[发明专利]冷却装置的管路结构、制造该管路结构的方法和用于连接管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于半导体装置和电子装置等的冷却装置的管路结构，本发明尤其涉及一种使用沸腾冷却系统的冷却装置的管路结构，在所述沸腾冷却系统中，热传输和热辐射通过制冷剂的蒸发和冷凝循环来执行，且涉及一种制造该管路结构的方法和一种用于连接管的方法。

背景技术

近年来，随着半导体装置和电子装置的高性能和高功能性的进展，来自这些装置的发热量增加。另一方面，半导体装置和电子装置的微型化已由于便携式装置的普及而增进。因为此背景，高度地要求具有高效率和小尺寸的冷却装置。使用传热和热辐射通过制冷剂的蒸发和冷凝循环来执行的沸腾冷却系统的冷却装置被期待作为用于半导体装置和电子装置的冷却装置，因为它不要求任何驱动单元，诸如泵。

使用沸腾冷却系统的冷却装置（在下文中也称为沸腾冷却装置）的实例在专利文献1中描述。在专利文献1中描述的沸腾冷却装置包括蒸发器，该蒸发器通过工作流体（诸如纯水和乙醇）的蒸发作用来吸收来自发热元件的热。沸腾冷却装置包括流动管道，该流动管道使工作流体在蒸发器和冷凝器之间循环，且沸腾冷却装置构造为使得流动管道可在多个点处弯曲。据说此构造使得流动管道可作为弹簧起作用且吸收施加到蒸发器和冷凝器的力。

然而，在专利文献1中描述的沸腾冷却装置中，由刚性金属制成的带有弹簧功能的金属管用作流动管道，且因此存在的问题是布置带有弯曲形状的流动管道的自由度是有限的。还存在的问题是，如果金属管的厚度降低到使其可自由弯曲的厚度，则机械强度不能维持，例如在弯曲过程中发生屈曲。此外，存在的问题是如果使用导电的制冷剂，则由于形成流动管道的金属和形成蒸发器或冷凝器的连接的金属之间的电势差而发生基于电化学作用的腐蚀（电腐蚀）。

另一方面，低沸点有机制冷剂经常用作沸腾冷却装置内的制冷剂，以改善半导体装置和电子装置的操作温度范围内的冷却性能。可通过使用有机材料（诸如树脂和橡胶）来获得柔性管。然而，如果使用由有机材料制成的管，则存在的问题是由于使用有机制冷剂的化学反应而使内部压力升高，且因此冷却性能由于制冷剂的沸点升高而降低。

专利文献2描述了一种解决此问题的技术。在专利文献2中描述的沸腾冷却装置包括容纳制冷剂流体的蒸发器容器、将蒸发的制冷剂冷凝的冷凝器和将蒸发器容器连接到冷凝器的单管，通过该单管，气体-液体以混合相流动。管具有耐腐蚀和抗渗透材料（诸如铝和不锈钢）的薄膜被蒸发到树脂制成的管的内壁上的结构。据说该结构使得管具有足够的刚性以维持管的形状而抵抗大气压力，且因此蒸发器容器和冷凝器的安装位置可自由地决定。

专利文献1：日本专利申请特开2006-125718（[0025]至[0044]段）。

专利文献2：日本专利申请特开1994-224337（[004]至[009]段）。

发明内容

本发明待解决的问题

如上所述，在所涉及的沸腾冷却装置内的管具有金属薄膜被蒸发到管的内表面上的结构。然而，制冷剂的蒸汽由于在树脂上蒸发的金属薄膜的表面粗糙度而再次在管的中部被冷凝且被液化。因此，使用这样的管的相关的沸腾冷却装置具有的问题是通过制冷剂输送的热量降低。

因此，在所涉及的沸腾冷却装置的管路结构中，存在的问题是如果管具有柔性则使冷却装置的冷却性能降低。

本发明的目的是提供一种冷却装置的管路结构、一种用于制造该管路结构的方法和一种用于连接管的方法，这解决了以上所述的问题：在使用沸腾冷却系统的冷却装置的管路结构中，如果管具有柔性则冷却装置的冷却性能降低。

解决问题的方法

根据本发明的示例性方面的冷却装置的管路结构包括第一管状部分，该第一管状部分带有中空部分，在冷却装置内使用的制冷剂流过该中空部分；其中，第一管状部分由金属材料制成；且第一管状部分的内表面的表面粗糙度小于或等于制冷剂的冷凝核的尺寸。

用于制造根据本发明的示例性方面的冷却装置的管路结构的方法包括如下步骤：将滚压过程应用于形成供在冷却装置内使用的制冷剂流过的中空部分的金属材料；通过滚压过程形成板状金属板材料，该金属板材料的表面粗糙度小于或等于制冷剂的冷凝核的尺寸；和将金属板材料弯曲为管并将两端接合。

用于连接根据本发明的示例性方面的管的方法包括如下步骤：在连接突出部内装配包括第一管状部分的管，该第一管状部分具有供在冷却装置内使用的制冷剂流过的、由金属材料制成的中空部分，且其内表面的表面粗糙度小于或等于制冷剂的冷凝核的尺寸；从管的外周向中央施加压力；和通过压力使形成第一管状部分的金属材料变形，且将金属材料牢固地附接到连接突出部。