(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートパイプとなるよう設計されたヒートシンクにおいて、伝熱効率の向上を特徴とするヒートパイプを提供する。 【解決手段】ヒ−トパイプを形成する中空体の内部空間を規定している２枚の第１の壁部あるいは壁の間に、空間的に離れて設けられた何本かの柱があり、柱がこれらの壁に直接結合されており、これらの壁部と同様に、例えば銅等の金属等、高熱伝導率の材料から作られているという点にある。少なくとも１つの毛管領域または多孔領域（流体領域）が、接合および／または焼結によって互いに複数の粒子および／または緩い塊を構成する複数の粒子によって形成され、粒子間に毛管流路が作られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦なヒートパイプであるように設計されたヒートシンクであって、ヒートシンクの本体内に外部に対して閉ざされた少なくとも１つの内部空間が形成され、該内部空間が、少なくとも１つの蒸気通路または気化領域（１８、１８．１）、該蒸気通路（１８、１８．１）に結合され多孔または毛管構造を有する少なくとも１つの流体領域または流体通路（１６）、および内部空間を規定している２枚の対向する壁または壁部の間を内部空間を貫いて延びている離間して設けられた柱（６）を有し、柱（６）および対向する壁部（３、４）がすべて、例えば銅等の金属等、高熱伝導率の材料で作られており、各柱（６）が、該柱の両端において、対向する壁部（３、４）の１つと直接結合されていることを特徴とする、ヒートシンク。
【請求項２】
毛管または多孔構造が粒子（８）からなり、該粒子が、粒子（８）間に毛管流路が形成されるよう、接合または焼結によって互いに結合され、および／または近接する表面（１０）に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
ヒートパイプであるように設計されたヒートシンクであって、ヒートシンクの本体内に外部に対して閉ざされた少なくとも１つの内部空間が形成され、該内部空間が、少なくとも１つの蒸気通路または気化領域（１８、１８．１）、および該蒸気通路（１８、１８．１）に結合され多孔または毛管構造を有する少なくとも１つの流体領域または流体通路（１６）を有し、毛管または多孔構造がセラミックで作られた粒子（８）からなり、該粒子が、粒子（８）間に毛管流路が形成されるよう、互いにおよび／または近接する表面（１０）に接合または焼結によって結合されていることを特徴とする、ヒートシンク。
【請求項４】
内部空間を規定している２枚の対向する壁または壁部の間を内部空間を貫いて延びる数本の柱（６）が互いに離間して設けられ、柱（６）および対向する壁部（３、４）がすべて、例えば銅等の金属等、高熱伝導率の材料で作られており、各柱（６）が、該柱の両端において、対向する壁部（３、４）の１つと直接結合されていることを特徴とする、請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
該粒子が、金属の支柱、例えば銅の支柱（９）、例えばＤＣＢ接合で作られた銅の支柱によって、互いに結合されていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項６】
平坦なヒートパイプであるように設計されたヒートシンクであって、ヒートシンクの本体内に外部に対して閉ざされた少なくとも１つの内部空間が形成され、該内部空間が、少なくとも１つの蒸気通路または気化領域、および該蒸気通路に結合され多孔または毛管構造を有する少なくとも１つの流体領域または流体通路を有し、該毛管または多孔構造が、少なくとも部分的に、空間（３２）内の粒子（８）の緩い塊からなり、中間壁（３１）によって流体領域と分けられていることを特徴とする、ヒートシンク。
【請求項７】
中間壁（３１）が複数の開口を有することを特徴とする、請求項６に記載のヒートシンク。
【請求項８】
粒子が、金属および／またはセラミックで作られた粒子であることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項９】
毛管構造が少なくとも１重または１層（７）から形成され、少なくとも１つの内部空間（２）を規定している壁部の内表面（１０）の少なくとも一部分に設けられており、さらに柱（６）を、該柱と壁部（３、４）との結合領域において覆っていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１０】
毛管構造を形成している層が、柱（６）の表面の少なくとも一部分の領域に設けられていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１１】
柱（６）の直径がすべての方向について、内部空間の該方向の寸法と比べてかなり小さいことを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１２】
蒸気空間（１８、１８．１）と少なくとも１つの流体通路を形成している毛管構造との間に、中間壁（１７、１７．１、２９）が設けられていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１３】
中間壁（１７、１７．１、２９）に複数の開口が設けられている、または孔あきの材料から作られていることを特徴とする、請求項１２に記載のヒートシンク。
【請求項１４】
少なくとも１つの中間壁（１７、１７．１）が、第１の壁部（３、４）と平行であることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１５】
中間壁が管部（２９）、好ましくは平坦にプレスされた管部、あるいは長円または楕円形状に成型された管部から形成されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１６】
流体通路（１６）を形成する少なくとも２つの毛管構造、および／または少なくとも２つの蒸気通路（１８、１８．１）が設けられていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１７】
第１および第２の壁部がそれぞれ平板状の壁（３、４）から形成され、周壁（５）とともにヒートシンクの内部空間を区切っていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１８】
第１の壁部が、管部、好ましくは平坦にプレスされた管部の領域から形成され、ヒートシンクの内部空間を区切っていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項１９】
積層状に一方が他方の上に位置し、表面において互いに結合された複数の板（３、４、１９）からなり、積層の内側にある板に開口（２０）が設けられ、該開口がヒートシンクの内部空間を通る通路構造を形成し、該構造化された板（１９）の開口（２０）外の領域によって、一続きの柱（６）が構成され、通路構造の少なくとも一領域（２１）に、毛管構造を形成するための材料が入れられていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項２０】
内部空間（２６、２８）が、ヒートシンクを形成する板（２３、２４）の１つに設けられた少なくとも１つのくぼみまたは凹部（２５）によって形成されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項２１】
毛管層または毛管構造（７）を形成する粒子（８）が、内部空間を区切っている壁の対応する表面（１０）に単層で設けられていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項２２】
粒子（８）が、対応する表面（１０）に直接、例えばＤＣＢ接合によって結合されていることを特徴とする、請求項２１に記載のヒートシンク。
【請求項２３】
ヒートシンクの本体が、両端で閉じられた管部（２９）から形成されていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項２４】
閉じられた内部空間内に少なくとも１つの蒸気通路を有し、多孔または毛管構造を備えた少なくとも１つの流体通路を有しているヒートパイプ形式のヒートシンクを製造するための方法であって、多孔または毛管構造を、例えばセラミック粒子（８）等の耐熱材料から作られた粒子の塊を挿入し、引き続き１０６５〜１０８５℃の接合温度に加熱しＤＣＢ接合することにより製造することを特徴とする、方法。
【請求項２５】
多孔または毛管構造を、耐熱材料からなる粒子と粉砕した酸化銅または酸化した銅粉末とからなる混合物または塊を挿入し、引き続きＤＣＢ接合することにより製造することを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
塊または混合物が銅粉末をさらに含有することを特徴とする、請求項２４乃至２５に記載の方法。
【請求項２７】
接合および冷却後、塊または混合物の余分な部分が除去されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
毛管または多孔構造または層を、ヒートシンクの内部空間を密閉する前に製造することを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
毛管構造を形成するための塊または混合物が、少なくとも１つの開口から内部空間内に挿入され、接合前に、例えば揺動、振動および／または回転によって分配されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
多孔または毛管構造の製造時、蒸気空間を形成するヒートシンクの内部空間の少なくとも一部分が、多孔または毛管構造を形成する粒子を接合する前は、支持媒体（３０、３１）によって満たされている、または開放されていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
接合あるいは多孔または毛管構造の製造後、支持媒体（３０）が除去されることを特徴とする、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
支持媒体（３０）がヒートシンク内に残留することを特徴とする、請求項３０乃至３１に記載の方法。
【請求項３３】
支持媒体（３０）が、例えば耐熱材料からなり接合材料を含まない粒子等、粒子状の材料であることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
支持媒体が壁（３１）から形成され、例えば該壁を形成する管部から形成されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１、３または６の前段部分に記載したようなヒートパイプ形式のヒートシンクに関し、請求項２４の前段部分に記載したような製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この技術分野において、平坦な板状のヒートパイプとなるように設計されたヒートシンクは公知である（米国特許第３，６８０，１８９号）。この公知のヒートシンクは、直方体または平板状の中空体からなることを必須とし、その内部空間は、天面および底面を形成する２枚の壁と１枚の周壁とによって区切られている。天面および底面を形成している壁部は、その内表面に毛管構造または多孔構造の層を有している。これらの層は、中空体内に千鳥配置された何本かの柱によって、それぞれ対応する壁に保持されている。中空体の内部空間には、易揮発性の熱輸送媒体を収容するという役割がある。この熱輸送媒体は、ヒートパイプに接して配置された部品、例えば熱損失を生じる電気部品を冷却するため、該部品が位置している領域である気化領域において気化し、気化領域から離れた位置にある凝縮領域において液化して熱を放出し、毛管構造内を流れて気化領域へと戻る。
【０００３】
この技術分野において、いわゆるＤＣＢ（直接銅接合）技術も公知である。この技術は、例えば米国特許明細書第３７４４１２０号やドイツ特許明細書第２３１９８５４号に記載されているが、例えば銅等の金属表面同士あるいは金属とセラミックの表面同士の接合を可能にするものであり、この技術では、金属の表面に、金属と反応ガス、好ましくは酸素、からなる化合物の層または被覆（溶融層）が形成される。この溶融層は、金属（例えば銅）の融点以下の溶融温度で共晶を形成するので、接着されるべき材料同士を合わせた後、加熱することにより、より詳しくは溶融層を溶融させることにより、接合ができる。このＤＣＢ法における処理温度は、約１０２５〜１０８３℃である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、効率の向上を特徴とするヒートパイプを提供することを特徴とする。この目的を達成するため、請求項１、３または６に記載のヒートシンクあるいはヒートパイプが具現化される。該ヒートシンクの製造方法は、請求項２４に記載のとおり実現される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の特徴は、ヒートパイプを形成する中空体の内部空間を規定している２枚の第１の壁部あるいは壁の間に、空間的に離れて設けられた何本かの柱があり、該柱がこれらの壁に直接結合されており、これらの壁部と同様に、例えば銅等の金属等、高熱伝導率の材料から作られているという点にある。
【０００６】
本発明のさらなる実施形態では、少なくとも１つの毛管領域または多孔領域（流体領域）が、接合および／または焼結によって互いに結合した複数の粒子および／または緩い塊を構成する複数の粒子によって形成され、該粒子間に毛管流路が作られる。したがって、該粒子は、例えば酸化アルミニウムセラミック等のセラミックから作られるのが好ましく、毛管構造を形成するため、ＤＣＢ接合技術によって互いに、そして近傍のヒートパイプ本体表面に接合されるとよい。
【０００７】
本発明のさらなる実施形態は、従属請求項に記載されている。以下、本発明を、例示する実施形態に基づく図面を参照しながらより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１および図２において、１はヒートパイプとなるように設計されたヒートシンクの全体を示す。このヒートシンク１は、平坦な板状の構造であり、その目的上、平坦な直方体状または板状の中空体１．１からなることが必須であり、その内部空間２は、面積が大きい方の対向面が壁３および４によって、周囲が周壁５によって区切られている。内部空間２には、複数本の柱６が互いに離間して設けられており、柱の中心軸は壁３および４の面と垂直であり、一端が壁３の内面に直接結合され、他端が壁４の内面に直接結合されている。
【０００９】
壁３および４は、例えば長方形や正方形の形状を有している。柱６の直径は皆、内部空間２の幅および長さの一部にすぎず、内部空間２の長さまたは幅全体にわたって広がっている柱６はない。
【００１０】
壁３および４、周壁５ならびに柱６は、例えば銅等の金属等の、熱をきわめてよく伝える材料から作られており、当業者に公知のＤＣＢ技術を、ヒートシンク１の製造に、すなわち壁３および４、周壁５ならびに柱６の接合に、好適に用いることができる。
【００１１】
図示した実施形態において、壁３および４の内面、周壁５の内面の一部分および柱６の一部分には、毛管層または多孔層７が設けられており、毛管層または空隙が形成されている。後者は図３に示すとおり複数の粒子８からなり、これら粒子８は互いに、そして対応する近隣の表面１０、例えば壁３および４、周壁５ならびに柱６に、適切な方法で結合されている。粒子８は例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび／または窒化珪素で作られたものであり、銅または銅の架橋や支柱９で互いに、そして層７が設けられる近隣の表面１０に結合されている。粒子８は、例えば０．５〜２５０μｍの粒径を有する。図３の実施形態では、粒子８によって２つの層または列が形成されている。しかしながら、粒子８を表面１０上のただ１つの層として設けることも可能である。
【００１２】
層７は例えば、中空体１．１を製造した後に、粒子８と粉末にした酸化銅とからなる混合物または塊を、おそらくは銅の粉末とともに、少なくとも１つの注入用開口１．２から内部空間２に入れるという方法で設けることができる。その後、中空体は、銅／酸化銅の共晶が溶融状態へと変化する温度まで、すなわち１０６５〜１０８５℃の温度まで加熱され、銅／酸化銅共晶の溶融によって、粒子８同士および粒子８と層７が設けられる表面１０とを結合する銅の支柱９が形成される。
【００１３】
例えば揺動を加える等中空体を適切に動かすことによって、中空空間２の内表面の必要な箇所すべてに、前記望ましい方法で層７を形成する。中空体を冷却した後、すなわち層７が接合した後、接合しなかった粒子８は内部空間２から除去される。
【００１４】
通常は、粒子８、銅粉末および酸化銅粉末からなる混合物のかわりに、銅で既にコートした粒子８を用いることも可能であり、粒子８を包んでいる銅の層が外表面で酸化されるため、１０６５〜１０８５℃の接合温度への加熱の際に、前記と同様、銅の支柱９が形成される。
【００１５】
すでに図３に関連して先に述べたが、層７を形成するための粒子８は、表面１０上に複数の層または複数の列として設けることができる。粒子８が表面１０上に単層で設けられた場合には、層７の厚さがこれら粒子の粒径とほぼ等しくなり、複数層の場合には、層７の厚さが粒子８の粒子サイズの倍数と同じあるいはほぼ等しくなる。
【００１６】
図４は、考えられる他の実施形態として、粒子８をＤＣＢ接合によって表面１０に直接結合する方法で層７を形成した場合を示し、粒子８同士は結合しておらず、すなわち対応する銅の支柱や架橋９が存在していない。多孔層７により、粒子８が単層で設けられた構造が作られるが、粒子８間にきわめて明瞭な毛管構造ができ、毛管の有効径は粒子８の粒径を変えることにより調節できる。
【００１７】
さらに、層７を、ヒートシンク１またはヒートシンクを構成する中空体を閉じるあるいは密閉する前に形成することもできる。この場合、下側壁６の内表面そしておそらくは周壁５の内表面の一部分および柱６の高さの一部分に層７を設けるまで、例えば上側の壁３を周壁５および柱６に結合しない。
【００１８】
層７が完成した後、易揮発性の熱輸送媒体を開口１．２から内部空間２に入れ、開口１．２を封じて内部空間２を完全に密閉する。熱輸送媒体としては、室温で液体であり室温よりも高い温度で気相となる、例えばアルコール等の媒体を用いてもよい。
【００１９】
図１において、１１は熱損失を発生する電気部品を示し、ヒートシンク１の上部すなわち壁３の外表面上に位置しており、例えばセラミック等の電気絶縁材料で作られた層１２によって壁３から電気的に絶縁されている。層１２には、構造化されたメタライゼーション１２．１および１２．２が設けられ、メタライゼーション１２．１によって導体や接触面等が形成され、メタライゼーション１２．２がヒートシンクとの結合の役割を有する。均整の理由から、ヒートシンク１の底面すなわち壁４の外表面上に、メタライゼーションを有する層が層１２と同様に設けられており、両方の層１２とも例えばＤＣＢ技術によって設けられる。
【００２０】
図示した実施形態では、部品１１は、上方から見たときに長方形であるヒートシンク１の、短辺側に設けられている。ヒートシンクの反対側の短辺には、上側および下側に冷却器１３が配置され、各冷却器は、例えば受動的冷却要素や、冷却回路の一部として熱輸送媒体が中を通って流れる能動的冷却器からなる。
【００２１】
部品１１から放出された熱により、該部品の近傍すなわち図１に１４で広く示されている気化領域で、内部空間２内の熱輸送媒体の気化が生じる。冷却器１３の領域すなわち図１に１５で広く示されている凝縮領域で、熱輸送媒体は冷却されて液化し、液相で層７を有する気化領域１４に逆流する。すなわち、ヒートシンクの内部空間に回路が形成され、特に内部空間２のうち層７によって占められていない領域は蒸気空間あるいは蒸気通路とも呼ばれるが、該領域を、気化した熱輸送媒体が壁３および４の面と平行に気化領域１４から凝縮領域１５へと矢印Ａの方向に流れ、層７またはこれらの層によって形成される毛管状空間を、同様に壁３および４の面と平行に凝縮領域１５から気化領域１４へと矢印Ｂの方向に戻る。
【００２２】
柱６は、それぞれ壁３および４に直接結合されており、ヒートシンク１に高度な構造安定性、特に圧力に対する耐性を付与する。加えて、上部（壁３）と下部（壁４）との間の最適な熱伝達が実現されるため、ヒートシンクが最適に機能するようになる。
【００２３】
図５は、ヒートパイプとなるように設計されたヒートシンク１ａの概略断面図であり、ヒートシンク１との本質的相違は、ヒートシンク１では、層７により上部壁３および下部壁４に沿って流体通路が形成されているのに対し、ヒートシンク１ａでは、壁３および４にそれぞれ１つの流体通路１６が設けられ、これら通路がそれぞれ壁１７により、両流体通路１６間または壁１７間に形成される蒸気通路１８と隔てられている点である。上部および下部壁３および４は、同様に離間して設けられた複数の柱６によって直接結合されるが、柱６は中間壁１７を貫いて延びており、柱６の長さの一部分は２つの流体通路１６内にある。中間壁用として適当な材料は、孔あきの平坦な材料であり、例えば孔あきの金属板または箔であり、例えば銅製の孔あき板または箔である。しかしながら、中間壁１７として、例えば格子状の平坦な材料、網状の材料や金属等、他の材料を用いることも可能である。
【００２４】
中間壁１７は、上部および下部壁３および４と平行であり、これらの壁とそれぞれ少し離れて位置している。流体通路は、前記と同様、例えば酸化アルミニウムの粒子８等、多孔性の毛管材料で満たされており、これら粒子８は互いに、そして対応する流体通路１６の内表面に、流体通路１６内の銅の支柱９によって結合されていて、外壁３および４と対応する中間壁１７もまた、少なくとも柱６および中間壁１７に接合した粒子８によって結合される。
【００２５】
ヒートシンク１ａおよびその中空体は、前記と同様ＤＣＢ技術を用いて製造され、流体通路１６を形成するため、例えば粒子８と酸化銅粉末の混合物が、おそらくは追加の銅粉末と一緒に、通路を形成する凹所に入れられ、その後１０６５〜１０８５℃の接合温度に加熱される。その後、接合しなかった余分な材料が除去される。
【００２６】
図５に示した実施形態では、熱損失発生電気部品１１は、直方体または平板状ヒートシンク１ａの短辺には設けられておらず、むしろヒートシンクの中央に設けられており、冷却器１３に相当する冷却器は、ヒートシンクの両端部に設けられる。この結果、ヒートシンク１ａの内部空間に熱輸送媒体の回路が２つ形成され、ヒートシンク１ａの中央部の気化領域１４からヒートシンク１ａの一端すなわち一方の凝縮領域１５へとそれぞれ延びる、矢印Ａに対応する２つの蒸気流が蒸気通路１８内に形成され、各凝縮領域１５から気化領域１４へと戻る、矢印Ｂに対応する流体流が流体通路１６内に形成される。
【００２７】
図６は、平坦な板状のヒートパイプとなるように設計されたヒートシンク１ｂを示すが、ヒートシンク１ａとの相違点は、ヒートシンク１ａの蒸気通路１８が、ヒートシンク１ｂの上部および下部と平行に延びるさらなる流体通路１６．１によって、２つの蒸気通路１８．１へと分けられている点のみである。柱６は、この追加の流体通路１６．１も貫通して延びている。２つの蒸気通路１８．１は、隣接する蒸気通路１６の中間壁１７および隣接する蒸気通路１６．１の中間壁１７．１によって区切られている。中間壁１７．１も、上部壁３および下部壁４の面と平行であり、孔あきの平坦な材料で作られている。
【００２８】
図７は、平坦なヒートパイプとして設計されたさらなるヒートシンク１ｃの非常に概略的な断面図であり、上部壁３と下部壁４の間に配置され、表面で積み重ねるように結合されている複数枚の板１９からなる。
【００２９】
板１９は、構造化または孔あき加工がなされ、つまりは開口を有しており、板１９によって構成されるヒートシンク１ｃの容積の中に、板の開口２０を通る複数の流路がもたらされる。さらに、板１９は、複数の板１９によって開口２０の外側の領域に一続きの柱６が形成されるような構造となっており、それ（柱）は上部壁３から下部壁４まで延びている。板１９は、例えば金属、特に銅等、熱をよく伝える材料から作られたような板である。板１９の表面同士は、ＤＣＢ技術またははんだ付け加工によって結合されている。
【００３０】
板１９に適した構造が、例えばドイツ特許公開公報第１９７１０７８３Ａ１号に記載されている。図７に示した実施形態では、開口２０およびこれら開口によって形成される流路は、上部壁３に近接する領域２１および下部壁４に近接する領域において、例えば銅の支柱９および隣接する板１９の表面に結合された粒子８からなる毛管材料で満たされている。したがって、領域２１は熱輸送媒体のための流体通路となる。中央の領域２１では、板１９の開口２０に粒子８は存在せず、開口２０が気化した熱輸送媒体のための蒸気通路を形成している。
【００３１】
開口２０およびこれら開口によって作り出される構造を通じて、板１９は一続きの柱６を形成するだけでなく、熱輸送媒体のための流体通路内に、これら柱の間を伸びる支持体１９．１も形成する。例えば、板１９によって形成される各支持体１９．１は、図８に概略的に示されているように、隣の板１９の開口２０に向かい合って位置する。この図において、７は、例えば粒子８からなる多孔層または毛管層を表わしている。この層は、この実施形態では、領域２１において、この領域にある板１９の露出面すべてを覆っている。
【００３２】
いうまでもないが、流体通路を形成する領域２１を幾つか、蒸気通路を形成する領域２２と交互に有するよう、ヒートシンク１ｃを変更することも可能である。
【００３３】
図９は、ヒートシンク１ｄについて、熱輸送媒体の流れの方向と直交する断面図である。このヒートシンクは、例えば銅等の熱をよく伝える材料で作られた２枚の板２３および２４からなり、１つの面で互いに結合されている。各板は、溝状のくぼみまたは凹部２５を有している。板２３および２４を結合すると、板２３および２４によって形成されるヒートシンク１ｄの本体内に、２つの凹部２５によって閉じられた細長い通路２６が形成される。通路２６の内面には毛管層７が設けられており、この層内に流体の通路が形成され、通路２６の層７によって占められていない空間に蒸気の通路が形成される。
【００３４】
図１０は、図９の一変形として、平坦なヒートパイプとして設計されたヒートシンク１ｅを示し、図９と同様に凹部２５を有する板２４が用いられるが、板２３のかわりに凹部のない板２７が用いられる。板２７は、板２４の凹部２５を有する側の表面に取り付けられており、その結果、通路２６に対応する閉じた通路２８が形成され、凹部２５の表面には、同様に層７が設けられている。板２７は、例えば金属の板であり、例えば銅板や銅箔である。しかしながら、板２７を例えばセラミック等、例えば酸化アルミニウムや窒化アルミニウムセラミック等の電気絶縁材料から製造することも、もちろん可能である。
【００３５】
ヒートシンク１ｄおよび１ｅでは、冷却すべき部品１１は、ヒートシンクの外表面の通路２６または２８に直接隣接する領域に配置され、電気接触面を有する絶縁層１２上で、ヒートシンク１ｄまたは１ｅの本体と電気的に絶縁されている。
【００３６】
ヒートシンク１ｅにおいて板２７が電気絶縁材料すなわちセラミックから作られている場合、部品１１のための導体および／または電気接触面を、通路２８とは反対側である板２７の上面に直接配置することもできる。
【００３７】
図１１および図１２は、さらに考えられる他の実施形態として、ヒートパイプとなるように設計されたヒートシンクを示し、ヒートシンクの中空体は、例えば銅等の高熱伝導率の材料から作られ両端が封じられた管部２９からなる。図示した実施形態では、管部２９は、標準的な円筒形の内面および外面形状を有している。しかしながら、ヒートシンク１ｆを、とくに管部２９を楕円や長円形状へと平坦にプレスすることにより、平坦な形状とすることももちろん可能である。
【００３８】
管部２９の内表面には、多孔層または毛管層７が形成されている。この層は、例えば粒子８と粉砕した酸化銅および銅からなる混合物等、層７を形成するための材料を管部２９内に挿入する方法により製造することができる。層７を形成するための材料は、該材料で管部２９の内表面に接する環状あるいは中空円筒状の第１の塊を作る方法で、挿入される。この実施形態において、支持媒体３０がさらに内側にあって第１の塊に囲まれており、該支持媒体３０は、例えば酸化銅および銅を加えていないセラミック製の粉末等、適当な粒子材料から作られた第２の塊の形態である。
【００３９】
この構造を接合温度まで加熱し、引き続いて冷却すると、第１の塊の粒子８のみが銅の架橋または銅の支柱９によって、管部２９の内表面に結合されるとともに互いに結合され、多孔層７が形成される。第２の塊すなわち支持媒体３０を形成する粒子は、接合後に除去することができる。
【００４０】
図１３および図１４に、さらに考えられるヒートパイプとして設計されたヒートシンク１ｇの実施形態を示す。このヒートシンク１ｇにおいても、中空体は、例えば銅等の高熱伝導率の材料から作られ、両端が封じられた管部２９からなる。管部２９内には、孔あきあるいは篩状の材料で作られたさらなる管部３１があり、管部３１の外表面と管部２９の内表面との間に円環状の空間３２が形成されている。この空間は、ヒートシンク１ｇにおける流体通路を形成しており、管部３１の内側の空間が蒸気通路を形成している。円環状空間３２は、毛管構造を形成するための粒子８および／または相当する粒子からなる塊で満たされており、接合や焼結により、例えば銅の支柱９または対応する金属や銅の支柱によって、互いにそしておそらくは管部２９の内表面および管部３１の外表面に結合される。多孔構造または毛管構造を構成する粒子を、結合の緩い塊として円環状空間３２に配置してもよい。管部３１は、例えば複数の開口が設けられ、あるいは平坦な孔あきの材料からつくられるなど、孔が設けられており、特に例えば銅等の金属等、高熱伝導率の材料から作られている。しかしながら、例えばスクリーン状の材料、織物状の材料、網状の材料等、他の材料も管部３１の材料として考えられる。さらに、管部３１を、製造時すなわち円環状空間３２内の粒子８を接合する際に支持体として使用し、その後除去することが可能である。
【００４１】
図１５は、本発明に係るヒートシンクまたはヒートパイプを電気回路に使用した場合を概略的に示した図である。図１５において、ヒートシンクは１で示されているが、本発明に係る他のすべてのヒートシンク、すなわちヒートシンク１ａ〜１ｇのいずれもが、この用途に使用できることはいうまでもない。
【００４２】
図中に１１および１１．１にて示されている電気部品の土台として、銅−セラミックの基板３３が、平坦なヒートシンク１の上に設けられている。この基板は、セラミック層３４からなり、該セラミック層の両面に銅層または銅箔３５および３６が、好ましくはＤＣＢ技術を用いて設けられている。基板３３は、例えばはんだ付けやその他の適切な方法により、銅層３６によってヒートシンク１の上面に結合されている。ヒートシンク１と離れた側にある銅層３５は、導体や電気接触面等を形成するような構造とされている。このような構造とされた面上に、部品１１および１１．１が例えばはんだ付けによって固定されており、部品１１は電源部品であり、部品１１．１は制御部品である。
【００４３】
図１５に示した実施形態では、基板３３が部品１１および１１．１とともに、細長いヒートシンク１の短辺近傍の領域に配置されている。冷却器１３は、もう一方の短辺の近傍に配置されている。均整の理由から、また温度変化にともなうバイメタル現象および構造体の変形を防止するため、基板３３に相当する基板３３．１が、ヒートシンク１の底部に取り付けられている。ただし、基板３３．１には、部品１１および１１．１は設けられていない。
【００４４】
以上、例として挙げたいくつかの実施形態に基づき本発明を説明した。しかしながら、本発明の根本にある発明思想から外れることなく、さらなる改良や変更が可能であることはいうまでもない。例えば、平坦なまたは板状のヒートシンクの両面に部品を設けることができ、例えば図１５の実施形態において、第２の基板３３．１上に部品を設けることができる。
【００４５】
さらに、例えば酸化シリコン等、他のセラミックやその他の適当な材料で作られた粒子を、多孔性の毛管構造を形成するための材料として使用することができる。また、このような構造を、例えば適当な金属等、適当な材料を焼結することにより形成することができる。
【００４６】
図１１および図１２に関連して説明した製造方法の他に、例えば銅からなり少なくとも内表面が酸化された管部等の金属製の管部に、セラミックあるいは他の耐熱性材料からなる粒子８を管部２９を完全に埋める塊として挿入し、この構造体を１０６５〜１０８５℃の接合温度に加熱し、その後構造体を冷却することにより、ヒートシンク１ｆを製造することも可能である。この結果、外側の粒子すなわち管部の内表面に接している粒子が、管部２９の内表面に接合する。その後、塊の残りの部分を管部２９から除去し、多孔性の毛管構造が単層７として得られる。
【００４７】
さらに図８では、ヒートシンク１ｃにおいて流路を形成している開口が、多孔層または毛管層７あるいはこの層を形成している粒子８によって、部分的にのみ満たされているものとしている。しかしながら、領域２１において、開口または開口によって形成される流路を、粒子８で完全に満たしてしまうことももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るヒートパイプ形式のヒートシンクの概略縦断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉに対応する断面図である。
【図３】多孔層または毛管層を構成する粒子の拡大図である。
【図４】多孔層または毛管層を構成する粒子の拡大図である。
【図５】本発明のさらに考えられる実施形態の、図１と同様の断面図である。
【図６】本発明のさらに考えられる実施形態の、図１と同様の断面図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態の概略部分側面図である。
【図８】図７のヒートシンクの一部断面の拡大図である。
【図９】本発明のさらに考えられる実施形態の概略断面図である。
【図１０】本発明のさらに考えられる実施形態の概略断面図である。
【図１１】本発明の２つのさらなる実施形態の、縦断面（の一部）図および横断面図である。
【図１２】本発明の２つのさらなる実施形態の、縦断面（の一部）図および横断面図である。
【図１３】本発明の２つのさらなる実施形態の、縦断面（の一部）図および横断面図である。
【図１４】本発明の２つのさらなる実施形態の、縦断面（の一部）図および横断面図である。
【図１５】ヒートパイプを用いた電気回路図である。
【符号の説明】
【００４９】
１〜１ｇ                  ヒートシンクまたはヒートパイプ
１．１                    中空体
１．２                    開口
２                        内部空間
３、４                    平板状ヒートパイプの上部壁および下部壁
５                        周壁
６                        柱
７                        多孔層、あるいは毛管層
８                        粒子
９                        銅の支柱
１０                      表面
１１、１１．１            部品
１２                  構造化されたメタライゼーションを有する絶縁層
１２．１、１２．２        メタライゼーション
１３                      冷却器
１４                      気化領域
１５                      凝縮領域
１６                      流体通路
１７、１７．１            中間壁
１８、１８ａ              蒸気通路
１９                      板または箔
２０                      開口
２１、２２                ヒートシンク１ｃの領域
２３、２４                板
２５                      凹部
２６                      通路
２７                      板
２８                      通路
２９                      管部
３０                      支持媒体
３１                      管部
３２                      円環状空間
３３、３３．１            金属セラミック基板、例えば銅セラミック基板
３４                      セラミック層
３５、３６                金属層、例えば銅層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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