(57)【要約】【課題】半導体デバイス冷却用平板式伝熱管の製造方法を提供する。【解決手段】（Ａ）金属材質の中空フレームユニットを準備し、フレームユニットは第一フレーム及び第一フレームの形状に合わせて収容空間内に形成する第二フレームを備えてなり、第一触フレーム周縁には第一接合部を具有し、第二フレーム周縁には第一接合部と対応する第二接合部を具有し、第一フレームと第二フレームのどちらか一方に収容空間と外部を貫通する注入部を具有してなり、（Ｂ）気相成長法により第一接合部と第二接合部のどちらか片側の他方と相対する表面上に接合層を形成し、（Ｃ）第一接合部を第二接合部上に合わせ第一フレームを第二フレーム上に固定し、第一フレームと第二フレームとの間の接合層を加熱し融解する、ステップにより構成する。気相成長法により第二接合部上に厚さの均一な接合層を形成し、気密性が向上する。【選択図】図３
2007263535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第一フレーム及び第一フレームの形状に合わせて収容空間を内部に形成する第二フレームを準備し、該第一触フレーム周縁には第一接合部を具有し、第二フレーム周縁には第一接合部と対応する第二接合部を具有するものであり、
（Ｂ）気相成長法により第一接合部と第二接合部のどちらか片側の他方と相対する表面上に接合層を形成し、
（Ｃ）第一接合部を第二接合部上に合わせ第一フレームを第二フレーム上に固定し、第一フレームと第二フレームとの間の接合層を加熱し融解する、
以上のステップにより構成されることを特徴とした、中空フレームユニットの接合方法。
【請求項２】
前記ステップ（Ｂ）気相成長法は物理的気相成長法であることを特徴とした、請求項１に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項３】
前記ステップ（Ｂ）物理的気相成長法は、蒸着法であることを特徴とした、請求項２に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｂ）物理気相成長法は、スパッタリング法であることを特徴とした、請求項２に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項５】
前記第一フレーム及び第二フレームの材質は、銅或いはアルミニウムであることを特徴とした、請求項１に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項６】
前記ステップ（Ｂ）の接合層は、第二接合部の第一接合部に相対する表面上に形成されることを特徴とした、請求項１に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項７】
前記ステップ（Ｃ）において、更に固定治具により第一フレームと第二フレームを固定することを特徴とした、請求項１に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項８】
前記接合層は、金属材質にてなることを特徴とした、請求項１に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項９】
前記接合層の金属材質は、錫、銀、銅、及びその組み合わせより選択されるものであることを特徴とした、請求項８に記載のフレームユニットの接合方法。
【請求項１０】
（Ａ）金属材質の中空フレームユニットを準備し、該フレームユニットは第一フレーム及び第一フレームの形状に合わせて収容空間を内部に形成する第二フレームからなり、第一触フレーム周縁には第一接合部を有し、第二フレーム周縁には第一接合部と対応する第二接合部を有し、第一フレームと第二フレームのどちらか一つには収容空間と外部を貫通する貫通孔を具有するものであり、
（Ｂ）気相成長法により第一接合部と第二接合部のどちらか片側の他方と相対する表面上に接合層を形成し、
（Ｃ）第一接合部を第二接合部上に合わせて第一フレームを第二フレーム上に固定し、第一フレームと第二フレームとの間の接合層を加熱し融解する、
以上のステップにより構成されることを特徴とした、平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１１】
前記ステップ（Ｂ）において、更に毛細構造体をフレームユニットの収容空間内に配置することを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１２】
前記ステップ（Ｃ）において、第一フレームと第二フレームを定位させた後、更に固定治具により第一フレームと第二フレームを固定することを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１３】
さらにステップ（Ｄ）として、注入部より作動液体をフレームユニット内の収容空間に充填することを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１４】
さらにステップ（Ｅ）として、注入部よりフレームユニットの収容空間内の残存気体を排出することを特徴とした、請求項１３に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１５】
さらにステップ（Ｆ）として、注入部を密封することを特徴とした、請求項１３に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１６】
前記ステップ（Ｂ）気相成長法は、物理的気相成長法であることを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１７】
前記ステップ（Ｂ）物理的気相成長法は、蒸着法であることを特徴とした、請求項１６に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１８】
前記ステップ（Ｂ）物理気相成長法は、スパッタリング法であることを特徴とした、請求項１６に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項１９】
前記フレームユニットの材質は、銅或いはアルミであることを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項２０】
前記接合層は、金属材質にてなることを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項２１】
前記接合層の金属材質は、錫、銀、銅、及びその組み合わせより選択されることを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【請求項２２】
前記注入部は、第一フレームの貫通孔を形成してなることを特徴とした、請求項１０に記載の平板式伝熱管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
平板式伝熱管の製造方法に関してなり、特に気相成長法を利用して接合層を製作し、気密率を向上させた平板式伝熱管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロプロセッサー等の電子デバイスの演算処理速度の絶え間ない上昇に伴い、電子部材の発熱密度も上昇し、電子部材が直面する熱冷却の問題を解決する為に、様々な冷却部材が運用、開発されている。一般的には、ヒートシンク、冷却ファン、伝熱管、或いはそれらの部材の組み合わせにより応用される。例えば、公知の冷却装置はマイクロプロセッサー等の高発熱な部材が発生する熱を、部材の表面に接する冷却片或いは熱伝導性の高い金属塊上に熱伝導し、伝熱管の作用を経由してヒートシンク或いは冷却ファンに熱伝導して放熱する。
【０００３】
ノートパソコン等の携帯式の電子装置は、電子装置の携帯便利性が考慮され、電子装置は軽薄短小化の方向へと発展しているが、直面する熱冷却の問題は日増しに重大になり、公知の冷却装置が電子装置の熱冷却問題を処理する上で、冷却効果の更なる向上は徐々に難しくなっている。
【０００４】
平板式伝熱管の出現は、正にノートパソコン等の携帯式電子装置にとって有効な冷却装置であって、平板式伝熱管の動作原理は公知の伝熱管と同様に、密封された平板式伝熱管内で作動流体が受ける熱量の変化に従い、潜熱方式にて熱交換を実行する。細かく言えば、平板式伝熱管の局部位置と電子部材の熱源が接触する時、局部位置近隣の作動流体は飽和した蒸気圧により、迅速に熱量を吸収して蒸発し蒸気となる。この時、蒸気の圧力は平板式伝熱管内のその他の位置と比較して高くなり、よって蒸気は迅速にその他の位置に流動して冷却凝結すると同時に、熱量を平板式伝熱管のフレームに伝達し、面積の大きなフレーム或いはフレームの表面に付加する冷却片により熱量を大気中に拡散する。蒸気は冷却されて潜熱を放出し、直ちに液体に冷却凝縮し、毛細構造体の作用を経由して元の局部位置に戻り、このようにして循環動作を完成する。平板式伝熱管は公知の伝熱管と異なり単一方法に熱量の伝達を実施するだけではなく、双方向方式により熱量を伝達し、よって公知の伝熱管に比べてより良い冷却能力を具有する。
【０００５】
但し、平板式伝熱管の製造方法において、平板式フレームの気密率は平板式伝熱管の性能に影響する重要な鍵であり、気密率が低い場合は、密封された平板式伝熱管の作動液体の飽和蒸気圧に影響し、作動液体の気液相変化に影響し、平板伝熱管の冷却効果を低減する。
【０００６】
図１，２に示すように、公知の平板式伝熱管の製造方法は下記のステップにより構成される。
【０００７】
まず、銅、アルミ等の金属材質の中空フレームユニット２を準備する。フレームユニット２は、第一フレーム２１及び第一フレーム２１の形状に合わせて収容空間２６を形成する第二フレーム２２からなり、第一フレーム２１周縁に第一接合部２１１を設け、また、該第二フレーム２２周縁に第一接合部２１１と対応する第二接合部２２１を設ける。さらに、第一フレーム２１と第二フレーム２２の内どちらか一つに収容空間２６に連通する貫通孔２４を設ける。
本実施例において、フレームユニット２の形状は矩形状であるが、実際の応用例として、フレームユニット２の形状は任意の形状とすることが可能である。
【０００８】
次に、ステップ１１において、電気鍍金法により第一接合部２１１と第二接合部２２１の相対する表面上に金属材質の接合層２５を形成する。
【０００９】
次に、ステップ１２において、毛細構造体２３を第一フレーム２１、第二フレーム２２が形成する収容空間２６内に載置する。
【００１０】
次に、ステップ１３において、第一接合部２１１を第二接合部２２１上に固定し、第一フレーム２１を第二フレーム２２上に固定する。
【００１１】
次に、ステップ１４において、接合層２５を加熱し、接合層２５を融解させ、第一接合部２１１と第二接合部２２１を接合する。
【００１２】
次に、ステップ１５において、フレームユニット２の貫通孔２４を経由して作動液体を接合後のフレームユニットの収容空間２６内に注入し、収容空間２６内に残存する気体を排出する。
【００１３】
最後に、ステップ１６において、貫通孔２４を密封する。
【００１４】
以上により、平板式伝熱管を完成する。
【００１５】
但し、ステップ１１において、公知の電気鍍金法を利用して第二接合部の内側面上に接合層を形成する方式は、均等な暑さの接合層を形成することが困難であり、特にフレームユニット２の表面積に対して平板伝熱管が大きい場合、接合層の厚さが不均等になる現象はより明らかになる。
【００１６】
電気鍍金法は、金属質の被鍍金物を鍍金金属陽イオンを含む水溶液内に浸漬し、電気化学的原理を利用し、被鍍金物に負電圧を印加し、金属陽イオンと被鍍金物上の電子を中和還元し被鍍金物の表面に沈積させる。
【００１７】
電気化学的原理を利用し被鍍金物上に金属鍍金層を形成する場合、金属鍍金層の厚さは被鍍金物の形状の影響を受けて異なり、被鍍金物に負の電圧を加えた時、電子は被鍍金物の角を成す箇所に集中し、角を成す箇所の金属陽イオンは比較的多く鍍金が厚くなり、反対に、被鍍金物の角を成さない箇所は金属陽イオンが少なく鍍金が薄くなる。
【００１８】
電気鍍金法を接合層２５の製造に応用する場合、接合層２５は第二接合部２２１の角を成す箇所と角を成さない箇所で厚さが異なる現象が発生し、接合層２５の厚さの違いは第一接合部２１１と第二接合部２２１の完全な接合を困難にし、平板式伝熱管の気密率が低下し、作動効果に影響する。
【００１９】
この他、電気鍍金法を接合層２５に応用する時、接合層２５が採用可能な金属材料にはいくつかの制限がある。電気鍍金法は電気化学の方法を基礎とし、水溶液内において金属イオンを被鍍金物表面に還元し、金属イオンの還元能力とその還元する電位は相関し、各種金属の還元する電位は異なる。このように、多元合金材料を採用し接合層２５とする場合、電気鍍金水溶液において、適当な伝導剤（complexing  agents）を加え、金属の還元する電位の違いを調整し、適当な比率の合金成分を達成するのは困難である。一般的には、二元合金の場合、電気鍍金法を利用して複雑な制御の下で形成するが、その合金の成分比率は制御し難く、三元以上の合金の場合は、電気鍍金法を利用することが困難である。
【００２０】
更に、環境保護の為に、公知の錫鉛等の二元合金を接合層２５とする方式は、その合金成分に鉛を含む為、徐々に淘汰され錫銀銅等の三元合金により接合層２５を製造する方式に取り代わる必要があるが、公知の電気鍍金法にて三元合金の接合層２５を製造することは困難である。
【特許文献１】特開２００５−２６０２３７号公報
【特許文献２】特開２００５−２２９１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、気密率の向上を達成するだけでなく、更に多元合金を接合層とした平板式伝熱管の製造方法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】
【００２２】
本発明の平板式伝熱管の製造方法は、以下の工程により構成される。
（Ａ）金属材製の中空フレームユニットを準備し、該フレームユニットは第一フレーム及び第一フレームの形状に合わせて収容空間内に形成する第二フレームからなり、第一フレーム周縁には第一接合部を設け、第二フレーム周縁には第一接合部と対応する第二接合部を設けて、第一フレームと第二フレームのどちらか一つには収容空間を貫通する貫通孔を設ける。
【００２３】
（Ｂ）気相成長法により第一接合部と第二接合部のどちらか片側の他方と相対する表面上に接合層を形成する
【００２４】
（Ｃ）第一接合部を第二接合部上に合わせ第一フレームを第二フレーム上に固定し、第一フレームと第二フレームとの間の接合層を加熱し融解する。
【００２５】
気相成長法によって第一接合部と第二接合部のどちらか片方に接合層を形成することにより、接合層の厚さを均一一様とし、第一接合部と第二接合部の接合を緊密にし、平板式伝熱管の密封を達成する。
【発明の効果】
【００２６】
物理気相成長法を利用して第二接合部４２１上に接合層４５を形成することにより、接合層の厚さを均一一様とし、第二接合層４２１の形状による影響を受けずに、第一接合部４１１と第二接合部４１１の接合を緊密にし、平板式伝熱管全体の気密率を向上させる。更に、接合層４５の合金成分組成は制限を受けず、任意の合金成分にてなることができ、本発明の効果を確実に達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
上述の目的及び効果を達成する為に本発明が採用した技術手段及びその構造を図及び実施例を用いその特徴と機能を以下に説明する。
【００２８】
図３，４に示すように、本発明の平板式伝熱管の製造方法の実施例は以下のステップより構成される。
【００２９】
まず、銅、アルミ等の金属材質の中空フレームユニット４を準備する。
フレームユニット４は、第一フレーム４１及び第一フレーム４１の形状に合わせて収容空間４６を形成する第二フレーム４２からなる。第一フレーム４１周縁に第一接合部４１１を設けると共に該第二フレーム４２周縁に第一接合部４１１と対応する第二接合部４２１を設け、第一フレーム４１と第二フレーム４２の内どちらか一つに収容空間４６に連通する注入部となる貫通孔４４を形成する。本実施例において、フレームユニット４の形状は矩形状であるが、実際の応用例として、フレームユニット４の形状は任意の形状とすることが可能である。又、貫通孔４４は作動流体を注入して吸気し、その設置位置と形態は設計の必要に応じて変更可能であり、ただ収容空間４６と外部を貫通する導入口を提供するものであれば可能とする。
【００３０】
ステップ３１において、気相成長法により第二接合部４２１の第一接合部４１１と相対する表面上に接合層４５を形成し、金属材質からなる接合層を形成する。更に、接合層４５は第一接合部４１１の第二接合部４２１と相対する表面に形成することも可能であり、第一接合部４１１と第二接合部４２１の両表面に形成することも可能である。
【００３１】
気相成長法は、真空或いは半真空の雰囲気下で、物理的或いは化学的に分解、気化した金属材料を被処理物表面に堆積させて、その表面に鍍金層を形成する方法である。
【００３２】
本実施例においては、気相成長法として物理気相成長法を採用する。
物理気相成長法は金属材料を分解し、金属原子にする過程において、物理的方法を利用するものであって、例えば、蒸着法は、高温度或いは高エネルギー媒体を利用して金属原料を気化し、金属原子或いは原子団とし、スパッタリング法は、電場を作動気体に作用させてイオンし、加速して固体金属材料表面に衝突させて気体状態の金属原子或いは原子団を射出させる。
【００３３】
公知の技術の電気鍍金法により製造される接合層に厚さの不均等が発生するのに対し、本実施例の接合層４５は、物理気相成長法により製造されるため、堆積層を形成する第一、第二接合部廻りの電場や媒体中での拡散律速に影響されることはなく、均一一様な厚さに形成することが可能である。
【００３４】
更に、物理気相成長法により製造される接合層４５は、物理的方法を利用して金属原料を気体状態の金属原子に分解し、気体状態の金属原子を真空或いは半真空の環境で拡散し、被鍍金物の表面に堆積させるため、公知の電気鍍金法により形成される接合層の金属成分組成が電気的特性により制約されるのに対し、物理気相互成長法により製造される接合層４５の金属材料組成は原理的になんら制約を受けず、任意の合金成分にて形成することが可能である。
【００３５】
このように、接合層４５の金属材質は錫、銀、銅、及び上述の組み合わせ、或いは、錫、鉛、及び上述の組み合わせ、更には、錫、ビスマス、及び上述の組み合わせを選択することが可能である。
【００３６】
続いて、ステップ３２において、毛細構造体４３は第一、第二フレーム４１，４２が形成する収容空間４６内に載置される。
【００３７】
図３及び図５に示すように、ステップ３３において、第一接合部４１１を第二接合部４２１上に固定して第一フレーム４１を第二フレーム４２上に固定し、更に固定治具５を利用して第一フレーム、第二フレーム４１，４２の相対する位置を固定する。
【００３８】
続いて、ステップ３４において、第一、第二接合部４１１、４２１、及び接合層４５を加熱し、第一、第二接合部４１１、４２１、及び接合層４５は溶融して接合し、第一接合部４１１と第二接合部４２１との間を緊密に接合して気密を達成する。
【００３９】
図３、４に示すように、ステップ３５において、フレームユニット４の注入部４４を経由して作動液体を接合後のフレームユニット４の収容空間４６内に注入し、貫通孔４４を経由して作動液体を注入した後の収容空間４６に吸気を実行し、収容空間４６内に残存する気体を排出する。
【００４０】
最後に、ステップ３６において、注入部４４を密封する。
【００４１】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】公知の平板式伝熱管の制作方法の工程図である。
【図２】公知の平板式伝熱管の説明図である。
【図３】本発明の平板式伝熱管の制作方法の実施例の工程図である。
【図４】本発明の実施例の平板式伝熱管の断面図である。
【図５】本発明の実施例の平板式伝熱管の断面図であり、固定治具により第一フレームと第二フレームを固定する説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
３１〜３６ ステップ
４ フレームユニット
４１ 第一フレーム
４１１ 第一接合部
４２ 第二フレーム
４２１ 第二接合部
４３ 毛細構造体
４４ 貫通孔
４５ 接合層
４６ 収容空間
【図１】
2007263535.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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