11)的位置之第1燒結部15內部的流路阻力，位於隔熱部(在導熱管1為中央部19)的位置之第2燒結部16內部的流路阻力為較小，所以液相的動作流體能夠從凝縮部透過隔熱部而順利地回流至蒸發部。又，在隔熱部，不僅是容器10的內壁面的溝部13所具有的毛細管力，而且亦產生第2燒結部16所具有的毛細管力，且因為相較於位於隔熱部的位置之溝部13的毛細管力，第2燒結部16的毛細管力為較大，所以能夠更確實防止從凝縮部往蒸發部方向之液相的動作流體的回流受到從蒸發部往凝縮部方向流通之氣相的動作流體阻礙。而且，在蒸發部，因為相較於位於隔熱部的位置之2燒結部16的毛細管力，第1燒結部15的毛細管力為較大，所以往蒸發部回流後之液相的動作流體係能夠在第1燒結部15內部順利地擴散。能夠順利地在第1燒結部15內部擴散之結果，能夠減低在蒸發部之液相的動作流體的液膜的厚度而抑制液相的動作流體的蒸發阻力，而且能夠防止在蒸發部之液相的動作流體變乾。從上述各種效果，導熱管1係具有優異的熱輸送特性。因而，即便在容器10的冷卻對象之電子零件的發熱量進一步增大時等更嚴格的使用條件下，導熱管1亦能夠發揮優異的熱輸送特性。
又，在第1實施形態例之導熱管1，導熱管1不運轉的狀態時，回流至第1燒結部15後之液相的動作流體不局部地液體停留在第1燒結部15，而順利地在第1燒結部15內部逐漸擴散。因此，即便導熱管1不運轉的狀態下，因為能夠防止在容器10的蒸發部之液相的動作流體產生局部的液體停留，所以即便在寒冷的使用環境下，亦能夠抑制液相的動作流體凍結。從上述，導熱管1係即便在被設置在寒冷的環境等更嚴格的使用條件下，亦能夠發揮優異的熱輸送特性。而且因為即便液相的動作流體凍結，亦能夠防止液相的動作流體產生局部的液體停留，所以能夠緩和動作流體產生局部的體積膨脹且防止容器10的變形。因而，因為不必使用壁厚較厚的容器10，所以從發熱體100往第1燒結部15的熱傳導性提升且能夠發揮優異的熱輸送特性。
而且，在第1實施形態例之導熱管1，藉由相較於在位於蒸發部的位置之溝部13內之第1燒結部15的空隙率，在位於隔熱部之溝部13內之第2燒結部16的空隙率為較大，液相的動作流體在第2燒結部16的內部能夠更順利地從凝縮部往蒸發部方向回流，同時在蒸發部，亦發揮容器10與第1燒結部15之間的熱傳導性提升之效果。
其次，邊使用圖式邊說明本發明的第2實施形態例之導熱管。又，在第2實施形態例之導熱管，因為主要的構成係與上述第1實施形態例之導熱管相同，針對相同構成要，係使用相同符號而進行說明。
在第1實施形態例之導熱管1，係容器10的內壁面之中，在一端部11及中央部19設置有燒結體層14，但是亦可代替此種方式，如第2圖顯示，在第2實施形態例之導熱管2，係在容器10的長度方向之中央部19設置有燒結體層14，而在容器10的長度方向的一端部11及另一端部12係未設置有燒結體層14。又，燒結體層14之中，第1燒結部15係設置在燒結體層14的長度方向之中央14-1，與第1燒結部15連續的第2燒結部16係設置在燒結體層14的長度方向的一端14-2及另一端14-3各一個，合計二個。
在導熱管2，容器10的長度方向的形狀，係具有直線狀、彎曲部之形狀等且沒有特別限定，在導熱管2為大略U字狀，在彎曲部及其附近亦設置有燒結體層14。在導熱管2，係在容器10的長度方向之中央部19之中，藉由將發熱體100熱連接至對應第1燒結部15之部位，對應第1燒結部15之部位係成為蒸發部。又，藉由將熱交換手段(未圖示)熱連接至容器10的長度方向的一端部11及另一端部12，一端部11及另一端部12係成為凝縮部。容器10的長度方向之中央部19之中，對應第2燒結部16之部位係成為隔熱部。在容器10的長度方向之中央部19設置有燒結體層14之導熱管2，亦與上述發揮同樣的效果。
其次，邊使用圖式邊說明本發明的第3實施形態例之導熱管。又，在第3實施形態例之導熱管，因為主要的構成係與上述第1、第2實施形態例之導熱管相同，針對相同構成要，係使用相同符號而進行說明。
在第1實施形態例之導熱管1，第1燒結部15的表面為大略平滑，第2燒結部16表面亦為大略平滑，但是亦可代替此種方式，如第3圖顯示，在第3實施形態例之導熱管3，係在燒結體層14表面形成有凹凸部34。在導熱管3，係至少在第1燒結部15表面形成有凹凸部34。凹凸部34可形成在第1燒結部15的表面全體，亦可只有形成在第1燒結部15表面的一部分區域。在第3圖，係在第1燒結部15的圓周方向全體形成有凹凸部34。又，亦可按照必要亦在第2燒結部(在第3圖係未圖示)表面形成有凹凸部34。
在導熱管3，凹凸部34的形狀係成為沿著容器10的圓周方向而凹部與凸部重複形成之波狀。
在導熱管3，藉由在第1燒結部15表面形成有凹凸部34，因為第1燒結部15的表面積增大，所以液相的動作流體的蒸發面積增大，進而能夠減低液相的動作流體的蒸發阻力，結果，能夠發揮更優異的熱輸送特性。
其次，邊使用圖式邊說明本發明的第4實施形態例之導熱管。又，在第4實施形態例之導熱管，因為主要的構成係與上述第1~第3實施形態例之導熱管相同，針對相同構成要，係使用相同符號而進行說明。
在第1實施形態例之導熱管1，第1燒結部15的厚度與第2燒結部16的厚度為大略相同，在境界部18係未形成有段差，但是亦可代替此種方式，如第4圖顯示，在第4實施形態例之導熱管4，相較於第2燒結部16的厚度，第1燒結部15的厚度為較薄。因而，在境界部18係形成有段差。
藉由相較於第2燒結部16的厚度，第1燒結部15的厚度為較薄，因為能夠使在位於一端部11的位置之蒸發部之液相的動作流體的液膜更薄化，所以能夠減低液相的動作流體的蒸發阻力，結果，能夠發揮更優異的熱輸送特性。
其次，說明本發明的導熱管的製造方法之例子。在此，係將第1實施形態例之導熱管1作為例子而進行說明。前述製造方法係沒有特別限定，例如第1實施形態例之導熱管1，係將預定形狀的芯棒從在內壁面形成有溝部13之圓形管材的長度方向之中一端部起插入至中央部為止。將第1燒結部15的原料之預定量的第1粉體、及第2燒結部16的原料之預定量的第2粉體，從管材的另一端部依次填充至管材的內壁面與芯棒的外面之間所形成的空隙部。其次，藉由將填充有第1粉體及第2粉體之管材進行加熱處理且將芯棒從管材拔出，而能夠製造在一端部11具有第1燒結部15且在中央部19具有第2燒結部16之導熱管1。
又，在第1燒結部15形成有凹凸部34之第3實施形態例的導熱管3，係能夠將具有對應凹凸部34的預定切口部之芯棒插入，而且將第1燒結部的原料之第1粉體不僅是填充至管材的內壁面與芯棒外面之間所形成的空隙部且亦填充至管材的內壁面與切口部之間所形成的空隙部之後，藉由進行加熱處理而製造。
其次，說明本發明的導熱管的使用方法之例子。本發明的導熱管係能夠使用在散熱裝置(heat sink)。例如第5圖的散熱裝置200顯示，將第1實施形態例之導熱管1的一端部11複數個並列配置而形成導熱管群。而且使用長度方向的形狀具有彎曲部之形狀(在第5圖為大略L字狀)之容器，代替在第1實施形態例的導熱管1之長度方向的形狀為大略直線狀之容器。又，配置在導熱管群的左半部之導熱管1，其另一端部12係往左方向延伸，而配置在導熱管群的右半部之導熱管1，其另一端部12係往右方向延伸。
針對各導熱管1，係在未設置有燒結體層之另一端部12，將複數個散熱翼片211並列配置而成之散熱翼片群210沿著另一端部12的長度方向而設置且使另一端部12作為凝縮部的功能。又，針對各導熱管1，係使發熱體100透過受熱板220而熱連接至設置有第1燒結部之一端部11且使一端部11作為蒸發部的功能。另一方面，在導熱管1之中央部19，係不熱連接散熱翼片群210及受熱板220且使其作為隔熱部的功能。如上述，導熱管1係能夠使用在使一端部11作為蒸發部的功能且使另一端部12作為凝縮部的功能之散熱裝置200。
其次，說明本發明的其它實施形態例之導熱管。在上述各實施形態的例子，對容器的長度方向為正交方向的剖面形狀為大略圓形，但是該形狀係沒有特別限定，例如亦可為橢圓形、扁平形。
又，在第1實施形態例之導熱管，第1燒結部的厚度與第2燒結部的厚度為大略相同，在第4實施形態例之導熱管，相較於第2燒結部的厚度，第1燒結部的厚度為較薄，但是亦可代替此種方式，相較於第2燒結部的厚度，第1燒結部的厚度為較厚。藉由相較於第2燒結部的厚度，第1燒結部的厚度為較薄，相較於第2燒結部的毛細管力，第1燒結部的毛細管力為顯著地較大。因而，即便導熱管的冷卻對象之發熱體的發熱量和發熱密度為非常大時，亦能夠確實地防止在蒸發部之液相的動作流體變乾且能夠發揮優異的熱輸送特性。 產業上之可利用性
本發明的導熱管係液相的動作流體能夠在隔熱部順利地回流，因為能夠防止液相的動作流體之回流受到氣相的動作流體的流動阻礙，所以能夠發揮優異的熱輸送特性。因而，本發明的導熱管係被使用在電子零件的發熱量進一步增大時等更嚴格的條件下之領域的利用價值為較高。
1、2、3、4:導熱管 10:容器 11:一端部 12:另一端部 13:溝部 14:燒結體層 14-1:燒結體層的長度方向之中央 14-2:燒結體層的長度方向的一端 15:第1燒結部 16:第2燒結部 17:空洞部 18:境界部 19:中央部 34:凹凸部 L1、L2、L3、L4:長度 100:發熱體 200:散熱裝置 210:散熱翼片群 211:散熱翼片
第1圖(a)圖係說明本發明的第1實施形態例之導熱管的概要之側面剖面圖，(b)圖為(a)圖的A-A剖面圖，(c)圖為(a)圖的B-B剖面圖。 第2圖係說明本發明的第2實施形態例之導熱管的概要之側面剖面圖。 第3圖係說明本發明的第3實施形態例之導熱管的概要之正面剖面圖。 第4圖係說明本發明的第4實施形態例之導熱管的概要之側面剖面圖。 第5圖係本發明的實施形態例之導熱管的使用方法的例子之說明圖。
1:導熱管
10:容器
11:一端部
12:另一端部
13:溝部
14:燒結體層
15:第1燒結部
16:第2燒結部
17:空洞部
18:境界部
19:中央部
100:發熱體

Claims (13)

  1. 一種導熱管，係具備下列而成之導熱管： 容器，其具有一端部的端面及另一端部的端面經封閉之管狀且具有形成有溝部之內壁面； 燒結體層，係設置在前述容器的內壁面且為粉體經燒結而成；及 動作流體，其被封入至前述容器的空洞部； 前述燒結體層具有：第1燒結部，其位於前述導熱管的蒸發部之位置；及第2燒結部，其與該第1燒結部連續且位於前述蒸發部與前述導熱管的凝縮部之間的隔熱部之位置；相較於前述第2燒結部的毛細管力，前述第1燒結部的毛細管力為較大。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導熱管，其中前述燒結體層係設置在前述一端部與前述容器的長度方向中央部，而未設置在前述另一端部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之導熱管，其中前述燒結體層係設置在前述容器的長度方向中央部，而未設置在前述一端部及前述另一端部。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之導熱管，其中前述燒結體層係未設置在前述凝縮部，而且在前述凝縮部，前述溝部為露出。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之導熱管，其中前述燒結體層為金屬粉的燒結體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之導熱管，其中相較於前述第2燒結部的原料之第2金屬粉的平均一次粒徑，前述第1燒結部的原料之第1金屬粉的平均一次粒徑為較小。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之導熱管，其中相較於位於前述蒸發部的位置之前述溝部的毛細管力，前述第1燒結部的毛細管力為較大。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之導熱管，其中相較於位於前述隔熱部的位置之前述溝部的毛細管力，前述第2燒結部的毛細管力為較大。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之導熱管，其中相較於位於前述蒸發部的位置之溝部內之前述第1燒結部的空隙率，位於前述隔熱部之溝部內之前述第2燒結部的空隙率為較大。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之導熱管，其中在對前述容器的長度方向為垂直的剖面，在前述第1燒結部的表面係形成有凹凸部。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之導熱管，其中相較於前述第2燒結部的平均厚度，前述第1燒結部的平均厚度為較薄。
  12. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之導熱管，其中相較於前述第2燒結部的平均厚度，前述第1燒結部的平均厚度為較厚。
  13. 如申請專利範圍第6項所述之導熱管，其中前述第2金屬粉的平均一次粒徑對前述第1金屬粉的平均一次粒徑之比為1.3~2.0。
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