CN206609325U - 平面型热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种平面型热管，其能够减小容器的变形，而且具有吸液芯结构的空隙部的气密性和对于水等工作液的适应性优异。该平面型热管包括容器和工作液，所述容器利用对置的2块板状体在中央部形成有空洞部，所述工作液被封入所述空洞部，所述空洞部具有吸液芯结构，其中，所述板状体中的至少一方为通过层叠2种以上的金属构件并使它们一体化而成的复合构件，所述复合构件中形成与空洞部接触的层的金属构件具有200W/m·K以上的热导率，形成与外部接触的层的金属构件具有100W/m·K以下的热导率，所述空洞部的外周部被密封。

Description

平面型热管

技术领域

本实用新型涉及能够减小容器的变形，且对于水等工作液的适应性优异的平面型热管。

背景技术

电气电子设备所搭载的半导体元件等电子零件由于伴随高功能化的高密度搭载等而导致发热量增大，近年来，其冷却变得更加重要。作为电子零件的冷却方法，有使用平面型热管的方法。

在使用对于广泛用作工作液的水的适应性优异且热导率高的铜材作为平面型热管的容器材料时，由于铜材热导率高，电阻低，因此，为了对具有吸液芯结构的空隙部进行密封，通常通过钎焊或锡焊接合空洞部的外周。但是，通过钎焊或锡焊进行的密封方法需要在高温下对作为容器材料的铜材进行加热，因此，存在以下问题：容器材料的刚性下降而导致存在平面型热管的耐压性变差的倾向。

另一方面，当为了防止钎焊或锡焊导致平面型热管的耐压性下降，而使用例如不锈钢等铜材以外的材料作为容器材料时，存在对于广泛用作工作液的水的适应性差的问题。

另一方面，有时也使用由2种金属构件形成的包层材料作为容器材料。以下方案的平面型热管被提出，即，为了轻量化和优异的加工性，使用铜材和铝材的双层构造的构件作为该包层材料，且包层材料的形成容器内壁的面由铜材形成(专利文献1)。

但是，在专利文献1的平面型热管中，使用了铜材和铝材这样的热导率都比较大的材料，因此，在通过激光焊接、电阻焊密封所述空隙部时，存在导致容器发生变形的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-168575号公报

实用新型内容

鉴于上述情况，本实用新型提供一种能够减小容器的变形，而且具有吸液芯结构的空隙部的气密性和对于水等工作液的适应性优异的平面型热管。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其包括容器(container)和工作液，所述容器利用对置的2块板状体形成，且在中央部形成有空洞部，所述工作液被封入所述空洞部，所述空洞部具有吸液芯(wick)结构，其中，所述板状体中的至少一方为层叠2种以上金属构件并使其一体化而成的复合构件，所述复合构件中形成与空洞部接触的层的金属构件具有200W/m·K以上的热导率，形成与外部接触的层的金属构件具有100W/m·K以下的热导率，所述空洞部的外周部被密封。另外，本说明书中的热导率为25℃时的值。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述空洞部的外周部通过激光焊接进行密封。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述空洞部的外周部通过电阻焊进行密封。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述复合构件为包层材料或镀层材料。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，形成与所述空洞部接触的层的金属构件为铜，形成与所述外部接触的层的金属构件为不锈钢。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，形成与所述空洞部接触的层的金属构件的层厚为所述复合构件的厚度的1/2以下。

本实用新型的技术方案为一种吸热器，其中，该吸热器搭载有上述平面型热管。

根据本实用新型的技术方案，使平面型热管的容器材料为复合构件，并使形成与空洞部接触的层的金属构件具有200W/m·K以上的热导率，使形成与外部接触的层的金属构件具有100W/m·K以下的热导率，由此，在通过焊接等对空洞部的外周部进行密封时，首先，作为与外部接触的层的、具有100W/m·K以下的热导率的金属构件迅速熔融并放出熔融热，自具有100W/m·K以下的热导率的金属构件放出的熔融热顺利地向作为与空洞部接触的层的、具有200W/m·K以上的热导率、即具有相对较高的热导率的金属构件传递，使该金属构件也迅速熔融，因此，形成能防止容器发生变形、且平面度高的平面型热管。

此外，作为与外部接触的层的金属构件和作为与空洞部接触的层的金属构件均迅速熔融，因此，形成具有吸液芯结构的空隙部的气密性优异的平面型热管。此外，形成与空洞部接触的层的金属构件具有200W/m·K以上的较高的热导率，因此，形成对于水等工作液的适应性优异、且热传递特性也优异的平面型热管。

根据本实用新型的技术方案，通过利用激光焊接对空洞部进行密封，能够使作为与外部接触的层的、具有100W/m·K以下的热导率的金属构件更迅速地熔融并放出熔融热，并且熔融热顺利地向作为与空洞部接触的层的、具有200W/m·K以上的热导率的金属构件传递，从而使该金属构件也更迅速地熔融，因此，在利用激光焊接进行密封处理时，能够进一步减少容器发生变形，而且也进一步提高具有吸液芯结构的空隙部的气密性。另外，当向具有100W/m·K以下的热导率的金属构件照射激光光线时，能够更迅速地使该金属构件熔融，其原因在于，热导率更低的金属构件电导率也更低，电导率更低的金属构件对激光光线的吸收率更高，因此，当激光光线照射在热导率更低的金属构件上时，该金属构件能够更迅速地吸收激光光线的能量而熔融。

根据本实用新型的技术方案，通过利用电阻焊对空洞部进行密封，能够使作为与外部接触的层的、具有100W/m·K以下的热导率的金属构件更迅速地熔融，由此，在利用电阻焊进行密封处理时，能够进一步减少容器发生变形，而且也进一步提高具有吸液芯结构的空隙部的气密性。另外，对具有100W/m·K以下的热导率的金属构件进行通有焊接电流的电阻焊时，能够更迅速地使该金属构件熔融，其原因在于，当向热导率更低的金属构件通入电流时，会产生更高的焦耳热，因此，当对热导率更低的金属构件实施电阻焊时，能够使该金属构件更迅速地熔融。

根据本实用新型的技术方案，通过使与空洞部接触的层的金属构件为铜，使与外部接触的层的金属构件为不锈钢，能够形成与水等工作液的适应性优异，且容器材料刚性高、耐压性优异的平面型热管。

附图说明

图1是本实用新型的第1实施方式例的平面型热管的侧剖视图。

图2是本实用新型的第2实施方式例的平面型热管的侧剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本实用新型的第1实施方式例的平面型热管。如图1所示，第1实施方式例的平面型热管1包括俯视呈矩形的容器2和工作液(未图示)，该容器2通过重叠对置的2块板状体即一个板状体4和另一个板状体3而在中央部形成有具有空洞部5的凸部6，所述工作液被封入空洞部5内。在空洞部5内容纳有具有毛细管构造的吸液芯结构体(未图示)。

一个板状体4呈平板状。另一个板状体3也呈平板状，但中央部塑性变形为凸状。该板状体3的朝向外侧突出且塑性变形为凸状的部位成为容器2的凸部6。凸部6的内部成为空洞部5。在平面型热管1中，利用激光光线7在凸部6的外周部即围绕凸部6的周边而形成激光焊接部8，从而将空洞部5密封，并且使空洞部5具有气密性。另外，在图1中，示出了在凸部6的外周部中的、与容器2的侧剖视图中的一个端部相当的位置通过照射激光光线7而形成激光焊接部8的情形。因此，随后在与容器2的侧剖视图中的另一个端部相当的位置也通过照射激光光线7而形成激光焊接部8。

一个板状体4和另一个板状体3均为复合构件，一个板状体4通过层叠与空洞部接触的第1层4-1和与外部环境接触的第2层4-2并使它们一体化而成，另一个板状体3通过层叠与空洞部接触的第1层3-1和与外部环境接触的第2层3-2并使它们一体化而成。在一个板状体4中，形成与空洞部接触的第1层4-1的金属构件具有200W/m·K以上的热导率，形成与平面型热管1的外部环境接触的第2层4-2的金属构件具有100W/m·K以下的热导率。另一个板状体3和一个板状体4相同，形成与空洞部接触的第1层3-1的金属构件具有200W/m·K以上的热导率，形成与平面型热管1的外部环境接触的第2层3-2的金属构件具有100W/m·K以下的热导率。

在第1实施方式例的平面型热管1中，第1层3-1、4-1和第2层3-2、4-2均为由1种金属构件形成的单层构造。

热导率低的金属构件被激光光线照射时，该金属构件会迅速吸收激光光线的能量而熔融。因此，例如向另一个板状体3的表面侧照射激光光线7，即对另一个板状体3的具有100W/m·K以下的热导率的第2层3-2的金属构件照射激光光线7时，另一个板状体3的第2层3-2的金属构件迅速熔融。该金属构件的熔融热顺利地向另一个板状体3的作为与空洞部5接触的层的、具有200W/m·K以上的热导率即具有相对较高的热导率的第1层3-1的金属构件传递，使得第1层3-1的金属构件也迅速熔融。另一个板状体3的第1层3-1的金属构件的熔融热同样进一步向一个板状体4的第1层4-1的金属构件、一个板状体4的第2层4-2的金属构件传递，使得第1层4-1的金属构件和第2层4-2的金属构件也迅速熔融。因此，通过利用激光光线7进行的焊接能够进一步减少容器2发生变形，而且也进一步提高具有吸液芯结构的空隙部5的气密性。

此外，通过使形成第1层3-1、4-1的金属构件的热导率为200W/m·K以上的高热导率，能够制造出与工作液具有适应性且具有良好的热传递特性的平面型热管。形成第1层3-1、4-1的金属构件的热导率只要为200W/m·K以上即可，没有特别限定，从平面型热管1的优异的热传递特性和第2层3-2、4-2的熔融热向第1层3-1、4-1内部的传热性以及向一个板状体4的传热性的方面考虑，优选为300W/m·K以上，从更优异的热传递特性和更优异上述传热性的方面考虑，特别优选为350W/m·K以上。

此外，形成第1层3-1、4-1的金属构件的热导率的上限没有特别限定，从可靠地防止由于形成第1层3-1、4-1的金属构件和由热导率为100W/m·K以下的金属构件形成的第2层3-2、4-2的热膨胀率之差，导致容器2发生变形的方面考虑，形成第1层3-1、4-1的金属构件的热导率优选为500W/m·K以下，特别优选为450W/m·K以下。

第1层3-1、4-1的金属构件只要是具有上述热导率的金属构件即可，金属种类没有特别限定，作为大于等于200W/m·K且小于300W/m·K的金属材料，例如可举出铝、铝合金等，作为大于等于300W/m·K且小于350W/m·K的金属材料，例如可举出金、铜合金等，作为大于等于350W/m·K且小于500W/m·K的金属材料，可举出铜、银等。其中，从与广泛用作工作液的水的优异的适应性和优异的热传递特性的方面考虑，优选为铜。

另一方面，第2层3-2、4-2的金属构件能迅速吸收激光光线的能量而熔融，因此，能够减少容器2发生变形，而且也能提高具有吸液芯结构的空隙部的气密性。形成第2层3-2、4-2的金属构件的热导率只要为100W/m·K以下即可，没有特别限定，从更迅速地吸收激光光线的能量，由此进一步减少容器2发生变形，从而进一步提高平面型热管1的平面度的方面考虑，优选为70W/m·K以下，从通过使激光焊接高速化而提高生产率的方面考虑，特别优选为40W/m·K以下。

第2层3-2、4-2的金属构件只要是具有上述热导率的金属构件即可，金属种类没有特别限定，作为大于70W/m·K且小于等于100W/m·K的金属构件，例如可举出镍、铁等，作为大于40W/m·K且小于等于70W/m·K的金属构件，例如可举出青铜、锡等，作为小于等于40W/m·K的金属构件，例如可举出不锈钢、钛等。其中，从制造刚性高且耐压性优异的容器2并减少容器2发生变形的方面考虑，优选为不锈钢、钛。

层叠后的一个板状体4和另一个板状体3的合计厚度没有特别限定，例如为0.1mm～1.0mm。此外，一个板状体4的厚度没有特别限定，例如为0.05mm～0.5mm，另一个板状体3的厚度也没有特别限定，例如为0.05mm～0.5mm。第1层3-1、4-1的厚度和第2层3-2、4-2的厚度之比没有特别限定，例如，从一个板状体和另一个板状体的刚性的方面考虑，第1层3-1、4-1的厚度与第2层3-2、4-2的厚度之比优选为0.1～1.0，从焊接稳定性和可靠性的方面考虑，特别优选为0.2～0.8。

作为层叠第1层3-1、4-1和第2层3-2、4-2并使它们一体化而成的复合构件，例如可以使用包层材料或镀层材料。本实用新型所使用的包层材料可以通过公知的方法进行制造，例如，可以如下制造：对第1层3-1、4-1的金属构件的接合面和第2层3-2、4-2的金属构件的接合面进行清洗，进行规定的活化处理之后，将两金属构件的接合面重合，通过冷轧进行接合，并进行热处理。此外，本实用新型所使用的镀层材料也可以通过公知的方法进行制造，例如，可以如下制造：对作为被镀构件的用于形成第2层3-2、4-2的金属构件实施非电解镀或电镀，由此在第2层3-2、4-2上形成第1层3-1、4-1。

形成激光焊接部8所使用的激光没有特别限定，从高速加工的观点以及减小激光焊接部8的焊接宽度而防止空洞部5变形的方面考虑，例如可举出容器2的激光照射侧表面上的聚光光斑直径小、例如该聚光光斑直径为20μm～200μm的光纤激光。

作为被封入空洞部5的工作液，可以根据与容器2的材料的适应性而适当选择，例如可举出水。作为其他的工作液，例如可举出碳氟化合物替代物、含氟化学品(Fluorinert)、环戊烷等。作为具有毛细管构造的吸液芯结构体(未图示)，例如可举出具有网(mesh)、线(wire)等的薄板。

接下来，使用附图说明本实用新型的第2实施方式例的平面型热管。对于和本实用新型的第1实施方式例的平面型热管1相同的结构要素使用相同的附图标记进行说明。

如图2所示，在第1实施方式例的平面型热管1中，通过在凸部6的外周部利用激光光线7形成激光焊接部8而对空洞部5进行密封，但是，在第2实施方式例的平面型热管10中，代替这种方式，通过在凸部6的外周部利用缝焊机等电阻焊机11形成由电阻焊机形成的焊接部12，从而对空洞部5进行密封。另外，图2与图1相同，也示出了在凸部6的外周部的与容器2的侧剖视图中的一个端部相当的位置，利用电阻焊机11形成由电阻焊机形成的焊接部12的情形。因此，随后在与容器2的侧剖视图中的另一个端部相当的位置，也通过电阻焊机11形成由电阻焊机形成的焊接部12。

对热导率低的金属构件通入电流时，会产生很高的焦耳热，因此，当对具有100W/m·K以下的热导率的第2层3-2、4-2的金属构件进行通有焊接电流的缝焊等电阻焊时，第2层3-2、4-2的金属构件迅速熔融。该金属构件的熔融热顺利地向作为与空洞部5接触的层的、具有200W/m·K以上的热导率即具有相对较高的热导率的第1层3-1、4-1的金属构件传递，使得第1层3-1、4-1的金属构件也迅速熔融。因此，即使利用缝焊机等电阻焊机11对凸部6的外周部进行焊接，也能与利用激光光线7进行的焊接相同地进一步减少容器2发生变形，而且也进一步提高具有吸液芯结构的空隙部5的气密性。

接下来，说明本实用新型的实施方式例的平面型热管的使用方法例。在此，以使用本实用新型的平面型热管对个人计算机等电子设备内部的安装有CPU等的柔性印制电路板进行冷却的情况为例进行说明。根据电子设备内部的空隙的状况和柔性印制电路板的容纳状况，适当弯曲平面型热管，将柔性印制电路板与平面型热管的热量输入侧热连接。根据需要，在平面型热管的散热侧设置散热用的散热片。由此，能够以面状对容纳在电子设备内部的狭小空间中的柔性印制电路板进行冷却。

此外，也可以将本实用新型的实施方式例的平面型热管搭载于吸热器来提高吸热器的冷却能力。作为上述搭载方法，例如，可举出将平面型热管的散热侧热连接于吸热器的受热块表面的方法；将平面型热管的热量输入侧热连接于吸热器的受热块，并将平面型热管的散热侧热连接于吸热器的散热片的方法等。

接下来，说明本实用新型的其他实施方式例。在上述各实施方式例的平面型热管1、10中，第1层3-1、4-1和第2层3-2、4-2均为由1种金属构件形成的单层构造，但也可以替代这种方式，而采用由2种以上的金属构件形成的双层以上的构造。在该情况下，作为金属构件的具体金属种类，可以举出上述的金属种类。

在上述各实施方式例的平面型热管1、10中，另一个板状体3和一个板状体4均为层叠2种金属构件并使它们一体化而成的双层构造的复合构件，其中，另一个板状体3由与空洞部5接触的第1层3-1和与外部环境接触的第2层3-2形成，一个板状体4由与空洞部5接触的第1层4-1和与外部环境接触的第2层4-2形成，但是也可以替代这种方式，而采用在第1层3-1、4-1和第2层3-2、4-2之间进一步设置1层以上中间层而形成的3层以上构造的复合构件，其中，中间层由与第1层3-1、4-1和第2层3-2、4-2的金属构件种类不同的金属构件形成。形成中间层的金属构件是热导率大于100W/m·K且小于200W/m·K的金属构件，例如可举出钨等。

此外，如上所述，在上述各实施方式例的平面型热管1、10中，另一个板状体3和一个板状体4均是由第1层3-1、4-1和第2层3-2、4-2形成的双层构造的复合构件，但也可以替代这种方式，将另一个板状体3或一个板状体4做成仅由第1层3-1、4-1或仅由第2层3-2、4-2形成的单层构造的构件。在该实施方式例中，从照射激光光线7时可靠地防止容器发生变形的方面考虑，优选被照射激光光线7的板状体为双层构造的复合构件，不照射激光光线7的板状体为上述单层构造的构件。另外，在将另一个板状体3或一个板状体4做成上述单层构造的构件时，复合构件也可以不采用双层构造，而是采用3层以上的构造。

在第1实施方式例的平面型热管1中，是向另一个板状体3的表面照射激光光线7，但也可以替代这种方式，而向一个板状体4的表面照射激光光线7，还可以向另一个板状体3和一个板状体4的两表面都照射激光光线7。

本实用新型的平面型热管能够减小容器的变形，而且具有吸液芯结构的空隙部的气密性和对于水等工作液的适应性优异，因此，特别是在以面状均匀冷却作为冷却对象的发热体的领域中具有很高的利用价值。

附图标记说明

1、10：平面型热管；2：容器；3：另一个板状体；4：一个板状体；5：空洞部；8：激光焊接部；12：由电阻焊机形成的焊接部。

Claims (10)

1.一种平面型热管，其包括容器和工作液，所述容器利用对置的2块板状体在中央部形成有空洞部，所述工作液被封入所述空洞部，所述空洞部具有吸液芯结构，其中，

所述板状体中的至少一方为通过层叠2种以上的金属构件并使它们一体化而成的复合构件，所述复合构件中形成与空洞部接触的层的金属构件具有200W/m·K以上的热导率，形成与外部接触的层的金属构件具有100W/m·K以下的热导率，所述空洞部的外周部被密封。

2.根据权利要求1所述的平面型热管，其中，

所述空洞部的外周部通过激光焊接进行密封。

3.根据权利要求1所述的平面型热管，其中，

所述空洞部的外周部通过电阻焊进行密封。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的平面型热管，其中，

所述复合构件为包层材料或镀层材料。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的平面型热管，其中，

形成与所述空洞部接触的层的金属构件为铜，形成与所述外部接触的层的金属构件为不锈钢。

6.根据权利要求4所述的平面型热管，其中，

形成与所述空洞部接触的层的金属构件为铜，形成与所述外部接触的层的金属构件为不锈钢。

7.根据权利要求1～3、6中任一项所述的平面型热管，其中，

形成与所述空洞部接触的层的金属构件的层厚为所述复合构件的厚度的1/2以下。

8.根据权利要求4所述的平面型热管，其中，

形成与所述空洞部接触的层的金属构件的层厚为所述复合构件的厚度的1/2以下。

9.根据权利要求5所述的平面型热管，其中，

形成与所述空洞部接触的层的金属构件的层厚为所述复合构件的厚度的1/2以下。

10.一种吸热器，其中，

该吸热器搭载有权利要求1～9中任一项所述的平面型热管。