(57)【要約】  本出願は、ヒートパイプの製造方法を提供する。本出願は、必要に応じて、薄い厚さに形成される場合にも優れた放熱特性と耐久性を示すヒートパイプを製造する方法を提供することができる。
2020519837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末、バインダー及び分散剤を含むスラリーを用いて第１金属シートの一面に金属フォームを形成するステップと、
前記金属フォームが形成された第１金属シートと第２金属シートを前記第１金属シート上の金属フォームが前記第２金属シートに向かうように対向配置し、第１金属シート及び第２金属シートの周辺部を結合するステップと、を含むことを特徴とする、ヒートパイプの製造方法。
【請求項２】
第１金属シート上に金属フォームを形成するステップは、
スラリーを用いて第１金属シート上に金属フォーム前駆体を形成するステップと、
前記金属フォーム前駆体を焼結するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項３】
スラリーは、金属粉末１００重量部に対して、１〜５００重量部のバインダー、及び前記バインダー１００重量部に対して、１０〜２，０００重量部の分散剤を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項４】
金属粉末は、平均粒径が０．１μｍ〜２００μｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項５】
バインダーは、アルキルセルロース、ポリアルキレンカーボネート又はポリビニルアルコール系バインダーであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項６】
分散剤は、アルコールであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項７】
スラリーは、溶媒をさらに含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項８】
金属フォーム前駆体は、フィルム又はシート状に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項９】
焼結は、５００℃〜２０００℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする、請求項２に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項１０】
第２金属シートの第１金属シートに向かう面にも金属フォームが形成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項１１】
金属フォームの気孔度は、６０％〜９９％の範囲内であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項１２】
金属フォームの気孔サイズが１００ｎｍ〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項１３】
金属フォームの厚さが５００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のヒートパイプの製造方法。
【請求項１４】
ヒートパイプの厚さが０．０６ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一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】
関連出願との相互引用
本出願は、２０１７年５月１６日に提出された大韓民国特許出願第１０−２０１７−００６０６３１号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本出願は、ヒートパイプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電子機器及び情報機器の小型化や、集積化に従って電子機器の作動時に発生する熱が電子機器の性能低下及び誤作動の原因になる頻度が増加している。
【０００４】
高度に小型化や集積された電子機器及び情報機器に含まれる放熱素材が優れた放熱性能を示すためには、該当素材自体が非常に薄い厚さでも高い放熱性能を具現しなければならない。
【０００５】
通常、成形性に優れた高分子マトリックスに各種熱伝導性フィラーを添加して放熱性能を付与した複合素材が開発されているが、このような複合素材は、放熱効果が低いだけでなく、薄い厚さで具現するにも限界がある。
【０００６】
他の放熱素材として、いわゆるヒートパイプと呼ばれる素材がある。ヒートパイプは、通常、外部チューブ（ｔｕｂｅ）とその内部のウィック（ｗｉｃｋ）、そして内部の流体移動通路に具現される。このようなヒートパイプは、放熱効率は既存の素材に比べて優れるが、薄い厚さのヒートパイプの具現が非常に難しく、内部の流体の通路を凝縮流体が迅速に移動するように設定することに困難があるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願は、ヒートパイプの製造方法を提供する。本出願では、簡単な工程を通じて放熱効率に優れたヒートパイプを製造することができ、必要な場合に薄い厚さのヒートパイプを形成することができる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】
【０００８】
本明細書で言及する物性のうち測定温度がその物性に影響を及ぼす場合、特に異に規定しない限り、該当物性は常温で測定した物性である。
【０００９】
本出願で用語「常温」は、加熱および冷却のいずれもしない自然そのままの温度であり、例えば、１０℃〜３０℃の範囲内のいずれか一つの温度、例えば約２３℃又は約２５℃程度の温度であってもよい。
【００１０】
本出願のヒートパイプの製造方法は、特定金属含有スラリーを用いて金属シート（第１金属シート）上に金属フォームを形成し、これを他の金属シート（第２金属シート）と対向配置した後に周辺部を結合させるステップを含む。前記対向配置時には、第１金属シート上に形成された金属フォームが前記第２金属シートに向かうようにすることができる。必要に応じて、前記第２金属シート上にも金属フォームが形成されてもよい。
【００１１】
上記で金属フォームの形成方法は、例えば、金属シート上に前記スラリーを用いて金属フォーム前駆体を形成し、これを焼結して形成することができる。上記でスラリーは、例えば、金属粉末、バインダー及び分散剤を少なくとも含むことができ、一つの例示で、このようなスラリーを金属シート上にコーティングして前記金属フォーム前駆体を形成することができる。このとき、金属フォーム前駆体は、金属シートの周辺部が後述する結合工程で結合できる部位を有するように金属シートの中心部に形成することができる。前記のような金属フォーム前駆体を焼結して金属シートと一体化された金属フォームを形成することができる。
【００１２】
第２金属シート上にも金属フォームを形成する場合に、前記金属フォームは、第１金属シートの場合と同一の方式で形成することができ、必要に応じて、他の方式で形成してもよい。
【００１３】
前記第１及び第２金属シートの周辺部の結合は、第１及び第２金属シートを互いに対向するように位置させ、結合したい周辺部を溶接する方式で形成することができる。
【００１４】
本出願のヒートパイプの製造方法は、前記のような製造ステップを含むことで、ヒートパイプのウィック（Ｗｉｃｋ）及び／又は内部を構成する金属フォーム層の気孔サイズ及び気孔率が適切に維持され、薄い厚さでも高い放熱効率が確保されるヒートパイプを簡単な工程で提供することができる。
【００１５】
本出願で用語「金属フォーム」又は「金属骨格」は、金属を主成分として含む多孔性構造体を意味する。上記で「金属を主成分とする」とは、金属フォーム又は金属骨格の全体重量を基準として金属の割合が５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上又は９５重量％以上である場合を意味する。前記主成分として含まれる金属の割合の上限は、特に制限されない。例えば、前記金属の割合は、１００重量％以下又は約１００重量％未満であってもよい。
【００１６】
用語「多孔性」は、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が少なくとも３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、７５％以上又は８０％以上である場合を意味してもよい。前記気孔度の上限は、特に制限されず、例えば、約１００％未満、約９９％以下又は約９８％以下程度であってもよい。上記で気孔度は、金属フォームなどの密度を計算し、公知の方式で算出することができる。
【００１７】
本出願で金属シート上に金属フォームを形成する方法は、金属成分を含む金属フォーム前駆体を焼結するステップを含んでいてもよい。本出願で用語「金属フォーム前駆体」は、前記焼結などのように金属フォームを形成するために行う工程を経る前の構造体、すなわち、金属フォームが生成される前の構造体を意味する。また、前記金属フォーム前駆体は、多孔性金属フォーム前駆体と呼ばれるとしても、必ずしもそれ自体で多孔性である必要はなく、最終的に多孔性の金属構造体である金属フォームを形成することができるものであれば、便宜上、多孔性金属フォーム前駆体と呼ばれることがある。
【００１８】
本出願で前記金属フォーム前駆体は、金属成分、分散剤及びバインダーを少なくとも含むスラリーを用いて形成することができる。
【００１９】
上記のようなスラリーを適用することで、金属フォームの気孔サイズ及び気孔度などの特性を自由に制御することができ、従来製造が難しかったフィルム又はシート状、特に、薄い厚さのフィルム又はシート状にも金属フォームを製造することができ、機械的強度などその他物性においても優れた金属フォーム層を金属シート上に優れた密着力で形成することができる。
【００２０】
金属成分としては、金属粉末が適用できる。適用できる金属粉末の例は、目的によって決定されるものであり、特に制限されるものではないが、例えば、銅粉末、モリブデン粉末、銀粉末、白金粉末、金粉末、アルミニウム粉末、クロム粉末、インジウム粉末、スズ粉末、マグネシウム粉末、リン粉末、亜鉛粉末及びマンガン粉末からなる群より選択されたいずれか一つの粉末、前記のうち２種以上が混合された金属粉末又は前記のうち２種以上の合金の粉末などが例示できるが、これに制限されるものではない。
【００２１】
必要に応じて、任意の成分として、前記金属成分は、所定範囲の相対透磁率と導電率を有する金属成分を含んでいてもよい。このような金属成分は、焼結過程で誘導加熱方式を選択する場合に役に立つ。ただし、焼結は必ず誘導加熱方式で行う必要はないので、前記透磁率と導電率を有する金属成分は必須成分ではない。
【００２２】
一つの例示で、前記任意に追加できる金属粉末としては、相対透磁率が９０以上である金属粉末が用いられてもよい。用語「相対透磁率（μｒ）」は、該当物質の透磁率（μ）と真空中の透磁率（μ０）との比（μ／μ０）である。前記相対透磁率は、他の例示で、約９５以上、１００以上、１１０以上、１２０以上、１３０以上、１４０以上、１５０以上、１６０以上、１７０以上、１８０以上、１９０以上、２００以上、２１０以上、２２０以上、２３０以上、２４０以上、２５０以上、２６０以上、２７０以上、２８０以上、２９０以上、３００以上、３１０以上、３２０以上、３３０以上、３４０以上、３５０以上、３６０以上、３７０以上、３８０以上、３９０以上、４００以上、４１０以上、４２０以上、４３０以上、４４０以上、４５０以上、４６０以上、４７０以上、４８０以上、４９０以上、５００以上、５１０以上、５２０以上、５３０以上、５４０以上、５５０以上、５６０以上、５７０以上、５８０以上又は５９０以上であってもよい。前記相対透磁率は、その数値が高いほど誘導加熱が適用される場合に有利であるので、その上限は特に制限されない。一つの例示で、前記相対透磁率の上限は、例えば、約３００，０００以下であってもよい。
【００２３】
また、任意に追加できる金属粉末は、導電性金属粉末であってもよい。本出願で用語「導電性金属粉末」は、２０℃での導電率が、約８ＭＳ／ｍ以上、９ＭＳ／ｍ以上、１０ＭＳ／ｍ以上、１１ＭＳ／ｍ以上、１２ＭＳ／ｍ以上、１３ＭＳ／ｍ以上又は１４．５ＭＳ／ｍ以上である金属又はそれらの合金の粉末を意味してもよい。前記伝導度の上限は、特に制限されず、例えば、約３０ＭＳ／ｍ以下、２５ＭＳ／ｍ以下又は２０ＭＳ／ｍ以下であってもよい。
【００２４】
本出願で、前記相対透磁率と導電率を有する金属粉末は、単に導電性磁性金属粉末と呼ばれることもある。
【００２５】
このような導電性磁性金属粉末の具体的な例としては、ニッケル、鉄又はコバルトなどの粉末が挙げられるが、これに制限されるものではない。
【００２６】
用いられる場合に、全体金属粉末中で前記導電性磁性金属粉末の割合は、特に制限されない。例えば、前記割合は、誘導加熱時に適切なジュール熱を発生できるように調節されてもよい。例えば、前記金属粉末は、前記導電性磁性金属粉末を全体金属粉末の重量を基準として３０重量％以上含んでいてもよい。他の例示で、前記金属粉末中の前記導電性磁性金属粉末の割合は、約３５重量％以上、約４０重量％以上、約４５重量％以上、約５０重量％以上、約５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上又は９０重量％以上であってもよい。前記導電性磁性金属粉末の割合の上限は、特に制限されず、例えば、約１００重量％未満又は９５重量％以下であってもよい。しかし、前記割合は例示的な割合である。
【００２７】
前記金属粉末（Ｍｅｔａｌ  ｐｏｗｄｅｒ）のサイズも目的とする気孔度や気孔サイズなどを考慮して選択されるもので、特に制限されるものではないが、例えば、前記金属粉末の平均粒径は、約０．１μｍ〜約２００μｍの範囲内にあってもよい。前記平均粒径は、他の例示で、約０．５μｍ以上、約１μｍ以上、約２μｍ以上、約３μｍ以上、約４μｍ以上、約５μｍ以上、約６μｍ以上、約７μｍ以上又は約８μｍ以上であってもよい。前記平均粒径は、他の例示で、約１５０μｍ以下、１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下又は２０μｍ以下であってもよい。金属粒子中の金属としては、互いに平均粒径が異なるものを適用してもよい。前記平均粒径は、目的とする金属フォームまたはヒートパイプの形態、例えば、金属フォームの厚さや気孔度などを考慮して適切な範囲を選択することができる。
【００２８】
上記で金属粉末の平均粒径は、公知の粒度分析方式によって求めることができ、例えば、前記平均粒径は、いわゆるＤ５０粒径であってもよい。
【００２９】
上記のようなスラリー中での金属成分（金属粉末）の割合は、特に制限されず、目的とする粘度や工程効率などを考慮して選択することができる。一つの例示で、スラリー中での金属成分の割合は、重量を基準として、０．５〜９５％程度であってもよいが、これに制限されるものではない。前記割合は、他の例示で、約１％以上、約１．５％以上、約２％以上、約２．５％以上、約３％以上、約５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上又は８０％以上であるか、約９０％以下、約８５％以下、約８０％以下、約７５％以下、約７０％以下、約６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下又は５％以下程度であってもよいが、これに制限されない。
【００３０】
前記金属フォーム前駆体は、前記金属粉末と共に分散剤とバインダーを含むスラリーを用いて形成することができる。
【００３１】
上記で分散剤としては、例えば、アルコールが適用できる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ペンタノール、オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ペンタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、グリセロール、テキサノール（ｔｅｘａｎｏｌ）又はテルピネオール（ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）などのような炭素数１〜２０の１価アルコール又はエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール又はペンタンジオールなどのような炭素数１〜２０の２価アルコール又はそれ以上の多価アルコールなどを用いることができるが、その種類が上記に制限されるものではない。
【００３２】
スラリーは、バインダーをさらに含んでいてもよい。このようなバインダーの種類は、特に制限されず、スラリーの製造時に適用された金属成分や分散剤などの種類によって適切に選択できる。例えば、前記バインダーとしては、メチルセルロース又はエチルセルロースなどの炭素数１〜８のアルキル基を有するアルキルセルロース、ポリプロピレンカーボネート又はポリエチレンカーボネートなどの炭素数１〜８のアルキレン単位を有するポリアルキレンカーボネート又はポリビニルアルコール又はポリ酢酸ビニルなどのポリビニルアルコール系バインダー（以下、ポリビニルアルコール化合物とも呼ばれる）などが例示できるが、これに制限されるものではない。
【００３３】
上記のようなスラリー内での各成分の割合は、特に制限されない。このような割合は、スラリーを用いた工程時にコーティング性や成形性などの工程効率を考慮して調節できる。
【００３４】
例えば、スラリー中でバインダーは、上述した金属成分１００重量部に対して、約１〜５００重量部の割合で含まれることができる。前記割合は、他の例示で、約２重量部以上、約３重量部以上、約４重量部以上、約５重量部以上、約６重量部以上、約７重量部以上、約８重量部以上、約９重量部以上、約１０重量部以上、約２０重量部以上、約３０重量部以上、約４０重量部以上、約５０重量部以上、約６０重量部以上、約７０重量部以上、約８０重量部以上、約９０重量部以上、約１００重量部以上、約１１０重量部以上、約１２０重量部以上、約１３０重量部以上、約１４０重量部以上、約１５０重量部以上、約２００重量部以上又は約２５０重量部以上であってもよく、約４５０重量部以下、約４００重量部以下、約３５０重量部以下、約３００重量部以下、約２５０重量部以下、約２００重量部以下、約１５０重量部以下、約１００重量部以下、約５０重量部以下、約４０重量部以下、約３０重量部以下、約２０重量部以下又は約１０重量部以下であってもよい。
【００３５】
スラリー中で分散剤は、前記バインダー１００重量部に対して、約１０〜２，０００重量部の割合で含まれることができる。前記割合は、他の例示で、約２０重量部以上、約３０重量部以上、約４０重量部以上、約５０重量部以上、約６０重量部以上、約７０重量部以上、約８０重量部以上、約９０重量部以上、約１００重量部以上、約２００重量部以上、約３００重量部以上、約４００重量部以上、約５００重量部以上、約５５０重量部以上、約６００重量部以上又は約６５０重量部以上であってもよく、約１，８００重量部以下、約１，６００重量部以下、約１，４００重量部以下、約１，２００重量部以下又は約１，０００重量部以下であってもよい。
【００３６】
本明細書で単位重量部は、特に異に規定しない限り、各成分間の重量の割合を意味する。
【００３７】
スラリーは、必要に応じて、溶媒をさらに含んでいてもよい。ただし、本出願の一つの例示によると、前記スラリーは、前記溶媒を含まないこともある。溶媒としては、スラリーの成分、例えば、前記金属成分やバインダーなどの溶解性を考慮して適切な溶媒を用いることができる。例えば、溶媒としては、誘電定数が約１０〜１２０の範囲内にあるものを用いることができる。前記誘電定数は、他の例示で、約２０以上、約３０以上、約４０以上、約５０以上、約６０以上又は約７０以上であるか、約１１０以下、約１００以下又は約９０以下であってもよい。このような溶媒としては、水やエタノール、ブタノール又はメタノールなどの炭素数１〜８のアルコール、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド：ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド：ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｆｏｒｍａｍｉｄｅ）又はＮＭＰ（Ｎ‐メチルピロリジノン：Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｏｎｅ）などが例示できるが、これに制限されるものではない。
【００３８】
溶媒が適用される場合に上記は、前記バインダー１００重量部に対して、約５０〜４００重量部の割合でスラリー中に存在することができるが、これに制限されるものではない。前記溶媒の割合は、他の例示で、約６０重量部以上、約７０重量部以上、約８０重量部以上、約９０重量部以上、約１００重量部以上、約１１０重量部以上、約１２０重量部以上、約１３０重量部以上、約１４０重量部以上、約１５０重量部以上、約１６０重量部以上、約１７０重量部以上、約１８０重量部以上又は約１９０重量部以上であるか、約３５０重量部以下、３００重量部以下又は２５０重量部以下であってもよいが、これに制限されるものではない。
【００３９】
スラリーは、上記で言及した成分以外に追加的に必要な公知の添加剤を含んでいてもよい。ただし、本出願の工程は、公知の添加剤のうち発泡剤を含まないスラリーを用いて行うことができる。
【００４０】
前記のようなスラリーを用いて前記金属フォーム前駆体を形成する方式は、特に制限されない。金属フォームの製造分野では、金属フォーム前駆体を形成するための多様な方式が公知されており、本出願ではこのような方式が全て適用できる。例えば、前記金属フォーム前駆体は、適正なテンプレート（ｔｅｍｐｌａｔｅ）に前記スラリーを維持するか、あるいはスラリーを適正な方式でコーティングして前記金属フォーム前駆体を形成することができる。
【００４１】
本出願の一つの例示によってフィルム又はシート状の金属フォームを製造する場合、特に、薄いフィルム又はシート状の金属フォームを製造する場合には、コーティング工程を適用することが有利である。例えば、適切な基材上に前記スラリーをコーティングして前駆体を形成した後、後述する焼結工程を通じて目的とする金属フォームを形成することができる。
【００４２】
特に、金属シート上に直接前記スラリーをコーティングして金属フォーム前駆体を形成し、金属フォームを製造する場合に、金属シートに対する密着性に優れた金属フォーム層を形成することができ、これによって、耐久性に優れたヒートパイプの製造が可能である。
【００４３】
このような金属フォーム前駆体の形態は、目的とする金属フォームによって決まるもので、特に制限されない。一つの例示で、前記金属フォーム前駆体は、フィルム又はシート状であってもよい。例えば、前記前駆体がフィルム又はシート状であるときにその厚さは、２，０００μｍ以下、１，５００μｍ以下、１，０００μｍ以下、９００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下又は約５５μｍ以下であってもよい。金属フォームは、多孔性である構造的特徴上一般的に壊れやすい特性を有し、したがって、フィルム又はシート状、特に薄い厚さのフィルム又はシート状での製作が難しく、製作しても壊れやすい問題がある。しかし、本出願の方式によっては、薄い厚さであると共に、内部に均一に気孔が形成され、機械的特性に優れた金属フォームの形成が可能である。
【００４４】
上記で前駆体の厚さの下限は、特に制限されない。例えば、前記フィルム又はシート状の前駆体の厚さは、約５μｍ以上、１０μｍ以上又は約１５μｍ以上であってもよい。
【００４５】
必要に応じて、前記金属フォーム前駆体の形成過程では適切な乾燥工程を行うことができる。例えば、上述したコーティングなどの方式でスラリーを成形した後に一定時間乾燥して金属フォーム前駆体を形成してもよい。前記乾燥の条件は特別な制限がなく、例えば、スラリー内に含まれた溶媒が目的とするレベルに除去されるレベルで制御できる。例えば、前記乾燥は、成形されたスラリーを約５０℃〜２５０℃、約７０℃〜１８０℃又は約９０℃〜１５０℃の範囲内の温度で適正時間の間維持して行うことができる。乾燥時間も適正範囲で選択できる。
【００４６】
ヒートパイプの製造のために前記金属フォーム前駆体又は金属フォームは、金属基板などの金属シート上に形成できる。例えば、上述したスラリーを金属基板上にコーティングし、必要な場合に上述した乾燥工程を経て前記金属フォーム前駆体を形成することができる。このような方式を通じて薄い厚さの金属フォームである場合にも金属シート上に優れた付着力で形成することができる。
【００４７】
金属シートの種類は、目的によって決まるもので、特に制限されず、例えば、形成される金属フォームと同一の種類あるいは異なる種類の金属の基材が適用できる。
【００４８】
例えば、金属シートは、銅、モリブデン、銀、白金、金、アルミニウム、クロム、インジウム、スズ、マグネシウム、リン、亜鉛及びマンガンからなる群より選択されたいずれか一つの金属の基材又は２種以上の混合や合金の基材であってもよく、必要に応じて、上述した導電性磁性金属であるニッケル、鉄及びコバルトからなる群より選択されたいずれか一つ又は二つ以上の合金や混合物の基材や前記導電性磁性金属と前記その他金属の混合または合金の基材なども用いられてもよい。
【００４９】
このような金属シートの厚さは、特に制限されず、目的によって適正に選択できる。
【００５０】
上記のような方式で形成された金属フォーム前駆体を焼結して金属フォームを製造することができる。このような場合に前記金属フォームを製造するための焼結を行う方式は、特に制限されず、公知の焼結法を適用することができる。すなわち、適切な方式で前記金属フォーム前駆体に適正な量の熱を印加する方式で前記焼結を進行することができる。
【００５１】
この場合、焼結の条件は、適用された金属前駆体の状態、例えば、金属粉末の種類及び量やバインダーや分散剤の種類及び量などを考慮して、金属粉末が連結されて多孔性構造体が形成されながら前記バインダー及び分散剤などが除去されるように制御でき、具体的な条件は特に制限されない。
【００５２】
例えば、前記焼結は、前記前駆体を約５００℃〜２０００℃の範囲内、７００℃〜１５００℃の範囲内又は８００℃〜１２００℃の範囲内の温度で維持して行うことができ、その維持時間も任意に選択できる。前記維持時間は、一つの例示で、約１分〜１０時間程度の範囲内であってもよいが、これに制限されるものではない。
【００５３】
前記既存の公知方式とは異なる方式として、本出願では、前記焼結を誘導加熱方式で行うことができる。誘導加熱方式とは、スラリーに電磁場を印加して発生する熱を用いて焼結を進行することを意味する。このような方式によって、均一に形成された気孔を含むと共に、機械的特性に優れ且つ気孔度も目的とするレベルに調節された金属フォームの製造が一層円滑に行われる。
【００５４】
上記で誘導加熱は、電磁場が印加されると特定金属から熱が発生する現象である。例えば、適切な導電性と透磁率を有する金属に電磁場を印加すると、金属に渦電流（ｅｄｄｙ  ｃｕｒｒｅｎｔｓ）が発生し、金属の抵抗によってジュール熱（Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ）が発生する。本出願では、このような現象を通じた焼結工程を行うことができる。本出願では、このような方式を適用して金属フォームの焼結を短時間内に行うことができるので、工程性を確保することができる。また、上記のような方式によって、気孔度が高い薄膜形態であると共に機械的強度に優れた金属フォーム層を含む金属シートを製造することができるので、前記のような金属シートを用いて厚さが薄いと共に放熱効率に優れたヒートパイプを製造することができる。
【００５５】
誘導加熱によって焼結ステップを行う場合、電磁場を印加する条件は、グリーン構造体内の導電性磁性金属粒子の種類及び割合などによって決まるものであり、特に制限されない。例えば、前記誘導加熱は、コイルなどの形態に形成された誘導加熱器を用いて実施することができる。また、誘導加熱は、例えば、１００Ａ〜１，０００Ａ程度の電流を印加して行うことができる。前記印加される電流の大きさは、他の例示で、９００Ａ以下、８００Ａ以下、７００Ａ以下、６００Ａ以下、５００Ａ以下又は４００Ａ以下であってもよい。前記電流の大きさは、他の例示で、約１５０Ａ以上、約２００Ａ以上又は約２５０Ａ以上であってもよい。
【００５６】
誘導加熱は、例えば、約１００ｋＨｚ〜１，０００ｋＨｚの周波数で行うことができる。前記周波数は、他の例示で、９００ｋＨｚ以下、８００ｋＨｚ以下、７００ｋＨｚ以下、６００ｋＨｚ以下、５００ｋＨｚ以下又は４５０ｋＨｚ以下であってもよい。前記周波数は、他の例示で、約１５０ ｋＨｚ以上、約２００ｋＨｚ以上又は約２５０ｋＨｚ以上であってもよい。
【００５７】
前記誘導加熱のための電磁場の印加は、例えば、約１分〜１０時間の範囲内で行うことができる。前記印加時間は、他の例示で、約１０分以上、約２０分以上又は約３０分以上であってもよい。前記印加時間は、他の例示で、約９時間以下、約８時間以下、約７時間以下、約６時間以下、約５時間以下、約４時間以下、約３時間以下、約２時間以下、約１時間以下又は約３０分以下であってもよい。
【００５８】
上記で言及した誘導加熱条件、例えば、印加電流、周波数及び印加時間などは、上述したように導電性磁性金属粒子の種類及び割合などを考慮して変更できる。
【００５９】
前記焼結ステップは、上記で言及した誘導加熱のみによって行うか、前記誘導加熱、すなわち、電磁場の印加と共に適切な熱を印加しながら行うことができる。例えば、前記焼結ステップは、前記電磁場の印加と共に又は単独でグリーン構造体に外部の熱源を印加して行われてもよい。
【００６０】
すなわち、上述したように前記焼結は、適用された金属前駆体の状態、例えば、金属粉末の種類及び量やバインダーや分散剤の種類及び量などを考慮して、金属粉末が連結されて多孔性構造体が形成されながら前記バインダー及び分散剤などが除去されるように制御できる。
【００６１】
上記のような方式で第１金属シートの一面に金属フォームを形成した後、前記金属フォームが形成された第１金属シートと第２金属シートを、前記第１金属シート上の金属フォームが前記第２金属シートに向かうように対向配置し、第１及び第２金属基材の周辺部を結合してヒートパイプを製造することができる。この過程に対する模式図は、図３に示されている。
【００６２】
このとき、図３に示したように、前記第２金属基材の前記第１金属基材に向かった面にも金属フォームが形成されてもよいが、この第２金属シート上の金属フォームも、必要に応じて、上述した方式と同一の方式で形成することができる。
【００６３】
上記のような方式で金属シートの一面に形成された金属フォームは、必要に応じて、薄い厚さに製造された場合にも金属シートに対する優れた密着性と適切な気孔特性（気孔率及び気孔サイズ）を示すことができる。図１は、上記のような金属フォーム付着金属シート１０の例示であって、金属シート１１上に金属フォームである多孔質金属構造体１２が形成された形態を示す図である。
【００６４】
前記金属フォームは、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が約４０％〜９９％の範囲内であってもよい。言及したように、本出願の方法によると、均一に形成された気孔を含むと共に、気孔度と機械的強度を調節することができる。前記気孔度は、５０％以上、６０％以上、７０％以上、７５％以上又は８０％以上であるか、９５％以下又は９０％以下であってもよい。上記で気孔度は、金属フォームの密度を計算して、公知の方式で算出することができる。
【００６５】
前記金属フォームは、薄膜のフィルム又はシート状で存在してもよい。一つの例示で、金属フォームは、フィルム又はシート状であってもよい。このようなフィルム又はシート状の金属フォームは、厚さが、２，０００μｍ以下、１，５００μｍ以下、１，０００μｍ以下、９００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下又は約５５μｍ以下であってもよい。例えば、前記フィルム又はシート状の金属フォームの厚さは、約５μｍ以上、約１０μｍ以上、約１５μｍ以上、約２０μｍ以上、約３０μｍ以上、約４０μｍ以上、約５０μｍ以上、約１００μｍ以上、約１５０μｍ以上、約２００μｍ以上、約２５０μｍ以上、約３００μｍ以上、約３５０μｍ以上、約４００μｍ以上、約４５０μｍ以上又は約５００μｍ以上であってもよい。
【００６６】
前記金属フォームは、優れた機械的強度を有し、例えば、引張強度が、２．５ＭＰａ以上、３ＭＰａ以上、３．５ＭＰａ以上、４ＭＰａ以上、４．５ＭＰａ以上又は５ＭＰａ以上であってもよい。また、前記引張強度は、約１０ＭＰａ以下、約９ＭＰａ以下、約８ＭＰａ以下、約７ＭＰａ以下又は約６ＭＰａ以下であってもよい。このような引張強度は、例えば、常温でＫＳ  Ｂ  ５５２１により測定できる。
【００６７】
本出願のヒートパイプの製造方法では、図３に示したように、上記のような方式で製造された金属シート２枚を互いに対向するように位置させ、２枚の金属シートの周辺部を結合してパイプ形態に形成することでヒートパイプを製造することができる。上記で結合方式は特に制限されず、例えば、一般的な金属の溶接方式などを適用することができる。
【００６８】
金属フォーム層が内部に存在するように対向させた金属シートの周辺部を溶接することで、パイプ形態のヒートパイプを形成することができる。上述したステップによって形成された金属シートは、金属フォーム層の気孔度が高く、気孔サイズが小さく、薄型に製造することができるので、前記金属シートの周辺部を溶接する場合、放熱効率に優れると共に薄型であるヒートパイプを提供することができる。
【００６９】
本出願のパイプ形成ステップは、金属フォーム層が内部に存在するように対向させた前記２枚の金属シートの周辺部を溶接してパイプを形成するために、例えば、前記金属シートの周辺部をプレスするステップをさらに含んでいてもよい。金属シートの周辺部をプレスする方法は、特に制限されず、金属素材をプレスする公知された方式が用いられてもよい。金属シートの周辺部をプレスする工程によって溶接によりパイプを容易に形成することができる。
【００７０】
本出願のヒートパイプの製造方法は、薄型の金属シートを用いてヒートパイプを製造するため、厚さが薄いヒートパイプを提供することができる。本出願の上述した乾燥ステップ及び焼結ステップは、気孔度が高く、気孔サイズが小さいと共に薄型である金属シートを提供することができるので、上記のような金属シートを用いてヒートパイプを製造する場合、放熱性能に優れると共に厚さが薄いヒートパイプを製造することができる。本出願のヒートパイプの厚さの上限は、特に制限されるものではないが、例えば、０．８ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下又は０．３ｍｍ以下であってもよい。本出願のヒートパイプの厚さの下限は、特に制限されるものではないが、例えば、０．０６ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以上又は０．１ｍｍ以上であってもよい。
【発明の効果】
【００７１】
本出願は、必要に応じて、薄い厚さに形成される場合にも優れた放熱特性と耐久性を示すヒートパイプを製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】例示的な本出願の金属フォーム付着金属シートの形態を示す図である。
【図２】実施例で形成された金属フォームに対するＳＥＭ写真である。
【図３】本出願の製造方法を例示的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
以下、実施例及び比較例を通じて本出願を詳しく説明するが、本出願の範囲が下記実施例により限定されるものではない。
【００７４】
＜実施例１＞
第１金属シートの製造
平均粒径（Ｄ５０粒径）が約１０〜２０μｍ程度である銅（Ｃｕ）粉末を金属成分として用いてスラリーを製造した。分散剤としてエチレングリコール（ＥＧ）及びバインダーとしてエチルセルロース（ＥＣ）が４：５の重量の割合（ＥＧ：ＥＣ）で混合された混合物に、前記銅粉末を前記バインダーと銅粉末が約１０：１の重量の割合（Ｃｕ：ＥＣ）になるように混合してスラリーを製造した。前記スラリーを銅基材上にフィルム状にコーティングし、約１２０℃で約１時間の間乾燥して金属フォーム前駆体を形成した。このとき、コーティングされた金属フォーム前駆体の厚さは、約１００μｍ程度であった。前記前駆体が水素／アルゴンガス雰囲気の約１０００℃の温度で２時間の間維持されるように電気炉で外部熱源を印加して焼結を進行して銅フォームを製造した。製造されたシート状の銅フォームの気孔度は、約６５％程度であった。図２は、上記のように形成された銅基材上の金属フォーム層を示すＳＥＭ写真である。
【００７５】
第２金属シートの製造
分散剤としてエチレングリコールの代わりにテルピネオール（ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）を用い、バインダーとしてエチルセルロース（ＥＣ）の代わりにポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）を用いたこと以外は、第１金属シートの場合と同一にスラリーを製造した。スラリーを製造するときに、銅粉末、分散剤及びポリ酢酸ビニルの配合の割合は、重量基準で１：１：０．１（Ｃｕ：ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ：ＰＶＡｃ）にした。前記スラリーを銅基材上にフィルム状に約３０μｍレベルの厚さでコーティングし、第１金属シートの場合と同一に乾燥して銅基材上に金属フォーム前駆体を形成した。その後、前記第１金属シートの場合と同一の条件で焼結し、銅基材と一体化された銅フォームを形成した。前記製造された銅フォームの気孔度は、約６８％程度であり、銅基材と優れた密着力により一体化されていた。
【００７６】
ヒートパイプの製造
上記で製造された第１及び第２金属シートを互いの表面の金属フォーム層が対向するように配置し、図３に示したように、周辺部をプレス溶接してヒートパイプを製造した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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