WO2008012960A1 - tuyau chauffant et son procédé de fabrication - Google Patents

Description

明 細 書

ヒートパイプとその製造方法

技術分野

[0001] 本発明はヒートパイプとその製造方法に関し、特に薄型で、かつ平板状でなるヒート パイプに適用して好適なものである。

背景技術

[0002] ヒートノィプとして、特開 2002— 039693号公幸艮及び特開 2004—077120号公幸 等により紹介されたものがある。そのようなヒートパイプは、冷媒循環用孔を有する薄 板からなる仕切板等を複数重ね合わせ、その重ね合わせたものの上下に外壁部材 を重ねる等して内部に冷媒循環空間を有する冷却部本体 (コンテナ）を構成し、その 冷却部本体内の冷媒循環空間に例えば水等の冷媒が封入されてレ、る。

[0003] ここで、冷却部本体内への冷媒の封入は、例えばヒートパイプの側面又は上面若し くは下面に孔を設け、その孔を通じて冷媒を内部に注入し、その注入後、かしめ等に より閉塞するという方法で行われていた。

[0004] このようなヒートパイプでは、薄い板状の部材でヒートパイプを構成しているので、平 坦で薄型のフラット型ヒートパイプを提供できるという利点があり、更に、各冷媒循環 用孔の互いに重ね合った部分が冷媒の通る流路となり、毛細管現象によって冷媒が 冷媒循環用孔のずれた部分を移動し、熱伝導性が良好である等レ、くつかの利点が ある。

[0005] このようなヒートタイプは、同じような金属、外形、容積の金属体と比較して数倍乃至 数十倍の熱スプレッド効果を有し、 CPU (中央処理装置)や LED (発光ダイオード） 等放熱の重要性が高レ、装置の放熱に最適であるとレ、える。

特許文献 1 :特開 2002— 039693号公報

特許文献 2 :特開 2004— 077120号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、従来においては、冷媒注入孔から冷却部本体内に例えば冷媒として水を 注入した後、封止部材によって当該冷媒注入孔を閉塞している。そして、このような 封止部材の材質としては、半田が知られている力 この場合、冷却部本体の材質（例 えば、銅、銅系材料、或いはアルミニウム、アルミニウム系材料）と封止部材の材質と が異なることになる。すると、冷却部本体の内部空間に封入された冷媒が、当該冷却 部本体及び封止部材に接し、局部電池作用が生じる可能性がある。

[0007] すなわち、冷媒は、例えばイオン (帯電した不純物）を含まない純粋な水を使用す るよう充分に注意しても、ほんの僅力、とはいえイオンが含有することは避け難レ、。これ により冷却部本体内では、必然的に局部電池が構成されて局部電池作用が生じ、そ れにより腐食が生じる虞がある。そこで、このようなヒートパイプでは、従来においても 長寿命化が図られているものの、局部電池作用による腐蝕を防止して従来よりも一段 と長寿命化を図ることが望まれている。

[0008] また、封止部材として半田を使用した場合には、半田の融点が低いので例えば 18 0〜220°C程度の高温で封止効果が低減乃至消滅する可能性があるため、高温下 でも確実に封止効果を発揮し続けることが望まれている。

[0009] ところで、前述の通り、特開 2002— 039693号公報及び特開 2004— 07712号公 報により紹介されたヒートパイプ等においては、小型化及び薄型化を図るに従ってそ の分機械的強度が弱くなり、冷媒注入孔を封止部材で閉塞する課程で、冷却部本体 がその冷媒注入孔の部分で破損する虞がある。

[0010] すなわち、冷却部本体では、仕切板の冷媒循環用孔に対応する位置に冷媒注入 孔が配置されると、封止部材を冷媒注入孔に押し込んで閉塞する過程で、封止部材 に加わる力で冷媒注入孔の周辺が潰れる等の破損が生じる虞があり、生産性を向上 し難いという問題があった。また、使用過程においても、冷媒注入孔の部分で破損す る虞が生じる。

[0011] 本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、高温下でも確実に封 止効果を発揮し続け、従来よりも一段と長寿命化を図ることができるヒートパイプ及び その製造方法を提供することを目的とする。また、生産性を向上して一段と低価格化 を図り、従来よりも一段と長寿命化を図ることができるヒートパイプを提供することを目 的とする。 課題を解決するための手段

[0012] 本発明のヒートパイプは、内部空間に冷媒の循環経路が形成された金属からなる 冷却部本体と、前記冷却部本体に形成され、前記内部空間に前記冷媒を注入する ための冷媒注入孔と、前記内部空間に前記冷媒を封入するために前記冷媒注入孔 を閉塞する封止部材とを備え、前記封止部材が前記冷却部本体と同質又は類似の 可塑性金属からなることを特徴とする。

[0013] 本発明のヒートパイプは、上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板によって、内 部空間に冷媒の循環経路が形成された冷却部本体と、前記冷却部本体に形成され 、該冷却部本体の内部空間に前記冷媒が注入されて封止部材により閉塞される冷 媒注入孔とを備え、前記中板には、前記冷媒注入孔の周辺領域に対応する部分に 形成され、所定の厚みを有した補強部と、前記冷媒注入孔に対応する部分に形成さ れた冷媒用孔とを備えることを特徴とする。

[0014] 本発明のヒートパイプは、内部空間に冷媒の循環経路が形成された冷却部本体と 、前記冷却部本体に形成され、該冷却部本体の内部空間に前記冷媒が注入されて 封止部材により閉塞される冷媒注入孔とを備え、前記冷媒注入孔から前記内部空間 に前記冷媒が微小粒子状にされて注入されることを特徴とする。

[0015] 本発明のヒートパイプは、上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板によって、内 部空間に冷媒の循環経路が形成された金属からなる冷却部本体と、前記冷却部本 体に形成され、前記内部空間に前記冷媒を注入するための冷媒注入孔と、前記内 部空間に前記冷媒を封入するために前記冷媒注入孔を閉塞する封止部材とを備え 、前記封止部材が前記冷却部本体と同質又は類似の可塑性金属からなり、前記中 板は、前記冷媒注入孔の周辺領域に対応する部分に形成され、所定の厚みを有し た補強部と、前記冷媒注入孔に対応する部分に形成された冷媒用孔とを有し、前記 冷媒注入孔から前記内部空間に前記冷媒が微小粒子状にされて注入されることを 特徴とする。

[0016] 本発明のヒートパイプは、前記冷媒注入孔を閉塞した前記封止部材が前記冷却部 本体の表面から突出していないことを特徴とする。

[0017] 本発明のヒートパイプは、前記封止部材で前記冷媒注入孔を完全に閉塞する状態 になるまでは外部と前記内部空間とを連通させる状態を保ち、前記冷媒注入孔が完 全に閉塞する状態になると、前記封止部材で閉塞されるガス抜き溝が前記冷媒注入 孔の内周面に形成されていることを特徴とする。

[0018] 本発明のヒートパイプは、前記循環経路には冷媒が蒸気となって拡散する蒸気拡 散流路を備え、前記冷媒注入孔に対応した部分が前記蒸気拡散流路に配置され、 前記補強部には、前記蒸気拡散流路内で前記冷媒が蒸気となって拡散する拡散方 向に沿ってスリットが形成されていることを特徴とする。

[0019] 本発明のヒートパイプの製造方法は、金属でなる冷却部本体に形成した冷媒注入 孔から、冷媒の循環経路が形成された前記冷却部本体の内部空間に前記冷媒を注 入する注入工程と、前記冷却部本体と同質又は類似の可塑性金属からなる封止部 材を、前記冷媒注入孔に載置する載置工程と、真空下で前記封止部材を加圧する ことにより該封止部材で前記冷媒注入孔を閉塞する封止工程とを備えることを特徴と する。

[0020] 本発明のヒートパイプの製造方法は、冷却部本体に形成した冷媒注入孔から、冷 媒の循環経路が形成された前記冷却部本体の内部空間に前記冷媒を注入する注 入工程と、前記冷媒注入孔に封止部材を載置する載置工程と、真空下で前記封止 部材を加圧することにより該封止部材で前記冷媒注入孔を閉塞する封止工程とを備 え、前記注入工程では、前記冷媒を微小粒子状にして前記冷媒注入孔から前記内 部空間に注入することを特徴とする。

[0021] 本発明のヒートパイプの製造方法は、上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板 によって、内部空間に冷媒の循環経路が形成されており、前記中板には、前記上板 又は前記下板に形成された冷媒注入孔の周辺領域に対応した部分に所定の厚みを 有する補強部が形成されていると共に、前記冷媒注入孔に対応する部分に冷媒用 孔が形成されている冷却部本体を用意する準備工程と、前記冷媒注入孔から前記 冷却部本体の内部空間に前記冷媒を注入する注入工程と、前記冷媒注入孔に前記 封止部材を載置する載置工程と、真空下で前記封止部材を加圧することにより該封 止部材で前記冷媒注入孔を閉塞する封止工程とを備えることを特徴とする。

[0022] 本発明のヒートパイプの製造方法は、上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板 によって、内部空間に冷媒の循環経路が形成されており、前記中板には、前記上板 又は前記下板に形成された冷媒注入孔の周辺領域に対応した部分に所定の厚みを 有する補強部が形成されていると共に、前記冷媒注入孔に対応する部分に冷媒用 孔が形成されている金属でなる冷却部本体を用意する準備工程と、前記冷媒注入 孔から前記冷却部本体の内部空間に前記冷媒を注入する注入工程と、前記冷却部 本体と同質又は類似の可塑性金属からなる封止部材を、前記冷媒注入孔に載置す る載置工程と、真空下で前記封止部材を加圧することにより該封止部材で前記冷媒 注入孔を閉塞する封止工程とを備え、前記注入工程では、前記冷媒を微小粒子状 にして前記冷媒注入孔力 前記内部空間に注入することを特徴とする。

[0023] 本発明のヒートパイプの製造方法は、前記封止工程は、前記封止部材で前記冷媒 注入孔を完全に閉塞する状態になるまで、前記冷媒注入孔の内周面に形成された ガス抜き溝を介して外部と前記内部空間とが連通した状態が保たれることを特徴とす る。

[0024] 本発明のヒートパイプの製造方法は、前記封止工程は、前記真空下で前記封止部 材を加圧することにより該封止部材で前記冷媒注入孔を仮封止した後、前記封止部 材を加圧し続けながら加熱することにより該封止部材で前記冷媒注入孔を完全封止 することを特徴とする。

発明の効果

[0025] 請求項 1のヒートパイプ及び請求項 6のヒートパイプの製造方法によれば、高温下 でも確実に封止効果を発揮し続け、従来よりも一段と長寿命化を図ることができるヒ ートパイプを提供できる。

[0026] また、請求項 4のヒートパイプによれば、従来よりも生産性を向上して一段と低価格 化を図り、長寿命化を図ることができるヒートパイプを提供できる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明のヒートパイプの外観構成を示す斜視図である。

[図 2A]図 1の A— ΑΊこおけるヒートパイプの断面構成を示す断面図である。

[図 2B]図 1の B— ΒΊこおけるヒートパイプの断面構成を示す断面図である。

[図 3A]上板の上外面の正面構成を示す概略図である。 [図 3B]上板の下内面の正面構成を示す概略図である。

園 4A]下板の下外面の正面構成を示す概略図である。

園 4B]下板の上内面の正面構成を示す概略図である。

園 5]第 1中板の正面構成を示す概略図である。

園 6]第 2中板の正面構成を示す概略図である。

園 7]第 1中板の貫通孔と第 2中板の貫通孔との配置の様子を示す概略図である。

[図 8]第 1中板及び第 2中板によって形成された蒸気拡散流路及び毛細管流路の構 成を示す概略図である。

[図 9A]冷媒の循環現象の様子（1)を示す詳細側断面図である。

[図 9B]冷媒の循環現象の様子（2)を示す詳細側断面図である。

[図 10]冷媒が中心部分から周辺部へ拡散する様子を示す概略図である

園 11]冷媒が周辺部から中心部分に戻る様子を示す概略図である。

園 12A]上板の下内面に形成された冷媒注入孔の近傍領域の一部詳細構成を示す 正面図と、正面図における C一 部分での断面図である。

園 12B]第 1中板に形成された中板補強部の近傍領域の一部詳細構成（1)を示す正 面図である。

園 12C]第 2中板に形成されたスリット付補強部の近傍領域の一部詳細構成（1)を示 す正面図である。

園 12D]第 1中板に形成された中板補強部の近傍領域の一部詳細構成（2)を示す正 面図である。

園 12E]第 2中板に形成されたスリット付補強部の近傍領域の一部詳細構成（2)を示 す正面図である。

園 12F]下板の上内面に形成された下板補強部の近傍領域の一部詳細構成を示す 正面図である。

[図 13]上板補強部、中板補強部、スリット付補強部及び下板補強部の詳細構成を示 す断面図である。

[図 14A]ヒートパイプについての製造方法の一例（1)を示す断面図である。

[図 14B]ヒートパイプについての製造方法の一例（2)を示す断面図である。 [図 14C]ヒートパイプについての製造方法の一例（3)を示す断面図である。

[図 14D]ヒートパイプについての製造方法の一例（4)を示す断面図である。

[図 14E]ヒートパイプについての製造方法の一例（5)を示す断面図である。

[図 15A]冷媒注入孔の正面構成を示す概略図である。

[図 15B]冷媒注入孔上に封止部材を載置したときの様子を示す概略図である。

[図 15C]冷媒注入孔が封止部材で閉塞されたときの様子を示す概略図である。

[図 16A]ヒートパイプについての製造方法の一例（6)を示す断面図である。

[図 16B]ヒートパイプについての製造方法の一例（7)を示す断面図である。

[図 17]インクジェットノズノレを用いて冷媒を冷却部本体内に供給するときの様子を示 す概略図である。

[図 18]他の実施例によるスリット付補強部の構成（1)を示す概略図である。

[図 19]他の実施例によるスリット付補強部の構成（2)を示す概略図である。

[図 20A]他の実施例による冷媒注入孔及び空気排出孔の正面構成（1)を示す概略 図である。

[図 20B]他の実施例による冷媒注入孔及び空気排出孔の側断面構成（1)を示す断 面図である。

[図 20C]他の実施例による冷媒注入孔及び空気排出孔が封止部材により閉塞された ときの様子（1)を示す断面図である。

[図 21A]他の実施例による冷媒注入孔及び空気排出孔の正面構成（2)を示す概略 図である。

[図 21B]他の実施例による冷媒注入孔及び空気排出孔の側断面構成（2)を示す断 面図である。

[図 21C]他の実施例による冷媒注入孔及び空気排出孔が封止部材により閉塞された ときの様子（2)を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明は、冷媒注入孔を有する冷却部本体の内部空間に冷媒を注入した後、冷 却部本体と同質又は類似の可塑性金属からなる封止部材を冷媒注入孔上に載置し

、真空下での加圧により当該封止部材で冷媒注入孔を封止する。更には、その封止 部材による封止効果を確実に得るために、その加圧を続けながら加熱をすることによ り封止部材を圧着させ、これにより冷媒注入孔が完全に封止してヒートパイプが製造 され得る。

[0029] これによりヒートパイプでは、冷却部本体が金属からなり、かつ封止部材が冷却部 本体と同質又は類似の可塑性金属からなることにより、冷却部本体及び封止部材が 冷媒に触れたり或いは晒されても、当該冷却部本体と封止部材とによる局部電池作 用が生じず、当該局部電池作用による腐食を防止でき、力べして従来よりも一段と長 寿命化を図ることができる。

[0030] また、冷却部本体及び封止部材の材質として、例えば金、銀、銅、銅系材料、アル ミニゥム又はアルミニウム系の金属を用いた場合には、その融点が高いので、半田に 比して 200〜300°C程度の高温でも封止効果を維持でき、力、くして高温下でも封止 効果を確実に発揮し続けることができる。

[0031] なお、後述する実施例においては、ヒートパイプとして、平板状の上板及び下板の 間に 1又は複数の平板状の中板が挟み込まれることにより形成される冷却部本体が 用いられている。この冷却部本体には、当該冷却部本体の周辺部側へ蒸気を拡散さ せる流路 (以下、これを蒸気拡散流路と呼ぶ）と、上板及び下板間を上下方向として 見たときに、毛細管現象によって当該上下方向や斜め方向へ冷媒が流れる流路 (以 下、これを毛細管流路と呼ぶ）とからなる循環経路が、 1又は複数の中板によって内 部に形成されている。因みに、上板の下内面には格子状等でなる凹んだ溝部が形成 されているとともに、下板の上内面には格子状等でなる凹んだ溝部が形成されており 、これら上板の下内面に形成された凹部（以下、これを上板内面溝部と呼ぶ）と、下 板の上内面に形成された凹部（以下、これを下板内面溝部と呼ぶ）とを介して蒸気拡 散流路及び毛細管流路が連通されてレ、る。

[0032] なお、上板内面溝部及び下板内面溝部により区切られた各領域には、先端部を平 面状とした突起柱がそれぞれ形成されている。ここで突起柱の先端は、平面状である ことから中板に密着し得る。ここで以下の実施例中では上板内面溝部及び下板内面 溝部が格子状に形成されるが、それ以外の例えば網目などの形状パターンに形成し ても良い。この場合、突起柱は、それに対応してその横断面が正方形、円形、楕円形 、多角形、星形の柱状に形成される。

[0033] 因みに、このヒートパイプは、蒸気拡散流路を例えば 4隅の全隅角部を含めて周辺 部に向けて放射状に形成することで、冷却部本体全体を万遍なく利用して被冷却装 置の熱を効率的に拡散 ·放熱し得るので、熱伝導効果を高くすることができ、ヒートパ イブとして最適であるといえる。ここで蒸気拡散流路の形状は、帯状や台形状、或い は中央部から周辺部に向けて幅寸法が次第に広くなつたり、狭くなつてもよく、この他 種々の形状であっても良い。

[0034] 中板が複数の場合には、重なり合った蒸気拡散流路用孔が完全に重なるようにし ても良いし、蒸気拡散流路用孔が幅方向にずれるようにしても良い。中板が 1枚のと きは、蒸気拡散流路用孔自体が蒸気拡散流路となる。

[0035] また、中板が複数の場合には、これら複数の中板を重ね合わせることにより、重なり 合った貫通孔によって、蒸気拡散流路に連通した毛細管流路が形成される。なお、 各中板の貫通孔は、各中板毎に異なるパターンで形成されている場合や、全ての中 板において同一パターンで形成されている場合もある。また、中板が 1枚のときには、 貫通孔自体が毛細管流路となる。

[0036] すなわち、各中板の各貫通孔の位置、形状、大きさが完全に一致し、各中板の貫 通孔の対応するもの同士でそれと同位置、同形状、同大の毛細管流路が構成するよ うに中板を上板及び下板間に設けるようにする態様があり得る。この場合の貫通孔延 レ、ては毛細管流路の形状は、例えば矩形 (例えば正方形或いは長方形）で、角にァ ール Rがついていても良レ、。また、基本的には矩形ではある力 その一部乃至全部 の辺の面（毛細管流路の内周面）が波状、皺状等、表面積が広くなるようにしても良 レ、。というのは、毛細管流路の内周面の表面積が広いと冷却効果が強くなるからであ る。また、毛細管流路の形状は、六角形でもよいし、円形でもよいし、楕円でもよい。

[0037] しかし、上板及び下板間を上下方向として見たときに、当該上下方向と直交する平 面方向からの毛細管流路の断面積を、より小さく形成するには、複数の中板を、その 貫通孔同士が完全に整合する位置より適宜ずらし、一部のみが重なるようにすると、 毛細管流路の実質的な断面積を、中板の各貫通孔の平面方向の断面積に比して小 さくすること力 Sできる。 [0038] 具体的には、例えば中板が 2枚の場合にあっては、当該 2枚の中板の貫通孔の大 きさ、形状、配置ピッチを同じにしつつ、その配置位置をその配置ピッチの 2分の 1だ け所定方向（例えば、横方向（貫通孔が四辺状のとき一辺方向） )にずらすと、毛細管 流路の実質的な断面積を、各中板の貫通孔の断面積の約 2分の 1に小さくすることが できること力できる。更に、 2枚の中板の貫通孔の配置位置を上記一方向と交差する 方向（例えば縦方向（貫通孔の一辺方向と直交した他辺方向） )にもずらすと、毛細 管流路の実質的な断面積を、中板の各貫通孔の断面積の約 4分の 1に小さくするこ とができる。なお、各中板において貫通孔をずらして配置した場合には、冷媒が上下 方向のみならず、当該上下方向力 斜め方向に傾いて流れるような毛細管流路が形 成されることになる。

[0039] 冷却部本体や、当該冷却部本体を構成する上板、下板及び中板と、冷媒注入孔を 閉塞する封止部材の材質とは、熱伝導性、機械的強度等の面から銅、或いは銅合 金等の銅系金属が最適であるが、必ずしもそれに限定されず、例えば、材料費が安 レ、等の利点を有するアルミニウムやアルミニウム合金等、アルミニウムを含むアルミ二 ゥム系金属を用いても良いし、鉄、鉄合金、ステンレス等の鉄系金属、金、銀を用い ても良い。

[0040] なお、冷却部本体を銅或いは銅合金等の銅系金属により形成した場合、冷却部本 体の外表面は、銅或いは銅系金属による封止部材の表面を含め、ニッケルメツキさ れるのが普通である。

[0041] そして、冷媒は、潜熱の大きな水（純水、蒸留水等）が最適であると言えるが、必ず しも水に限定されず、例えば エタノール、メタノール、アセトン等が好適である。

[0042] 冷媒注入孔は、置いた封止部材により塞がれる開口部と、その内周面に形成され たガス抜き溝とで構成するようにすれば、封止部材による閉塞作業を行なう際に、そ のガス抜き溝を通じて冷却部本体内のガス抜きを行なうことができる。

[0043] すなわち、このヒートパイプでは、封止部材で冷媒注入孔を封止する際に、ガス抜 き溝を介して真空脱気を行なえ、仮に冷却部本体を腐食させる有害成分が内部空間 に存在していても、内部空間の空気がガス抜き溝を通じて抜かれることから、当該空 気と共に内部空間から有害成分を確実に除去できる。また、冷却部本体の内面に付 着した不純物を予め除去しておくことで、封止後の当該内面からのアウトガスを抑制 し、内部腐食による寿命低下を防止し得るヒートパイプを提供できる。

[0044] そして、このヒートパイプでは、可塑性金属からなる封止部材を加熱 ·加圧すること で、当該封止部材が塑性変形しながら圧着して封止栓となる。従って、このヒートパイ プでは、封止部材によりガス抜き溝も確実に閉塞することができ、これにより冷媒注入 孔を完全に遮断できるので、冷媒が冷却部本体の内部空間に封入され、冷媒の漏 れを確実に防止できる。

[0045] なお、ノズルにて冷媒を内部空間に注入する冷媒注入孔とは別に、例えば同程度 の大きさの空気排出孔を冷却部本体に設けても良ぐこの場合、冷媒注入孔を通じ て冷媒を注入する際に内部空間の空気が空気排出孔を通じて抜け、よりスムーズに 冷媒の注入を行なえる。

[0046] 冷媒の供給は通常のノズルを使用しても良いが、インクジェットノズノレ等を用いて冷 媒を微細な冷媒粒子にし霧状にして冷却部本体内に注入するようにしても良い。

[0047] これにより、大きな水滴が冷媒注入孔の周辺に着いて冷媒の表面張力によって冷 媒注入孔が水滴で覆われるような状態を防止でき、力べして当該水滴の発生を防止 するために内部空間を減圧する減圧作業を省くことができる。その際、ノズルを冷却 部本体に非接触に保ちながら供給を行なうようにすると良い。

[0048] なお、冷却部本体に空気排出孔を設けなくても、冷媒注入孔からの冷媒の注入は 可能である力 空気排出孔を設けたほうが一段とスムーズな冷媒注入が可能となるの で、より好ましいといえる。なお、冷媒注入孔の他に空気排出孔を冷却部本体に設け た場合、上述した封止部材による閉塞は、冷媒注入孔に対してのみならず、空気排 出孔に対しても行なうことができる。

[0049] 因みに、冷媒を霧状にして供給するノズルとしては、インクジェットノズノレや、冷媒を 小さな微粒子状にできるマイクロディスペンサー、更に冷媒を超微粒子状にできるナ ノリットルレベルディスペンサーを用いても良い。

[0050] ところで、ヒートパイプは、被冷却装置の小型化、薄型化に伴って冷却部本体自体 の小型化、薄型化の要請が強まっているが、その要請に応えようとすると、強度が弱 くなるので、冷却部本体の冷媒注入孔を銅等の金属体で閉塞する過程や、使用過 程で破損し易くなる。

[0051] これに対して本願発明のヒートパイプでは、冷却部本体の内部空間に設けた中板 におレ、て、冷媒注入孔の周辺領域と対応する部分に所定の厚みを有する補強部を 設けることにより、当該冷媒注入孔の周辺領域における機械的強度を向上させ、生 産過程や使用過程での破損を防止でき、力べして従来よりも生産性を向上して一段と 低価格化を図り、長寿命化を図ることができる。

[0052] 中板を複数設けた場合には、全部の中板について補強部を設けることにより、当該 補強部が積層して密着し、これら補強部により支柱構造が形成され、冷媒注入孔の 周辺領域での機械的強度を一段と向上させることができる。なお、一部の中板につ いてのみ補強部を設けるようにしても良い。

[0053] また、冷媒注入孔の周辺領域と対応する部分に補強部を設けた場合には、冷媒注 入孔に対応する部分に、当該冷媒注入孔と連通する冷媒用孔を補強部に形成する ことが好ましい。これにより内部空間に冷媒注入孔を介して冷媒を注入した際には、 冷媒用孔及びスリットによって冷媒を中板や下板まで満遍なくいき渡らせることができ る。

[0054] さらに、冷媒注入孔に対応した部分が、中板が形成する中空構造の蒸気拡散流路 上に配置される場合には、冷媒が蒸気となって蒸気拡散流路を通過するときの拡散 方向に沿ってスリットを形成するようにしても良い。これにより、蒸気拡散流路を拡散 する蒸気となった冷媒は、補強部によって妨げられることなく周辺部まで拡散し得、 放熱効果を維持できる。なお、スリットは、中板の全ての補強部に形成するようにして も良いが、一部の中板の補強部にのみ形成するようにしても良い。

実施例

[0055] 以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。

[0056] 図 1は、実施例によるヒートパイプ 1の上外面の外観構成を示すものである。このヒ ートパイプ 1は、銅或いは銅合金等の熱伝導性の高い高熱伝導材料たる銅系金属で 成形された上板 2及び下板 3を備え、上板 2の上外面 2aに冷媒注入孔 4及び空気排 出孔 5が穿接されている。この実施例の場合、冷媒注入孔 4は、対向する 1対の隅角 部のうち一方の隅角部近傍に設けられているとともに、空気排出孔 5は、当該一方の 隅角部と対角線上に対向する他方の隅角部近傍に設けられている。

[0057] これら冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5は、当該空気排出孔 5で内部空間（後述する )と外部とを連通させたまま、冷媒注入孔 4から内部空間に水等でなる冷媒が注入さ れた後、上板 2及び下板 3と同質の銅系金属からなる封止部材 8を塑性変形させて 封止されている。

[0058] このヒートパイプ 1は、図 1のヒートパイプ 1の Α_Α'部分における断面構成を示す 図 2Αと、図 1のヒートパイプ 1の B— B'部分における断面構成を示す図 2Βとのように 、下板 3の下外面の中央部に例えば IC (半導体集積装置)や LSI (大規模集積回路 装置）、 CPU等の発熱体たる被冷却装置 HEが装着され得る。

[0059] 実際上、このヒートパイプ 1は、下板 3の上に第 2中板 7a、第 1中板 6a、第 2中板 7b及 び第 1中板 6bが順に積層された後、さらに当該第 1中板 6bの上に上板 2が積層され、 図示しない各位置決め孔に基づき位置決めされて直接接合されることにより一体化 され、冷却部本体 10を形成するようになされてレ、る。

[0060] 因みにここで直接接合とは、接合しょうとする第 1及び第 2の面部を密着させた状態 で加圧しつつ、熱処理を加えることで、第 1及び第 2の面部間に働く原子間力により 原子同士を強固に接合させることであり、これにより接着剤等を用いることなく第 1及 び第 2の面部を一体化し得るものである。

[0061] 冷却部本体 10の内部空間 10aには、第 1中板 6a, 6bと、第 2中板 7a, 7bとが順次交 互に積層されることによって、図 2Aに示すように、被冷却装置 HEが設けられた部分 と対向する領域及びその周辺領域 (以下、これら合わせて被冷却装置周辺領域と呼 ぶ） 33aから周辺部 12へ放射状に延びた蒸気拡散流路 44と、図 2Bに示すように微細 な毛細管流路 42とが形成される。なお、図 2Aは冷却部本体 10内が毛細管流路 42と 蒸気拡散流路 44とに区分されている領域部分での断面図であり、図 2Bは冷却部本 体 10内が毛細管流路 42で埋めつくされている領域部分での断面図である。

[0062] この冷却部本体 10の内部空間 10a内には水でなる冷媒 Wが減圧化で所定量封入さ れており、これにより冷媒 Wの沸点を下げ、被冷却装置 HEからの僅かな熱により冷媒 Wが蒸気となって蒸気拡散流路 44及び毛細管流路 42を循環し得るようになされてい る。 [0063] 次に、本実施例における上板 2、第 1中板 6a， 6b、第 2中板 7a， 7b及び下板 3の各詳 細構成を示し、先ず始めに蒸気拡散流路 44及び毛細管流路 42について以下簡単に 説明する。図 3Aは上板 2の上外面 2aの構成を示し、図 3Bは上板 2の下内面 2bの構 成を示すものである。また、図 4Aは下板 3の下外面 3aの構成を示し、図 4Bは下板 3 の上内面 3bの構成を示すものである。図 5は、上板 2及び下板 3間に挟み込まれる第 1中板 6a， 6bの構成を示し、図 6は、第 1中板 6a， 6bと同様に、上板 2及び下板 3間に 挟み込まれる第 2中板 7a， 7bの構成を示すものである。

[0064] 上板 2は、図 3Bに示すように、厚さが例えば 500 z m程度でほぼ正方形状からなる 本体部 21を有する。本体部 21の下内面 2bには、額縁状の周辺部 12を除いて、格子 状に凹んだ上板内面溝部 23が形成されている。上板 2は、上板内面溝部 23によって 格子状に区切られた各領域に、先端部を平面状とした突起柱 24がそれぞれ設けられ ている。

[0065] 下板 3は、図 4Bに示すように、上板 2と同様に厚さが例えば 500 μ ΐη程度でほぼ正 方形状からなる板状の本体部 11を有する。本体部 11の上内面 3bには、額縁状の周 辺部 12を除いて、格子状に凹んだ下板内面溝部 14が形成されている。下板 3は、下 板内面溝部 14によって格子状に区切られた各領域に、先端部を平面状とした突起柱 15がそれぞれ設けられている。

[0066] また、図 5に示すような第 1中板 6a，6bの本体部 31と、図 6に示すような第 2中板 7a, 7 bの本体部 32とは、上板 2及び下板 3と同じ銅系金属からなり、厚さが例えば 70〜200 μ m程度で、下板 3の本体部 11と同じほぼ正方形状に形成されている。

[0067] ここで、第 1中板 6a, 6bについては同一寸法及び同一形状であることから、以下、第 1中板 6a, 6bのうち第 1中板 6aについてのみ着目して説明する。図 5に示すように、第 1中板 6aの本体部 31には、蒸気拡散流路用孔 34と、毛細管形成領域 36とが形成され ている。毛細管形成領域 36は、被冷却装置周辺領域 33aと、隣接する蒸気拡散流路 用孔 34間の領域であって、被冷却装置周辺領域 33a以外の領域 33bとから構成され ている。なお、被冷却装置周辺領域 33aは、本体部 31を下板 3の本体部 11に積層し たときに当該下板 3に設けた被冷却装置 HEと対向する領域である。蒸気拡散流路用 孔 34は、帯状に形成されており、被冷却装置周辺領域 33aから四隅を含めて放射状 に延びるように穿設されてレ、る。

[0068] 毛細管形成領域 36には、毛細管流路 42 (図 2A及び図 2B)を形成するための複数 の貫通孔 37が第 1のパターン (後述する）で穿設されている。実際上、この毛細管形 成領域 36では、格子状の仕切り壁 38を有し、この仕切り壁 38によって区切られた各領 域が貫通孔 37となっている。

[0069] 貫通孔 37は、図 7に示すように、四辺状からなり、第 1のパターンとして、所定間隔 で規則的に配置されているとともに、各四辺が本体部 32の外郭たる周辺部 12の四辺 とそれぞれ平行となるように配置されている（図 5)。因みに、この実施例の場合、貫通 孔 37の幅は例えば 280 μ m程度に選定されているとともに、仕切り壁 38の幅は例えば 70 μ m程度に選定されている。

[0070] 一方、図 6に示した第 2中板 7a, 7bは、第 1中板 6a, 6bと同一寸法で形成されている 。なお、ここでは、以下、第 2中板 7a， 7bのうち第 2中板 7aについてのみ着目して説明 する。第 2中板 7aは、図 6に示すように、毛細管形成領域 36と蒸気拡散流路用孔 34と が第 1中板 6a， 6bと同様に設けられているが、毛細管形成領域 36に穿設した複数の 貫通孔 40が、上述した第 1のパターンと異なる第 2のパターン (後述する）で穿設され ている。第 2中板 7aの毛細管形成領域 36では、格子状の仕切り壁 41が形成され、こ の仕切り壁 41によって区切られた各領域が貫通孔 40となっている。図 7に示すように 、この貫通孔 40は、四辺状からなり、第 2のパターンとして、第 1のパターンと同様に 所定間隔で規則的に配置され、かつ各四辺が本体部 32の周辺部 12の四辺とそれぞ れ平行となるように配置され、かつ第 1中板 6aの各貫通孔 37と所定距離だけずらして 配置されている。

[0071] この実施例においては、例えば第 1中板 6aと第 2中板 7aを位置決めして積層させた ときに、第 1中板 6aの貫通孔 37が、第 2中板 7aにおける貫通孔 40の一方の辺の X方 向に、辺の 2分の 1だけずれるとともに、当該一方の X方向と直交する他方の辺の Y 方向に、辺の 2分の 1だけずれるように配置されている。これにより、第 1中板 6aの 1つ 貫通孔 37には、第 2中板 7aの互いに隣接する 4つの貫通孔 40が重なり合うことにより 、 4つの毛細管流路 42が形成され得るようになされている。これにより、貫通孔 37には 、各貫通孔 37, 40よりもはるかに小さぐかつ細力べ区切られ表面積の小さい毛細管 流路 42を多く形成し得るようになされてレ、る。

[0072] 力べしてヒートパイプ 1には、第 2中板 7a, 7bと第 1中板 6a, 6bとが順次交互に積層さ れることにより、図 8に示すように、貫通孔 37, 40がずれて毛細管流路 42が形成される とともに、蒸気拡散流路用孔 34が重なり合って蒸気拡散流路 44が形成される。また、 これら蒸気拡散流路 44及び毛細管流路 42は、上板内面溝部 23及び下板内面溝部 1 4を介して連通されている（図 2A及び図 2B)。

[0073] これにより、このヒートパイプ 1では、蒸気拡散流路 44及び毛細管流路 42が設けられ た箇所となる図 1の A—A'での側断面構成を示す図 9Aのように、被冷却装置周辺 領域 33aの各毛細管流路 42内に冷媒 Wが常に存在していることから、各毛細管流路 42内の冷媒 Wが被冷却装置周辺領域 33aの突起部分から伝わった熱を速やかに、 かつ確実に吸熱して蒸発を開始し、周辺部 12にまで延びる蒸気拡散流路 44と上板 内面溝部 23と下板内面溝部 14によつて冷媒 Wが拡散する。

[0074] すなわち、冷媒 Wは、第 1中板 6aの正面構成を示した図 10に示すように、下板 3に 設けられた被冷却装置 HEを中心に冷媒 Wが蒸気拡散流路 44と上板内面溝部 23と 下板内面溝部 14に沿って放射状に均等に拡散して周辺部 12まで拡散する。

[0075] そして、このヒートパイプ 1では、毛細管流路 42で坦め尽くされた箇所となる図 1の B での側断面構成を示す図 9Bのように、上板内面溝部 23や下板内面溝部 14、周 辺部 12等にぉレ、て放熱凝縮して液化した冷媒 Wが、上板内面溝部 23及び下板内面 溝部 14から毛細管流路 42に入り込み、当該毛細管流路 42などを通って再び被冷却 装置周辺領域 33aまで戻ることができる。これにより、冷媒 Wは、第 1中板 6aの正面構 成を示した図 11のように、放射状に配置された領域 33bの毛細管流路 42を通って被 冷却装置 HEの周辺から当該被冷却装置 HEを均等に冷却できる。

[0076] 次に、本願発明の冷却部本体 10における冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の周辺 領域の構成について以下説明する。なお、冷媒注入孔 4と空気排出孔 5とは同一構 成でなることから説明の便宜上、以下冷媒注入孔 4について着目して説明する。

[0077] 図 12Aは、上板 2の下内面 2bに形成された冷媒注入孔 4の近傍領域の一部詳細 構成を示す正面図と、正面図における C一 C'部分での断面図とである。上板 2の下 内面 2bは、冷媒流入孔 4を取り囲むようにして当該冷媒注入孔 4の周辺領域に円形 状に形成された上板補強部 50が設けられている。この上板補強部 50は、上板内面溝 部 23よりも厚みを有し、上板内面溝部 23間に設けた突起柱 24及び周辺部 12の厚みと 同じ厚みに選定されている。

[0078] この実施例の場合、冷媒注入孔 4は、中心にある円柱状の開口部 4aの直径が例え ば 500〜： 1000 z m程度の微細孔であり、内周面にガス抜き溝 4bが形成され、さらに これら開口部 4a及びガス抜き溝 4b上に球状の封止部材 8を安定しておけるように凹 部 4cが形成されている。

[0079] この実施例の場合、ガス抜き溝 4bは、冷媒注入孔 4の正面構成を示す図 15Aのよ うに、開口部 4aの直径よりも小さい直径でなる半円状からなり、開口部 4aの内周面に 等間隔で 4つ配置された構成を有する。

[0080] 図 12B及び図 12Dは、第 1中板 6a, 6bに形成された中板補強部 52の近傍領域の 一部詳細構成を示す正面図である。この第 1中板 6aの中板補強部 52は、円形状で上 板補強部 50と同一形状からなり、当該上板補強部 50と対向する位置に形成されてい る。この実施例の場合、中板補強部 52は、蒸気拡散流路用孔 34に形成されることか ら、仕切り壁 38に一体成形され、当該蒸気拡散流路用孔 34の隅角部を区分けしてい る。また、この中板補強部 52は、仕切り壁 38及び周辺部 12の厚みと同じ厚みに選定さ れ、上板 2の冷媒注入孔 4の開口部 4aと対向する位置に冷媒用孔 53が穿設されてい る。

[0081] 図 12C及び図 12Eは、第 2中板 7a, 7bに形成されたスリット付補強部 55の近傍領域 の一部詳細構成を示す正面図である。この第 2中板 7a, 7bのスリット付補強部 55は仕 切り壁 41と一体成形されており、第 1中板 6a, 6bの中板補強部 52とは蒸気拡散流路 用孔 34と連通したスリット 56が形成されている以外同一構成を有する。冷媒用孔 57は 、上板 2の冷媒注入孔 4における開口部 ½と対向する位置に穿設され、スリット 56と連 通した構成を有する。

[0082] 実際上、スリット付補強部 55は、蒸気拡散流路用孔 34における蒸気が拡散する拡 散方向（この場合、第 2中板 7a, 7bの中心点から隅角部に向う方向） Dに沿ってスリツ ト 56が形成され、蒸気拡散流路用孔 34と連通して蒸気が隅角部まで拡散し得るように なされている。なお、このスリット 56は、例えば、直線状に形成されており、その幅が 0 . 3mm程度に選定されている。

[0083] 図 12Fは、下板 3の上内面 3bに形成された下板補強部 60の近傍領域の一部詳細 構成を示す正面図である。下板 3の上内面 3bは、中板補強部 52及びスリット付補強 部 55と対向する領域に、円形状に形成された下板補強部 60が設けられている。この 下板補強部 60には、下板内面溝部 14よりも厚みを有し、下板内面溝部 14間に設けた 突起柱 15及び周辺部 12の厚みと同じ厚みに選定されている。この下板補強部 60に は、下板内面溝部 14と連通するスリット対向溝 61及び中央凹部 62が形成されている。 スリット対向溝 61は、例えば幅が 300 μ πι程度であり、スリット 56と対向するように下板 補強部 60に直線状に形成されている。中央凹部 62は上板 2の冷媒注入孔 4の開口 部 4aに対向する部分に円形状に形成されている。

[0084] ここで図 13は、下板 3の上に第 2中板 7a、第 1中板 6a、第 2中板 7b及び第 1中板 6b を順に積層した後、さらに当該第 1中板 6b上に上板 2を積層したときの、上板補強部 5 0、中板補強部 52、スリット付補強部 55及び下板補強部 60の詳細構成を示す断面図 である。

[0085] 上板 2の冷媒注入孔 4の周辺領域下方では、上板補強部 50、中板補強部 52、スリツ ト付補強部 55及び下板補強部 60が密着することにより支柱構造を形成して機械的強 度を向上させ得るようになされている。

[0086] また、ノズル 70から冷媒注入孔 4へ 1滴ずつ高速（例えば 1秒当たり 1000滴）で連 続的に滴下された冷媒粒子 W1は、上板 2の開口部 4a、第 1中板 6bの冷媒用孔 53及 び第 2中板 7bの冷媒用孔 57等を通過して、下板 3のスリット対向溝 61及び中央凹部 6 2にまで到達するとともに、各スリット 56を介して冷却部本体 10の内部空間 10a (図 2A) 全域にゆき渡るように構成されてレ、る。

[0087] 次にヒートパイプ 1の製造方法について以下説明する。図 14A〜図 14Eと、図 16A 及び図 16Bは、ヒートパイプ 1についての製造方法の一例を示すもので、図 14Aに 示したように、先ず下板 3上に、第 2中板 7a、第 1中板 6a、第 2中板 7b、第 1中板 6b及 び上板 2の順に下から順に積層してゆく。

[0088] 第 1中板 6a, 6b及び第 2中板 7a， 7bには、上面から突出した接合用突起 72が周辺 部 12に沿って額縁状に形成されている。また、下板 3には、本体部 11の上内面 3bから 突出した接合用突起 73が周辺部 12に沿って額縁状に形成されている。

[0089] 次いで、第 2中板 7a、第 1中板 6a、第 2中板 7b、第 1中板 6b及び上板 2を最適な位 置で重ね合わせて下板 3に積層させたままこれら上板 2と、下板 3と、第 1中板 6a， 6b と、第 2中板 7a， 7bとを、融点以下の温度で加熱しつつ、さらに加圧し、接合用突起 7 2, 73を介して直接接合させる。

[0090] このようにして上板 2と、下板 3と、第 1中板 6a， 6bと、第 2中板 7a, 7bとは、図 14Bに 示すように、直接接合されることにより一体化した冷却部本体 10を形成し得る。このと き、冷却部本体 10は、上板 2に形成された冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を介して のみ内部空間 10aと外部とが連通した状態になる。

[0091] 因みに、これら第 1中板 6a, 6b、第 2中板 7a， 7b及び下板 3には、被冷却装置 HEと 対向する中央部分の四辺外郭位置にもそれぞれ突起 74が設けられ、周辺部 12のみ ならず、被冷却装置周辺領域 33aの外郭位置等においても突起 74が直接接合して一 体化が図られる。このように冷却部本体 10では、被冷却装置周辺領域 33a等にも支柱 構造を設けて機械的強度を向上させて、被冷却装置 HEから発生する熱で冷媒が熱 膨張して略中央部が外方へ膨らもうとする現象（以下、これをポップコーン現象と呼 ぶ）により冷却部本体 10自身が破壊されることを防止している。

[0092] そして冷却部本体 10の内部空間 10aには、第 1中板 6a， 6b及び第 2中板 7a， 7bの各 蒸気拡散流路用孔 34が重なり合うことにより蒸気拡散流路 44が形成され、かつ各毛 細管形成領域 36が重なりあることにより毛細管流路 42が複数形成され、これにより蒸 気拡散流路 44及び毛細管流路 42からなる循環経路が構成され得る（図 9A及び図 9 B)。

[0093] このとき冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の周辺領域下方には、上板補強部 50、中 板補強部 52、スリット付補強部 55及び下板補強部 60が密着することにより支柱構造が 形成され得る。

[0094] 次いで、ヒートパイプ 1の製造方法を順に示す図 14Cのように、冷却部本体 10の内 部空間 10aには、冷媒注入孔 4からノズル 70を用いて冷媒 W1 (例えば水）が大気圧 下で所定量注入される。この際、空気排出孔 5は、冷媒供給時における空気の排出 口となり、内部空間 10aへの冷媒の注入をスムーズに行なわせ得るようになされている 。なお、冷媒は、例えば水の場合、封入量が貫通孔 37, 40の総体積と同等相当とす るのが好ましぐヒートパイプ 1の高寿命化のために、特にイオン汚染の無い超純水が 好ましレ、。また、この際、空気排出孔 5にて真空引きをすれば、より円滑に冷媒の注 入ができる。

[0095] 次に、例えば球状体でなる封止部材 8を予め所定数用意しておき、ヒートパイプ 1の 製造方法を順に示す図 14Dのように、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5上に封止部 材 8を載置する。ここで冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5は、図 15Aに示すように、開 口部 4aの内周面に複数のガス抜き溝 4bが形成されていることから、球状体の封止部 材 8が載置されても、図 15Bに示すように、ガス抜き溝 4bによって冷却部本体 10の内 部空間 10aと外部とが連通した状態に維持され、冷却部本体 10の内部空間 10a内の ガス抜きを行なえ得るようになされている。

[0096] そして、ヒートパイプ 1の製造方法を順に示す図 14Eのように、この状態のまま常温 下でガス抜き溝 4bを通じて減圧による真空脱気を、例えば 10分程度行なう。この工程 では、ガス抜き溝 4bを介して真空脱気を行なうことで、内部空間 10a内の空気がガス 抜き溝 4bを通じて抜かれ、当該空気と共に内部空間 10a内から有害成分を除去し、ァ ゥトガスが減少し得る。なお、図 14E中の矢印は脱気 (ガス抜き）の方向を示すもので ある。

[0097] その後、ヒートパイプ 1の製造方法を順に示す図 16Aのように、常温状態のまま、数 分間プレス 75によって封止部材 8を上から加圧して低温加圧変形させる。このように して低温真空加圧処理することにより封止部材 8で冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を 仮封止する。このとき冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5が封止部材 8で閉塞される。

[0098] ここで冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の周辺領域に対向する部分には、上板補強 部 50、中板補強部 52、スリット付補強部 55及び下板補強部 60が密着することにより、 支柱構造が形成されていることから、プレス 75により封止部材 8を加圧する際、当該 プレス 75からの外力を支柱構造が受け止め、内部空間 10aが潰れることなぐプレス 7 5によって封止部材 8を必要な外力で確実に加圧できる。

[0099] 因みに、常温より高い温度にして封止部材 8を加圧した場合には、冷媒の蒸気、例 えば水蒸気が外部にリークし易くなるため好ましくなレ、。従って真空脱気が行なわれ る温度としては、 25°C程度の常温が好ましい。

[0100] 次に、低温真空加圧処理が終わると、例えば 10分間程度、高温下で真空度を例え ば 0.5KPaとした後、さらにプレス 75によって封止部材 8を上力 加圧する。これにより 封止部材 8が高温加圧変形し、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5内に深く侵入して封 止部材 8でさらに強固に圧着され閉塞した状態になる。

[0101] すなわち、封止部材 8は、主として加圧により塑性変形するとともに、補助的に（従と して)加熱により塑性変形し、ガス抜き溝 4bを含め冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5閉 塞し得る。力べして、図 15C及び図 16Bに示すように、球状体であった封止部材 8は、 塑性変形により冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の形となって、当該冷媒注入孔 4及 び空気排出孔 5に圧着して実質的に封止栓となり、冷却部本体 10の内部空間 10aを 封止する。このようにして冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を封止部材 8で閉塞し終え ると、加温停止、真空引き停止及びプレス 75による加圧解除を行ない、当該加圧、加 熱、真空引き処理を終える。

[0102] なお、そのとき封止部材 8の外表面は、冷却部本体 10の外表面と略同一平面上に 形成することが好ましい。というのは、ヒートパイプ 1の外表面の平坦性を保ち、これに よりヒートパイプ 1自身とそれに取り付けられる例えばフィン等のラジェターとの密着性 を良くし、その間の熱伝導性を支障なく高めることができるからである。

[0103] その後、冷却部本体 10の外表面は防鲭等のため、ニッケルメツキされる。ここで仮 に半田力 なる封止部材を用いて冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を閉塞した場合に は、半田に対して良好なニッケルメツキをすることは困難を伴うので、冷媒注入孔 4及 び空気排出孔 5を閉塞した部分が良好にニッケルメツキされにくいという不都合が生 じる。

[0104] これに対して本願発明では、冷却部本体 10と同じ銅系金属でなる封止部材 8を用 いて冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を閉塞するので、そのような不都合は生ぜず、 冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を閉塞した部分も良好にニッケルメツキできる。

[0105] 因みに、このようなヒートパイプ 1の製造方法 (冷媒封入方法）によれば、真空下に 複数のヒートパイプ 1を並べ、各ヒートパイプ 1の冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5上に 封止部材 8を載置し、これら複数のヒートパイプ 1に対して一度にガス抜きや、封止部 材 8の加圧及び加熱をし、全ての封止部材 8を塑性変形させて一斉に冷媒を密封す ること力 Sできる。力べして冷媒注入孔 4毎に個別に行われる従来のカシメ作業や溶接 、接着等の面倒な作業を行なう封止方法に比較してヒートパイプ 1の量産性を高める ことができ、また量産性を高めることでヒートパイプ 1の低価格化を図ることもできる。

[0106] なお、このヒートパイプ 1では、内部空間 10aを減圧状態（冷媒が水の場合、例えば 0 . 5KPa程度）としたことで、冷媒の沸点が下がり、例えば 50°C以下の常温よりも少し 高い温度（例えば 30°C〜35°C程度）でも冷媒が蒸気になり易くなる。これによりこのヒ ートパイプ 1では、被冷却装置 HEからの僅力、な熱でも冷媒の循環現象を連続的に、 かつ容易に繰り返すことができるように形成されている。

[0107] 以上の構成において、ヒートパイプ 1では、銅系金属からなる冷却部本体 10と同質 の可塑性金属でなる封止部材 8を用いて、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を閉塞す るようにしたことにより、冷却部本体 10及び封止部材 8が冷媒に触れたり、或いは晒さ れても、当該冷却部本体 10と封止部材 8とによる局部電池作用が生じず、その結果、 当該局部電池作用による腐食を防止できるので、その分従来よりも一段と長寿命化 を図ることができる。

[0108] また、冷却部本体 10及び封止部材 8の材質として可塑性金属を用いた場合には、 その融点が高いので、 200〜300°C程度の高温でも封止効果を確実に発揮し続け ること力 Sできる。

[0109] 因みに、封止部材 8として半田を使用した場合には、半田が有害な物質である鉛を 含むので、鉛による封止に必要となる管理等のコストがかかる力 本発明では封止部 材 8の材質として銅系金属を用いたので、当該鉛に必要な管理等が不要となり、その 分だけコスト低減を図ることができる。

[0110] また、銅系金属は熱伝導率が高ぐ熱拡散性を高くすることができるので、冷却部 本体 10を銅系金属で形成することが好ましいと言えるが、冷却部本体 10を銅系金属 で形成した場合には、防鲭等のためその冷却部本体 10の外表面をニッケルでメツキ することが普通に行われる。ここで冷却部本体 10の冷媒注入孔 4を半田で閉塞した 場合には、ニッケルメツキのための前処理で半田が侵され、その半田の表面に密着 力の弱レ、メツキ膜が生じ、その後に形成されるニッケルメツキ膜の下地との密着性が 弱まるという問題が生じる。

[0111] これに対して本願発明のヒートパイプ 1では、冷却部本体 10を銅系金属で形成し、 また冷媒注入孔 4を閉塞する封止部材 8も銅系金属でなることから、良好なニッケルメ ツキを外郭全体に対して確実に施すことができる。

[0112] また、このヒートパイプ 1では、球状体の封止部材 8が冷媒注入孔 4及び空気排出 孔 5の形状に合わせて塑性変形して封止栓となることから、ヒートパイプ 1の上外面か ら封止部材 8が突出し難くなり、封止によりヒートパイプ 1の外面の平坦性を損なうこと を防止でき、力べして携帯機器や小型機器への実装の自由度を向上できる。

[0113] すなわち、このヒートパイプ 1では、例えば CPUや LED (発光ダイオード）等の放熱 を必要とする電子部品等を一方の側に取り付け、他方の側にフィンその他のラジェタ 一 (熱放散器)を取り付ける場合、封止部材 8の外表面が冷却部本体 10の外表面か ら突出していないので、電子部品やラジェター等との密着性が向上し、その間の熱 伝導性を良好にすることができ、延いては、電子部品等で発生した熱を有効に放熱 できる。

[0114] さらに、このヒートパイプ 1では、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の開口部 4aの内周 面にガス抜き溝 4bを別途設けるようにした。これにより封止栓となる封止部材 8が冷媒 注入孔 4及び空気排出孔 5上に載置されたときや、封止部材 8が溶融し始めて封止 が僅かに進行したときでも、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5封止部材 8によって閉塞 されず、ヒートパイプ 1の内部空間 10a内からガス抜きを確実に行なうことができる。

[0115] そして、このヒートパイプ 1では、真空下で封止部材 8を加圧することにより、冷媒注 入孔 4を当該封止部材 8で仮封止した後、封止部材 8を更に加圧し続けながら加熱 するようにしたことにより、可塑性金属からなる封止部材 8が塑性変形し、ガス抜き溝 4 bの形状に併せて変形することから、封止部材 8によりガス抜き溝 4bも確実に閉塞させ ること力 Sでき、力べして内部空間 10aに封入された冷媒 Wが漏れ出ることを防止できる

[0116] また、ヒートパイプ 1では、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の周辺領域と対応する部 分において、上板補強部 50、中板補強部 52、スリット付補強部 55及び下板補強部 60 が密着して支柱構造が形成されるようにしたことにより、冷媒注入孔 4及び空気排出 孔 5の周辺領域での機械的強度を向上させ、上板 2の外方から封止部材 8へ加わる プレス 75による外力により内部空間 10aが潰れる等の製造過程での破損を防止し、生 産性を向上させ、その結果生産コストを低減できる。また、製造後における使用過程 におレ、ては、上板 2や下板 3から加わる各種外力により冷媒注入孔 4及び空気排出 孔 5の周辺領域で内部空間 10aが潰れることを防止し、ヒートパイプ 1の長寿命化を図 ること力 Sできる。

[0117] 特にこの実施例の場合には、ヒートパイプ 1の小型化及び薄型化を図りつつ、効率 良く放熱効果を得るために、内部空間 10aに循環経路として蒸気拡散流路 44と毛細 管流路 42とが形成されている。そして、このうち蒸気拡散流路 44は、冷却部本体 10の 周辺部 12まで熱を拡散させて効率良く放熱すベぐ中心部から最も離れた四辺の隅 角部に延びるように配置されている。

[0118] 一方、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5は、ヒートパイプ 1内部全体への冷媒の供給 を円滑に行ない易くするため、ヒートパイプ 1の一方の隅角部に冷媒注入孔 4が配置 され、当該一方の隅角部と対角線上に対向する他方の隅角部に空気排出孔 5が配 置されている。力べして、中空構造となる蒸気拡散流路 44上には冷媒注入孔 4及び空 気排出孔 5が配置される。このため、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5に対向する領 域を中空構造としたままでは、これら冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の上に封止部 材 8を載置してプレス処理を行なうと、プレス 75からの外力を上板 2のみで受け止める ことになるので、当該上板 2が破損する虞がある。

[0119] これに対して本願発明のヒートパイプ 1では、冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5の周 辺領域に対向する蒸気拡散流路 44内に上板補強部 50、中板補強部 52、スリット付補 強部 55及び下板補強部 60が密着して支柱構造を形成していることにより、当該プレ ス 75からの外力を支柱構造で受け止め、当該外力によって上板 2又は下板 3が破損 して内部空間 10aが潰れることを防止できる。

[0120] また、上板補強部 50、中板補強部 52、スリット付補強部 55及び下板補強部 60には、 上板 2の冷媒注入孔 4に対応する部分に、当該冷媒注入孔 4と連通する冷媒用孔 53 , 57がそれぞれ形成されており、内部空間 10aに冷媒注入孔 4を介して冷媒 Wを注入 する際、これら冷媒用孔 53, 57からスリット 56等を介して冷媒 Wを冷却部本体 10内の 隅々まで満遍なくいき渡らせることができる。

[0121] さらに、この場合、スリット付補強部 55は、蒸気拡散流路 44内を拡散する冷媒 Wの 拡散方向 Dに沿ってスリット 56が形成されていることにより、当該スリット 56を通じて冷 媒 Wを冷却部本体 10の隅角部まで導くことができ、内部空間 10aの隅々まで拡散させ 効率良く放熱を行なうことができる。

[0122] 以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上述した実施例に限定さ れるものではなぐ種々の変形実施が可能であり、冷却部本体 10と類似の可塑性金 属からなる封止部材を適用するようにしても良ぐこの場合であっても上述した同様の ίカ果を得ること力 Sできる。

[0123] また、図 17に示すように、例えばインクジェットノズル 80を用いて冷媒を冷却部本体 10内に供給した場合、冷却部本体 10としては、空気排出孔を有しなレ、ものを用いるこ とができる。この実施例では内部空間 10aの循環経路の形状、構造の図示、説明を省 略する。

[0124] 具体的には、インクジェットノズノレ 80により冷媒 (例えば純水）を、例えば直径 50 μ

111〜300 /1 111の極めて微細な冷媒粒子（水粒子）\¥2にし、 1秒当たり約 1000滴を 1 滴ずつ連続的に打ち込む。このようにすると微細な粒子状の冷媒粒子 W2は、 1直線 上に規則的に並んで冷却部本体 10の内部空間 10aへ供給される。この場合、 1滴 1 滴は微量であっても、例えば 1秒当たり約 1000滴を連続的に高速で打ち込むので、 冷媒供給効率は極めて高い。

[0125] このように、インクジェットノズル 80を用いた場合には、冷媒を極めて微細な冷媒粒 子 W2にし、 1滴ずつ高速に打ち込むことにより供給することができるので、上述した 空気排出孔にて行われる真空抜き作業を省略することができ、力べして当該作業を省 く分だけ製造コストの低減を図ることができる。また、この場合には、例えば l〜5mg 程度のごく少量冷媒の充填量の制御でも、インクジェットノズルへの吐出数をデジタ ル制御する機構にすることで、 1滴単位の正確さで簡単にし力、も高速で充填すること ができる。

[0126] 図 18及び図 19は、他の実施例によるスリット付補強部 81, 85を示す平面図であり、 上述した実施例のスリット付補強部 55とはスリット 56の形状が異なるものである。図 18 に示すように、スリット付補強部 81は、円形状でなる冷媒用孔 82の中心からスリット付 補強部 81の外周に向ってスリット 83の幅寸法が次第に幅広になるように形成されてい る。また、図 19に示すように、スリット付補強部 85は、冷媒用孔 86の中心からスリット付 補強部 85の外周に向ってスリット 87の幅寸法が次第に幅狭になるように形成されてい る。これらスリット付補強部 81， 85でも上述した実施例のスリット付補強部 55と同様の 効果を得ることができる。なお、スリット 56, 81, 85の幅は、中板毎に不均一にするよう にしても良い。

[0127] また、上述した実施例においては、円柱状の開口部 4aの内周面に半円状のガス抜 き溝 4bを 4つ設けた形状でなる冷媒注入孔 4及び空気排出孔 5を適用した場合につ いて述べたが、本発明はこれに限らず、冷媒注入孔又は空気排出孔の正面構成を あらわした図 20Aと、側断面構成をあらわした図 20Bとに示すように、上端の径が大 きぐ下に行くほど徐々に小さくなり、下端において径が最小になる逆台形円錐状で なる冷媒注入孔 90a及び空気排出孔 90bを適用しても良い。封止部材 8による封止の 様子をあらわした図 20Cに示すように、この場合であっても、球状体の封止部材 8が 冷媒注入孔 90a及び空気排出孔 90bの形状に合わせて塑性変形して平坦状になり、 かつ内部空間を確実に封止することができる。

[0128] また、他の実施例による冷媒注入孔及び空気排出孔としては、冷媒注入孔又は空 気排出孔の正面構成をあらわした図 21Aと、側断面構成をあらわした図 21Bとに示 すように、大径の短円柱形状からなる上部 92と、小径の短円柱形状からなる下部 93と を有し、上部 92及び下部 93が段部 94を介して一体形成された冷媒注入孔 9 la及び空 気排出孔 91bを適用するようにしても良い。

[0129] この場合においては、封止部材 8による封止の様子をあらわした図 21Cに示すよう に、封止部材 8が塑性変形して下部 93を完全に坦めたとき、封止部材 8の残余部分 が大径の上部 92内に納まり、これにより封止部材 8がヒートパイプ 1の上外面から突出 することを防止し平坦状にできる。なお、図 20A及び図 20Bと、図 21A及び図 21Bと に示すいずれの例においても、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 内部空間に冷媒の循環経路が形成された金属からなる冷却部本体と、

前記冷却部本体に形成され、前記内部空間に前記冷媒を注入するための冷媒注 入孔と、

前記内部空間に前記冷媒を封入するために前記冷媒注入孔を閉塞する封止部材 とを備え、

前記封止部材が前記冷却部本体と同質又は類似の可塑性金属からなる ことを特徴とするヒートパイプ。

[2] 上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板によって、内部空間に冷媒の循環経 路が形成された冷却部本体と、

前記冷却部本体に形成され、該冷却部本体の内部空間に前記冷媒が注入されて 封止部材により閉塞される冷媒注入孔とを備え、

前記中板には、前記冷媒注入孔の周辺領域に対応する部分に形成され、所定の 厚みを有した補強部と、前記冷媒注入孔に対応する部分に形成された冷媒用孔と を備えることを特徴とするヒートパイプ。

[3] 内部空間に冷媒の循環経路が形成された冷却部本体と、

前記冷却部本体に形成され、該冷却部本体の内部空間に前記冷媒が注入されて 封止部材により閉塞される冷媒注入孔とを備え、

前記冷媒注入孔から前記内部空間に前記冷媒が微小粒子状にされて注入される ことを特徴とするヒートパイプ。

[4] 上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板によって、内部空間に冷媒の循環経 路が形成された金属からなる冷却部本体と、

前記冷却部本体に形成され、前記内部空間に前記冷媒を注入するための冷媒注 入孔と、

前記内部空間に前記冷媒を封入するために前記冷媒注入孔を閉塞する封止部材 とを備え、

前記封止部材が前記冷却部本体と同質又は類似の可塑性金属からなり、 前記中板は、前記冷媒注入孔の周辺領域に対応する部分に形成され、所定の厚 みを有した補強部と、前記冷媒注入孔に対応する部分に形成された冷媒用孔とを有 し、

前記冷媒注入孔から前記内部空間に前記冷媒が微小粒子状にされて注入される ことを特徴とするヒートパイプ。

[5] 前記冷媒注入孔を閉塞した前記封止部材が前記冷却部本体の表面から突出して いない

ことを特徴とする請求項 1〜4のうちいずれか 1項記載のヒートパイプ。

[6] 前記封止部材で前記冷媒注入孔を完全に閉塞する状態になるまでは外部と前記 内部空間とを連通させる状態を保ち、前記冷媒注入孔が完全に閉塞する状態になる と、前記封止部材で閉塞されるガス抜き溝が前記冷媒注入孔の内周面に形成されて いる

ことを特徴とする請求項 1〜5のうちいずれか 1項項記載のヒートパイプ。

[7] 前記循環経路には冷媒が蒸気となって拡散する蒸気拡散流路を備え、前記冷媒 注入孔に対応した部分が前記蒸気拡散流路に配置され、

前記補強部には、前記蒸気拡散流路内で前記冷媒が蒸気となって拡散する拡散 方向に沿ってスリットが形成されている

ことを特徴とする請求項 2又は 4記載のヒートパイプ。

[8] 金属でなる冷却部本体に形成した冷媒注入孔から、冷媒の循環経路が形成された 前記冷却部本体の内部空間に前記冷媒を注入する注入工程と、

前記冷却部本体と同質又は類似の可塑性金属からなる封止部材を、前記冷媒注 入孔に載置する載置工程と、

真空下で前記封止部材を加圧することにより該封止部材で前記冷媒注入孔を閉塞 する封止工程と

を備えることを特徴とするヒートパイプの製造方法。

[9] 冷却部本体に形成した冷媒注入孔から、冷媒の循環経路が形成された前記冷却 部本体の内部空間に前記冷媒を注入する注入工程と、

前記冷媒注入孔に封止部材を載置する載置工程と、

真空下で前記封止部材を加圧することにより該封止部材で前記冷媒注入孔を閉塞 する封止工程とを備え、

前記注入工程では、前記冷媒を微小粒子状にして前記冷媒注入孔から前記内部 空間に注入する

ことを特徴とするヒートパイプの製造方法。

[10] 上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板によって、内部空間に冷媒の循環経 路が形成されており、前記中板には、前記上板又は前記下板に形成された冷媒注 入孔の周辺領域に対応した部分に所定の厚みを有する補強部が形成されていると 共に、前記冷媒注入孔に対応する部分に冷媒用孔が形成されている冷却部本体を 用意する準備工程と、

前記冷媒注入孔から前記冷却部本体の内部空間に前記冷媒を注入する注入工程 と、

前記冷媒注入孔に前記封止部材を載置する載置工程と、

真空下で前記封止部材を加圧することにより該封止部材で前記冷媒注入孔を閉塞 する封止工程と

を備えることを特徴とするヒートパイプの製造方法。

[11] 上板及び下板間に設けた 1又は複数の中板によって、内部空間に冷媒の循環経 路が形成されており、前記中板には、前記上板又は前記下板に形成された冷媒注 入孔の周辺領域に対応した部分に所定の厚みを有する補強部が形成されていると 共に、前記冷媒注入孔に対応する部分に冷媒用孔が形成されている金属でなる冷 却部本体を用意する準備工程と、

前記冷媒注入孔から前記冷却部本体の内部空間に前記冷媒を注入する注入工程 と、

前記冷却部本体と同質又は類似の可塑性金属からなる封止部材を、前記冷媒注 入孔に載置する載置工程と、

真空下で前記封止部材を加圧することにより該封止部材で前記冷媒注入孔を閉塞 する封止工程とを備え、

前記注入工程では、前記冷媒を微小粒子状にして前記冷媒注入孔から前記内部 空間に注入する ことを特徴とするヒートパイプの製造方法。

前記封止工程は、前記封止部材で前記冷媒注入孔を完全に閉塞する状態になる まで、前記冷媒注入孔の内周面に形成されたガス抜き溝を介して外部と前記内部空 間とが連通した状態が保たれる

ことを特徴とする請求項 8〜： 11のうちいずれか 1項記載のヒートパイプの製造方法。 前記封止工程は、前記真空下で前記封止部材を加圧することにより該封止部材で 前記冷媒注入孔を仮封止した後、前記封止部材を加圧し続けながら加熱することに より該封止部材で前記冷媒注入孔を完全封止する

ことを特徴とする請求項 8〜： 12のうちいずれか 1項記載のヒートパイプの製造方法。