[发明专利]散热部件及其制造方法

说明书

本申请基于并要求于2009年11月30日提交的申请号为2009-271445的在先日本专利申请的优先权，该申请的内容通过引用被全部包含于此。

技术领域

本文讨论的实施方式涉及散热部件及其制造方法。更具体地讲，该实施方式涉及诸如热管之类的用于冷却发热部件(诸如内置于个人计算机、电子设备中的CPU等)的散热部件及其制造方法。

背景技术

热管的优点在于，例如，热管可使用不含CFC的水作为工作流体(制冷剂)，而不需要额外功率。热管被广泛用作大功率半导体(半导体闸流管、二极管、功率模块等)、计算机服务器的MPU、机床的控制面板的密封机壳等的散热部件。热管越来越多地被用作内置于小型电子设备(例如笔记本PC)中的发热部件(半导体元件等，例如CPU，其需要高速运转并且具有高度集成的芯片，因此产生大量的热)的冷却部件。

热管被用于上述领域，随着电子设备的尺寸缩小，大小和直径小的热管得到日益广泛的应用。而且，一直优选使用平板式热管。这是因为平板式热管可容易地安装到要被冷却的部件(例如CPU)上，另外可获得大的接触表面。

对于热管的结构，在此之前已经提出了各种类型。在热管的基本结构中，通过从外部加热密封管的一端(加热部分)，封装在密封管内部的工作流体(通常为水)被蒸发(潜热吸收)，由此产生的蒸汽运动到位于所述管的另一端的低温部分。然后，蒸汽在该部分冷凝(潜热释放)，并且冷凝后的工作流体沿着所述管的内壁返回到所述加热部分。工作流体返回所沿着的部分(管的内壁)设置有被称作“芯(wick)”的毛细管结构。所述芯被配置为以下多种形式：金属线束、金属网、沟槽以及金属粉烧结体。

在前述各种形式中，沟槽式热管是主流。沟槽式热管在管材料自身的热阻(导热率)方面占有优势，但是由于其毛细管力低于其它类型，因此具有倾斜依赖性差的问题(即，通过倾斜的热管进行的热传导不够充分)。例如，在沟槽式热管内置于在使用时经常倾斜的笔记本PC中的情况下，沟槽式热管只能进行不充分的热传导，并且自身由于其低毛细管力而不能充分得到冷却。因此，无法得到充分冷却的效果。

为了解决这个问题，在近几年已经开发出烧结式金属热管(铜粉等烧结体被形成在管的内表面上)。由于具有高的毛细管力，烧结式金属热管被认为是针对倾斜依赖性的一个可能解决方案。

作为与这种传统领域相关的技术，例如，在以下专利文献1中描述了电绝缘热管。此外，以下专利文献2中描述了如下热管技术：在由铜或铜合金制成的容器内封装水作为热介质，并且在该容器与热介质的接触面上形成厚度为预定值以下的氧化膜。此外，引用以下专利文献3中描述的平板式热管作为例子。另外，在以下专利文献4中描述了与采用烧结金属的芯相关的技术的例子。此外，如以下专利文献5所述，存在这样的热管，该热管利用水作为工作流体，并且其内表面由Ni基合金形成并镀有Cu。

专利文献1：日本专利申请公开特开平4-98093

专利文献2：日本专利申请公开特开平9-113162

专利文献3：日本专利申请公开特开2009-180437

专利文献4：日本专利申请公开特开2007-56302

专利文献5：日本专利申请公开特开平7-90534

如上所述，采用烧结金属的传统芯结构使用铜粉作为待烧结的金属粉。这样，当铜粉被烧结时存在以下问题：

首先，问题之一在于设施成本高昂。这是因为对于由铜制成的热管，例如在惰性气体(例如，氮气或氩气)环境中烧结，这需要在高温(约900至1050℃)下进行。另外，在烧结过程中，管的材料(铜)容易引起晶粒粗化和不规则变形。因而带来另一个问题，即，之后难以执行弯曲处理和展平处理。

此外，还存在另一问题，即，由于使用的铜粉的平均颗粒尺寸大致相同，因此难以获得理想的芯层(具有高毛细管力和低流路阻力，使得工作流体能够容易地流过该流路的芯层)。具体地说，当铜粉的颗粒尺寸较小时，相邻的颗粒之间的间隙较小。因此，在这种情况下可获得高毛细管力，但是由于间隙较小，工作流体的循环性变差。而如果铜粉的颗粒尺寸较大，则相邻颗粒之间的间隙较大。因此，在这种情况下，工作流体循环性得到改善，但是不能获得高的毛细管力。