(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属であるＳｎ又はＳｎ合金と第２金属であるＣｕ合金とを含む金属材を、管状のコンテナの内壁に接するように配置する工程と、
前記コンテナ内の前記金属材を、前記第１金属の融点未満の温度で加熱することにより、前記金属材に含まれる前記第１金属中のＳｎを残すとともに、前記金属材に含まれる前記第１金属の一部と前記第２金属の一部とを反応させて金属間化合物を形成し、前記金属間化合物によって前記金属材を前記コンテナの内壁に固着させる工程と、
前記金属材が固着された前記コンテナに対して曲げ加工を施す工程と、
前記曲げ加工を施した後、前記コンテナ内の前記金属材を、前記第１金属の融点以上の温度で加熱することにより、前記金属材に含まれる未反応の前記第１金属と前記第２金属とを反応させて、金属間化合物からなる多孔質のウィック構造体を形成する工程と、
を備えることを特徴とするヒートパイプの製造方法。
【請求項２】
前記第２金属は、Ｃｕ−Ｎｉ合金である請求項１に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項３】
前記Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの含有量は、５重量％以上１５重量％以下である請求項２に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項４】
前記Ｃｕ−Ｎｉ合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍ合金（ＭはＣｏ又はＦｅ）である請求項２に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項５】
前記Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍ合金中のＮｉ及びＭの合計含有量は、３重量％以上１０重量％以下である請求項４に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項６】
前記第１金属中のＳｎの含有量は、９０重量％以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項７】
前記金属材中、前記第１金属及び前記第２金属の合計重量に対する前記第１金属の重量の比率は、２０％以上６０％以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項８】
前記第１金属の融点以上の温度で前記金属材を加熱する工程では、前記金属材が固着されたコンテナと他の部品とを、接合材料を介在した状態で加熱することにより、前記他の部品を前記コンテナの外壁に接合させる請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒートパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、パソコン等の電子機器に搭載されるＣＰＵの冷却等に使用される。ヒートパイプは、非凝縮性流体を脱気して、適量の作動液が封入されている密閉された金属体である。コンテナ内部に封入された作動液は、蒸発部においてコンテナ外部から加熱されることで蒸発し、凝縮部において蒸気が冷却されることで凝縮して作動液に戻り、潜熱として熱を輸送する。潜熱として熱を輸送するため、蒸発部と凝縮部の小さな温度差でも熱を輸送することが可能となる。【０００３】
コンテナ内では、凝縮部で凝縮した作動液を蒸発部に還流させる必要がある。蒸発部が凝縮部より上側に位置する場合や、蒸発部及び凝縮部が水平に位置する場合には、作動液の還流に作動液の表面張力を利用する。そのため、コンテナ内部に、多孔質のウィック構造体を必要とする。【０００４】
ウィック構造体には、多数本の細線を束ねた線状体、メッシュ等の網目体、銅粉末等の金属粉末を焼結した焼結体が用いられる。中でも、金属粉末の焼結体を使用したものは、高い表面張力を得られることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３５２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、ヒートパイプに対しては、電子機器等の形状に応じて曲げ加工が施される。しかし、金属粉末の焼結体からなるウィック構造体は固くて脆いため、ウィック構造体を形成した後のヒートパイプに対して曲げ加工を施すと、ウィック構造体がコンテナの内壁から剥離してしまう問題が生じる。【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、曲げ加工時にコンテナの内壁から剥離することなく、コンテナの曲げ部の内壁にウィック構造体が配置されたヒートパイプの製造方法、及び、該方法により製造された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】
【０００８】
本発明のヒートパイプの製造方法は、第１金属であるＳｎ又はＳｎ合金と第２金属であるＣｕ合金とを含む金属材を、管状のコンテナの内壁に接するように配置する工程と、上記コンテナ内の上記金属材を、上記第１金属の融点未満の温度で加熱することにより、上記金属材に含まれる上記第１金属中のＳｎを残すとともに、上記金属材に含まれる上記第１金属の一部と上記第２金属の一部とを反応させて金属間化合物を形成し、上記金属間化合物によって上記金属材を上記コンテナの内壁に固着させる工程と、上記金属材が固着された上記コンテナに対して曲げ加工を施す工程と、上記曲げ加工を施した後、上記コンテナ内の上記金属材を、上記第１金属の融点以上の温度で加熱することにより、上記金属材に含まれる未反応の上記第１金属と上記第２金属とを反応させて、金属間化合物からなる多孔質のウィック構造体を形成する工程と、を備えることを特徴とする。【０００９】
本発明のヒートパイプの製造方法においては、第１金属であるＳｎ又はＳｎ合金と、第１金属よりも融点の高い第２金属であるＣｕ合金との金属間化合物をウィック構造体として使用する。第１金属（例えばＳｎ）と第２金属（例えばＣｕ−Ｎｉ合金）とを加熱した場合、温度が第１金属の融点以上に達すると、第１金属が溶融する。さらに加熱が続くと、第１金属と第２金属とが反応し、金属間化合物（例えば（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５）が生成する。金属間化合部が生成する際にはボイド（気孔）が生じるため、上記金属間化合物は、ウィック構造体に適した多孔質となる。【００１０】
しかし、上記金属間化合物からなるウィック構造体は固くて脆いため、ウィック構造体を形成した後のヒートパイプに対して曲げ加工を施すと、曲げ加工時の変形にウィック構造体が耐えられない。その結果、ウィック構造体に亀裂等が生じ、ウィック構造体がコンテナの内壁から剥離してしまう問題が生じる。【００１１】
そこで、本発明のヒートパイプの製造方法においては、金属間化合物を生成させるための加熱を、曲げ加工の前後で行うことを特徴にしている。まず、曲げ加工の前に、第１金属の融点未満の温度で金属材を加熱する（以下、仮加熱ともいう）。この加熱では第１金属は溶融しないため、金属材に含まれる第１金属中のＳｎは加熱後も残ることになるが、金属材に含まれる第１金属の一部と第２金属の一部とが固相拡散によって反応し、金属間化合物が生成する。その結果、金属間化合物によって金属材がコンテナの内壁に固着される。【００１２】
上記のとおり、第１金属の融点未満の温度で金属材を加熱することにより、延性を有するＳｎを第１金属中に残すことができるため、加熱後、金属間化合物のように固くて脆い状態になることを防止することができる。したがって、加熱後のコンテナに対して曲げ加工を施しても、コンテナ内の金属材に亀裂等は生じず、コンテナの内壁から金属材が剥離することなく、金属材の形状を保持することができる。【００１３】
さらに、曲げ加工を施した後、第１金属の融点以上の温度で金属材を加熱する（以下、本加熱ともいう）。この加熱では第１金属が溶融するため、未反応の第１金属と第２金属とが反応し、金属間化合物が生成する。その結果、金属間化合物からなるウィック構造体が形成される。以上により、コンテナの曲げ部の内壁に、金属間化合物からなるウィック構造体が配置されたヒートパイプを製造することができる。【００１４】
本発明のヒートパイプの製造方法において、上記第２金属は、Ｃｕ−Ｎｉ合金であることが好ましい。上記Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの含有量は、５重量％以上１５重量％以下であることが好ましい。
Ｃｕ−Ｎｉ合金は、Ｓｎ又はＳｎ合金と速やかに反応して金属間化合物を形成することができる。特に、Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの含有量が５重量％以上１５重量％以下であると、金属間化合物が確実に形成される。【００１５】
本発明のヒートパイプの製造方法において、上記Ｃｕ−Ｎｉ合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍ合金（ＭはＣｏ又はＦｅ）であってもよい。上記Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍ合金中のＮｉ及びＭの合計含有量は、３重量％以上１０重量％以下であることが好ましい。
Ｃｕ−Ｎｉ合金がＣｏ又はＦｅを含有している場合も、Ｓｎ又はＳｎ合金と速やかに反応して金属間化合物を形成することができる。Ｃｏ又はＦｅをＭとしたとき、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍ合金中のＮｉ及びＭの合計含有量が３重量％以上１０重量％以下であると、金属間化合物が確実に形成される。【００１６】
本発明のヒートパイプの製造方法において、上記第１金属中のＳｎの含有量は、９０重量％以上であることが好ましい。
第１金属中のＳｎの含有量が９０重量％以上であると、金属間化合物が確実に形成される。【００１７】
本発明のヒートパイプの製造方法において、上記金属材中、上記第１金属及び上記第２金属の合計重量に対する上記第１金属の重量の比率は、２０％以上６０％以下であることが好ましい。
金属材中の第１金属の重量の比率が２０％以上６０％以下であると、第１金属の融点未満の温度で金属材を加熱する工程において第１金属中のＳｎを残すことができるとともに、第１金属の融点以上の温度で金属材を加熱する工程において第１金属中のＳｎを残さないようにすることができる。【００１８】
本発明のヒートパイプの製造方法において、上記第１金属の融点以上の温度で上記金属材を加熱する工程では、上記金属材が固着されたコンテナと他の部品とを、接合材料を介在した状態で加熱することにより、上記他の部品を上記コンテナの外壁に接合させてもよい。
この場合、一度の加熱によって、コンテナ内でのウィック構造体の形成とコンテナへの他の部品の接合とを同時に行うことができるため、作業効率を向上させることができる。【００１９】
以上のように、本発明のヒートパイプの製造方法によって、コンテナの曲げ部の内壁に、第１金属と第２金属との金属間化合物からなるウィック構造体が配置されたヒートパイプを製造することができる。このようなヒートパイプもまた、本発明の１つである。【００２０】
すなわち、本発明のヒートパイプは、管状のコンテナと、上記コンテナの内壁に接するように配置された多孔質のウィック構造体と、を備えるヒートパイプであって、上記ウィック構造体は、第１金属であるＳｎ又はＳｎ合金と第２金属であるＣｕ合金との金属間化合物からなり、上記コンテナは曲げ部を有し、上記曲げ部の内壁に上記ウィック構造体が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、曲げ加工時にコンテナの内壁から剥離することなく、コンテナの曲げ部の内壁にウィック構造体が配置されたヒートパイプの製造方法、及び、該方法により製造されたヒートパイプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の第１実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の第２実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す説明図である。
【図３】図３は、金属粉末の充填方法を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、曲げ試験の方法を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施例１−１の曲げ試験後の写真である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、比較例１−１の曲げ試験後の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のヒートパイプの製造方法の実施形態について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の実施形態の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【００２４】
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。
【００２５】
以下、本発明の第１実施形態に係るヒートパイプの製造方法について説明する。
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の第１実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す説明図である。図１Ａ〜図１Ｄでは、斜視図を左側に示し、斜視図中の両矢印で示される部分の断面図を右側に示している。
【００２６】
まず、図１Ａに示すように、第１金属１１と第２金属１２とを含む金属材１０を、管状のコンテナ２０の内壁に接するように配置する。図１Ａでは、金属材１０として、第１金属１１の粉末と第２金属１２の粉末との混合粉末が、コンテナ２０内に配置されている。
【００２７】
コンテナは、熱を内部と外部で伝える必要があるため、熱伝導率の高い材料で構成されることが好ましい。コンテナの材料としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属を使用することができる。また、ヒートパイプには、耐熱性と、内部蒸気圧および外力に耐え得る機械的強度とが必要であるため、コンテナの材料としては、例えば、ステンレス、銅合金、炭素鋼等を使用することもできる。コンテナの形状は特に限定されず、円筒状以外の筒状であってもよい。また、コンテナの内壁の形状も特に限定されず、グルーブ等の毛細管構造が内壁に備えられていてもよい。
【００２８】
第１金属は、Ｓｎ又はＳｎ合金であり、例えば、Ｓｎ単体、又は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｅ及びＰからなる群より選ばれる少なくとも１種とＳｎとを含む合金が挙げられる。例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−５Ａｇ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−５８Ｂｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ、Ｓｎ−５Ｓｂ、Ｓｎ−２Ａｇ−０．５Ｃｕ−２Ｂｉ、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｂｉ−８Ｉｎ、Ｓｎ−９Ｚｎ、又は、Ｓｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉが挙げられる。
上記表記において、例えば、「Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ」は、Ａｇを３重量％、Ｃｕを０．５重量％含有し、残部をＳｎとする合金であることを示している。
【００２９】
第１金属中のＳｎの含有量は、９０重量％以上であることが好ましく、９１重量％以上であることがより好ましく、９５重量％以上であることがさらに好ましい。第１金属中のＳｎの含有量が上記の範囲であると、金属間化合物が確実に形成される。
【００３０】
第２金属は、Ｃｕ合金であり、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ合金又はＣｕ−Ｃｒ合金が挙げられる。第２金属は、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ等のようにＭｎ及びＮｉを同時に含んでいてもよく、また、Ｐ等の第３成分を含んでいてもよい。
【００３１】
第２金属は、Ｃｕ−Ｎｉ合金であることが好ましい。Ｃｕ−Ｎｉ合金は、Ｓｎ又はＳｎ合金と速やかに反応して金属間化合物を形成することができる。
第２金属がＣｕ−Ｎｉ合金である場合、Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの含有量が５重量％以上１５重量％以下であることが好ましく、８重量％以上１２重量％以下であることがより好ましい。Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの含有量が上記の範囲であると、金属間化合物が確実に形成される。Ｃｕ−Ｎｉ合金としては、例えば、Ｃｕ−５Ｎｉ、Ｃｕ−１０Ｎｉ、又は、Ｃｕ−１５Ｎｉが挙げられる。
上記表記において、例えば、「Ｃｕ−５Ｎｉ」は、Ｎｉを５重量％含有し、残部をＣｕとする合金であることを示している。
【００３２】
Ｃｕ−Ｎｉ合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等のように第３成分を含んでもよい。Ｃｕ−Ｎｉ合金がＣｕ−Ｎｉ−Ｍ合金（ＭはＣｏ又はＦｅ）である場合、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍ合金中のＮｉ及びＭの合計含有量は、３重量％以上１０重量％以下であることが好ましく、５重量％以上１０重量％以下であることがより好ましい。特に、Ｃｕ−Ｎｉ合金がＣｕ−Ｎｉ−Ｃｏ合金である場合、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ合金中のＮｉ及びＣｏの合計含有量は、５重量％以上１０重量％以下であることが好ましい。
【００３３】
金属材中、第１金属及び第２金属の合計重量に対する第１金属の重量の比率は、２０％以上６０％以下であることが好ましく、２０％以上４０％以下であることがより好ましい。
第１金属中のＳｎは延性を有するため、Ｓｎが多いほど金属材が曲がりやすくなるが、加熱後のウィック構造体にＳｎが残ると熱輸送特性が低下するとされている。金属材中の第１金属の重量の比率が上記の範囲であると、第１金属の融点未満の温度で金属材を加熱する工程において第１金属中のＳｎを残すことができるとともに、第１金属の融点以上の温度で金属材を加熱する工程において第１金属中のＳｎを残さないようにすることができる。
【００３４】
金属材をコンテナ内に配置する際には、本加熱後のコンテナ内に空隙が形成されるように金属材を配置する（図１Ｄ参照）。
図１Ａに示すように第１金属の粉末と第２金属の粉末との混合粉末を金属材として使用する場合、金属材をコンテナ内に配置する方法としては、例えば、コンテナ内に芯棒を挿入し、コンテナの内壁と芯棒との間の空間に上記混合粉末を充填する方法等が挙げられる。後述するように、第１金属の融点未満の温度で金属材を加熱する工程の後にはコンテナの内壁に金属材が固着されるため、曲げ加工を施す工程の前にコンテナから芯棒を引き抜くことができ、コンテナ内に空隙を形成することができる。
【００３５】
芯棒の材料としては、例えば、ステンレス、アルミナ等を使用することができる。また、熱線を内蔵したセラミック管（例えば、ニクロム線を内蔵したアルミナ管）のように、発熱体からなる芯棒であってもよい。
【００３６】
芯棒の形状は特に限定されないが、円柱状であることが好ましい。芯棒は、長軸方向に沿って切り欠き部を有していてもよく、また、分割可能な形状であってもよい。また、芯棒の形状は、円錐台形状でもよい。芯棒の長さは特に限定されないが、コンテナの長さと同じであるか、又は、コンテナよりも長いことが好ましい。
【００３７】
図１Ａでは、第１金属の粉末と第２金属の粉末との混合粉末が金属材として使用されているが、金属材の形態は特に限定されず、粉末、箔、メッシュシート、ワイヤ、ペースト等が挙げられ、これらの組合せであってもよい。これらの金属材をコンテナ内に配置する場合、上述の芯棒を使用してもよく、使用しなくてもよい。
【００３８】
次に、コンテナ内の金属材を、第１金属の融点未満の温度で加熱する（仮加熱）。この加熱では第１金属は溶融しないため、金属材に含まれる第１金属中のＳｎは加熱後も残ることになるが、図１Ｂに示すように、金属材１０に含まれる第１金属１１の一部と第２金属１２の一部とが固相拡散によって反応し、金属間化合物１３が生成する。その結果、金属間化合物１３によって金属材１０がコンテナ２０の内壁に固着される。
【００３９】
加熱温度は、第１金属の融点未満の温度であれば特に限定されないが、１５０℃以上２３０℃以下が好ましく、２００℃以上２３０℃以下がより好ましい。また、第１金属がＳｎ合金である場合には、第１金属の固相線温度未満で加熱することが好ましい。加熱時間は、５分間以上３５分間以下が好ましく、１０分間以上３０分間以下がより好ましい。
【００４０】
続いて、図１Ｃに示すように、金属材１０が固着されたコンテナ２０に対して曲げ加工を施す。これにより、コンテナ２０に曲げ部２１が形成される。
延性を有するＳｎが第１金属中に残っているため、金属材が固着されたコンテナに対して曲げ加工を施しても、コンテナ内の金属材に亀裂等は生じず、コンテナの内壁から金属材が剥離することなく、金属材の形状を保持することができる。
【００４１】
本明細書において、曲げ加工には、ねじれ加工も含まれる。曲げ加工によって形成される曲げ部の形状、方向等は特に限定されない。また、コンテナの２箇所以上に対して曲げ加工を施してもよい。
【００４２】
金属材が固着されたコンテナに対しては、曲げ加工を施した後、又は、曲げ加工を施す前に、扁平加工を施してもよい。
【００４３】
曲げ加工を施した後、コンテナ内の金属材を、第１金属の融点以上の温度で加熱する（本加熱）。この加熱では第１金属が溶融するため、金属材に含まれる未反応の第１金属と第２金属とが反応し、金属間化合物が生成する。金属間化合物が生成する反応に伴い、金属間化合物の中にはボイド（気孔）が形成されるため、上記金属間化合物は多孔質となる。その結果、図１Ｄに示すように、金属間化合物からなる多孔質のウィック構造体１４が形成される。溶融状態の金属間化合物が固まることによって、ウィック構造体１４はコンテナ２０内に固定される。
【００４４】
上述のとおり、ウィック構造体を構成する金属間化合物は多孔質であるため、毛細管現象によって作動液を移動させることができる。一方、コンテナ内の空隙は、蒸気の流路として機能する。
【００４５】
加熱温度は、第１金属の融点以上の温度であれば特に限定されないが、２５０℃以上３５０℃以下が好ましい。加熱時間は、５分間以上６０分間以下が好ましい。
【００４６】
金属材中又はウィック構造体中の金属間化合物は、金属顕微鏡を用いた断面観察によって簡易的に確認することができる。詳細には、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）等による組成分析と、微小部Ｘ線回折等による結晶構造解析とを行うことによって、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５等の金属間化合物を確認することができる。
【００４７】
その後、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。作動液としては、水、エタノール、メタノール、ナフタリン、ベンゼン、代替フロン、アンモニア等を使用することができる。また、非凝縮性ガスの脱気には、真空脱気法や、予め余分な量の作動液を注入しておき、コンテナを加熱して作動液を沸騰させることによって非凝縮性ガスを追い出す方法等が用いられる。
【００４８】
以上により、コンテナの曲げ部の内壁に、金属間化合物からなるウィック構造体が配置されたヒートパイプを製造することができる。
【００４９】
製造されるヒートパイプにおいては、少なくともコンテナの曲げ部の内壁にウィック構造体が配置されていればよいが、曲げ部以外の内壁にもウィック構造体が配置されていることが好ましい。
【００５０】
以下、本発明の第２実施形態に係るヒートパイプの製造方法について説明する。
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の第２実施形態に係るヒートパイプの製造方法の一例を模式的に示す説明図である。図２Ａ〜図２Ｃでは、図１Ａ〜図１Ｃと同様、斜視図を左側に示し、斜視図中の両矢印で示される部分の断面図を右側に示している。また、図２Ｄ及び図２Ｅでは、左側に斜視図、右側にコンテナの曲げ部の断面図、中央にコンテナの先端部の断面図をそれぞれ示している。
【００５１】
まず、図２Ａに示すように、第１金属１１と第２金属１２とを含む金属材１０を、管状のコンテナ２０の内壁に接するように配置する。次に、コンテナ内の金属材を、第１金属の融点未満の温度で加熱することにより（仮加熱）、図２Ｂに示すように、第１金属１１中のＳｎを残すとともに、金属材１０に含まれる第１金属１１の一部と第２金属１２の一部とを反応させて金属間化合物１３を形成し、金属間化合物１３によって金属材１０をコンテナ２０の内壁に固着させる。続いて、図２Ｃに示すように、金属材１０が固着されたコンテナ２０に対して曲げ加工を施すことにより、コンテナ２０に曲げ部２１を形成する。
【００５２】
図２Ａ〜図２Ｃの工程は、図１Ａ〜図１Ｃの工程と同じであるため、各工程の詳細な説明は省略する。
【００５３】
曲げ加工を施した後、図２Ｄに示すように、はんだペースト等の接合材料４０を介在した状態で、ヒートシンク等の他の部品３０をコンテナ２０の先端部に載置する。
【００５４】
接合材料は、第１金属であるＳｎ又はＳｎ合金を含むことが好ましい。接合材料に含まれる第１金属は、金属材に含まれる第１金属と同じでもよいし、異なっていてもよいが、金属材に含まれる第１金属の融点以下の融点を有している必要がある。接合材料は、さらに第２金属であるＣｕ合金を含んでいてもよい。接合材料に含まれる第２金属は、金属材に含まれる第２金属と同じでもよいし、異なっていてもよい。接合材料は、第１金属等の金属材料に加えて、さらにフラックスを含んでいてもよい。
【００５５】
コンテナと他の部品とを接合材料を介在した状態で、第１金属の融点以上の温度で金属材を加熱する（本加熱）。これにより、金属材中の第１金属が溶融するため、第１実施形態と同様、金属材に含まれる未反応の第１金属と第２金属とが反応し、金属間化合物が生成する。その結果、図２Ｅに示すように、コンテナ２０内に、金属間化合物からなる多孔質のウィック構造体１４が形成される。溶融状態の金属間化合物が固まることによって、ウィック構造体１４はコンテナ２０内に固定される。さらに、接合材料中の第１金属も溶融するため、溶融状態の第１金属が固まると、他の部品３０が接合部材４１によってコンテナ２０の外壁に接合される。
【００５６】
加熱温度及び加熱時間は、第１実施形態と同じである。第２実施形態においては、リフロー方式によって他の部品をコンテナの外壁に接合させることが好ましく、具体的には、リフロー炉又はベルト炉を用いて加熱することが好ましい。
【００５７】
コンテナの外壁に接合させる他の部品としては、例えば、ヒートシンク等が挙げられる。他の部品を接合させるコンテナの位置は先端部に限定されず、どの位置に接合させてもよい。また、２個以上の部品をコンテナの外壁に接合させてもよい。
【００５８】
図２Ａ〜図２Ｅでは、曲げ加工を施した後に他の部品をコンテナ上に載置しているが、曲げ加工を施す前に他の部品をコンテナ上に載置してもよい。
【００５９】
その後、必要に応じて、コンテナ内部に存在する空気等の非凝縮性ガスを脱気し、コンテナ内に作動液を封入する。
【００６０】
以上により、コンテナの曲げ部の内壁にウィック構造体が配置され、コンテナの外壁に他の部品が接合されたヒートパイプを製造することができる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明のヒートパイプの製造方法をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。【００６２】
（実施例１−１〜実施例１−４、比較例１−１及び比較例１−２）
（１−１）金属粉末の充填
図３は、金属粉末の充填方法を模式的に示す斜視図である。
まず、銅板５０（無酸化銅、５０ｍｍ×２５ｍｍ×０．２ｍｍｔ）の上に、開口部を有するシリコーンゴム板５１（５０ｍｍ×２５ｍｍ×０．５ｍｍｔ、開口部４０ｍｍ×２０ｍｍ）を配置した。
平均粒径５０μｍのＳｎ粉末６１（第１金属）と平均粒径６０μｍのＣｕ合金粉末６２（第２金属）とを所定の重量比率で混合し、シリコーンゴム板５１の開口部に充填した。表１に、Ｃｕ合金粉末の成分、並びに、Ｓｎ及びＣｕ合金の合計重量に対するＳｎの重量の比率を示す。【００６３】
（１−２）金属粉末の加熱
銅板上の開口部に充填された金属粉末について、オーブンを用いて、窒素雰囲気下、表１に示す加熱条件で加熱した。実施例１−１〜実施例１−４及び比較例１−２の加熱条件が仮加熱に相当し、比較例１−１の加熱条件が本加熱に相当する。この加熱により、銅板上に金属膜が形成された。加熱後、銅板からシリコーンゴム板を外した。【００６４】
金属顕微鏡を用いて金属膜の断面を観察し、加熱後の金属膜の主な成分を特定した。表１に、加熱後の金属膜の主な成分を示す。表１中、ＩＭＣは金属間化合物を意味する。【００６５】
（１−３）曲げ試験
図４は、曲げ試験の方法を模式的に示す断面図である。
金属膜６３が形成された銅板５０を丸棒５２（ＳＵＳ３０４）に巻き付けた。図４に示すように、金属膜６３を外側に向けて巻き付けた。
丸棒５２の径を６０ｍｍφ、５０ｍｍφ、４０ｍｍφの順に変更し、巻き付け時に金属膜が剥離しなかったものを○（合格）、金属膜が剥離したものを×（不合格）と判定した。なお、剥離の有無は目視で確認した。【００６６】
表１に、曲げ試験の結果を示す。表１には、金属膜が剥離せずに曲げることができた丸棒の最小径を記載しており、丸棒の径が６０ｍｍφで不合格の場合には×と記載した。
また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に、実施例１−１の曲げ試験後の写真を、図６（ａ）及び図６（ｂ）に、比較例１−１の曲げ試験後の写真をそれぞれ示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、丸棒の径は６０ｍｍφである。【００６７】
【表１】
0006597896.tif 000002
【００６８】
表１の「判定」欄では、曲げ試験において丸棒の径が４０ｍｍφまで合格のものを◎、５０ｍｍφ又は６０ｍｍφまで合格のものを○、丸棒の径が６０ｍｍφで不合格のものを×とした。【００６９】
表１より、実施例１−１〜実施例１−４では、Ｓｎの融点である２３２℃未満の温度で加熱することにより、Ｓｎが残るとともに金属間化合物が形成されており、曲げ試験において金属膜が剥離しなかった。特に、加熱温度が２００℃以上である実施例１−１及び実施例１−２では、丸棒の径が４０ｍｍφであっても金属膜が剥離しなかった。【００７０】
一方、Ｓｎの融点以上の温度で加熱した比較例１−１では、加熱後に金属間化合物は形成されるもののＳｎが残っておらず、曲げ試験において金属膜が剥離した。また、加熱温度が１２０℃である比較例１−２では、加熱後に金属間化合物が形成されず、金属膜が銅板に固着されないため、曲げ試験において金属膜が剥離した。【００７１】
（実施例２−１〜実施例２−１０、比較例２−１及び比較例２−２）
（２−１）金属粉末の充填
表２に示すように、Ｃｕ合金粉末の成分、及び、Ｓｎ及びＣｕ合金の合計重量に対するＳｎの重量の比率を変更した。
上記（１−１）と同様、平均粒径５０μｍのＳｎ粉末（第１金属）と平均粒径６０μｍのＣｕ合金粉末（第２金属）とを所定の重量比率で混合し、シリコーンゴム板の開口部に充填した。ただし、比較例２−１では、Ｃｕ合金粉末の代わりにＣｕ粉末を用いた。表２に、Ｃｕ合金粉末の成分、並びに、Ｓｎ及びＣｕ合金の合計重量に対するＳｎの重量の比率を示す。【００７２】
（２−２）仮加熱
銅板上の開口部に充填された金属粉末について、オーブンを用いて、窒素雰囲気下、２１０℃、１０分間の条件で加熱した。この加熱により、銅板上に金属膜が形成された。加熱後、銅板からシリコーンゴム板を外した。【００７３】
金属顕微鏡を用いて金属膜の断面を観察し、仮加熱後の金属膜の主な成分を特定した。表２に、仮加熱後の金属膜の主な成分を示す。表２中、ＩＭＣは金属間化合物を意味する。【００７４】
（２−３）曲げ試験
上記（１−３）と同様の方法により、金属膜が形成された銅板に対して曲げ試験を行った。表２に、曲げ試験の結果を示す。【００７５】
（２−４）本加熱
曲げ試験後の試料をローラーで平らに伸ばした後、リフロー炉にて、窒素雰囲気下、２６０℃、５分間の条件で加熱した。【００７６】
金属顕微鏡を用いて金属膜の断面を観察し、本加熱後の金属膜の主な成分を特定した。表２に、本加熱後の金属膜の主な成分を示す。【００７７】
（２−５）残存Ｓｎ率の評価
本加熱後の金属膜を約１０ｍｇ切り取り、測定温度３０℃〜３５０℃、昇温速度５℃／ｍｉｎ、Ｎ２雰囲気、リファレンスＡｌ２Ｏ３の条件で示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）を行った。得られたＤＳＣチャートのＳｎ成分の溶融温度における溶融吸熱ピークの吸熱量から、残存したＳｎ成分量を定量化し、金属成分全体に対するＳｎ成分の割合を残存Ｓｎ率として評価した。残存Ｓｎ率が０体積％の場合を◎（優）、０体積％を超え１体積％未満の場合を○（可）、１体積％以上の場合を×（不可）と評価した。
表２に、残存Ｓｎ率及び判定結果を示す。【００７８】
【表２】
0006597896.tif 000003
【００７９】
表２の「判定」欄では、曲げ試験において丸棒の径が４０ｍｍφまで合格であり、かつ、残存Ｓｎ率が◎のものを◎、曲げ試験が合格であり、かつ、残存Ｓｎ率が◎又は○のものを○、曲げ試験が合格であり、かつ、残存Ｓｎ率が×のものを△、残存Ｓｎ率の結果に関わらず曲げ試験が不合格のものを×とした。表３の「判定」欄も同様である。【００８０】
表２より、第２金属としてＣｕ粉末を用いた比較例２−１では、仮加熱後に金属間化合物が形成されず、曲げ試験において金属膜が剥離した。また、Ｓｎ及びＣｕ合金の合計重量に対するＳｎの重量の比率が１０％である比較例２−２では、仮加熱後にＳｎが残っておらず、曲げ試験において金属膜が剥離した。【００８１】
これに対し、Ｃｕ合金粉末を用いた実施例２−１〜実施例２−１０では、仮加熱後にＳｎが残るとともに金属間化合物が形成されており、曲げ試験において金属膜が剥離しなかった。【００８２】
Ｃｕ合金としてＣｕ−Ｎｉ合金を用いた場合には、実施例２−２、実施例２−５及び実施例２−６の結果から、Ｃｕ−Ｎｉ合金中のＮｉの含有量を１０重量％とすることにより、丸棒の径が４０ｍｍφであっても金属膜が剥離しないことが確認された。【００８３】
また、実施例２−１〜実施例２−４の結果から、Ｓｎ及びＣｕ合金の合計重量に対するＳｎの重量の比率を２０％以上６０％以下とすることにより、残存Ｓｎ率が低くなることが確認された。【００８４】
さらに、実施例２−７〜実施例２−１０の結果から、Ｃｕ合金としてＣｕ−Ｎｉ−Ｃｏ合金又はＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いても、Ｃｕ−Ｎｉ合金を用いた場合と同様に、曲げ試験において金属膜が剥離しないことが確認された。特に、Ｃｕ合金としてＣｕ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用いた場合、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ合金中のＮｉ及びＣｏの合計含有量を５重量％以上１０重量％以下とすることにより、丸棒の径が４０ｍｍφであっても金属膜が剥離せず、残存Ｓｎ率も低くなることが確認された。【００８５】
（実施例３−１〜実施例３−４）
（３−１）金属粉末の充填
表３に示すように、第１金属としてＳｎ合金粉末を用いた。
上記（１−１）と同様、平均粒径５０μｍのＳｎ合金粉末（第１金属）と平均粒径６０μｍのＣｕ合金粉末（第２金属）とを所定の重量比率で混合し、シリコーンゴム板の開口部に充填した。表３に、Ｓｎ合金粉末の成分及び固相線温度、Ｃｕ合金粉末の成分、並びに、Ｓｎ合金及びＣｕ合金の合計重量に対するＳｎ合金の重量の比率を示す。【００８６】
（３−２）仮加熱
銅板上の開口部に充填された金属粉末について、オーブンを用いて、窒素雰囲気下で加熱した。加熱条件は、実施例３−１〜実施例３−３では２１０℃、１０分間、実施例３−４では１９０℃、１０分間とした。この加熱により、銅板上に金属膜が形成された。加熱後、銅板からシリコーンゴム板を外した。【００８７】
金属顕微鏡を用いて金属膜の断面を観察し、仮加熱後の金属膜の主な成分を特定した。表３に、仮加熱後の金属膜の主な成分を示す。表３中、ＩＭＣは金属間化合物を意味する。【００８８】
（３−３）曲げ試験
上記（１−３）と同様の方法により、金属膜が形成された銅板に対して曲げ試験を行った。表３に、曲げ試験の結果を示す。【００８９】
（３−４）本加熱
曲げ試験後の試料をローラーで平らに伸ばした後、リフロー炉にて、窒素雰囲気下、２６０℃、５分間の条件で加熱した。【００９０】
金属顕微鏡を用いて金属膜の断面を観察し、本加熱後の金属膜の主な成分を特定した。表３に、本加熱後の金属膜の主な成分を示す。【００９１】
（３−５）残存Ｓｎ率の評価
上記（２−５）と同様の方法により、残存Ｓｎ率を評価した。表３に、残存Ｓｎ率及び判定結果を示す。【００９２】
【表３】
0006597896.tif 000004
【００９３】
表３より、Ｓｎ粉末に代えてＳｎ合金粉末を用いた場合も、Ｓｎ粉末を用いた場合と同様の結果が得られた。
【符号の説明】
【００９４】
１０  金属材
１１  第１金属
１２  第２金属
１３  金属間化合物
１４  ウィック構造体
２０  コンテナ
２１  曲げ部
３０  他の部品
４０  接合材料
４１  接合部材
５０  銅板
５１  シリコーンゴム板
５２  丸棒
６１  Ｓｎ粉末
６２  Ｃｕ合金粉末
６３  金属膜
【図１】
0006597896.tif 000005
【図２】
0006597896.tif 000006
【図３】
0006597896.tif 000007
【図４】
0006597896.tif 000008
【図５】
0006597896.tif 000009
【図６】
0006597896.tif 000010