热输送设备制造方法和热输送设备 【技术领域】
本发明涉及一种通过工作流体的相变输送热量的热输送设备制造方法和热输送设备。 背景技术 为了冷却电子装置 ( 例如个人计算机 )， 目前使用的是吸收由电子装置产生的热 量并将热量输送到散热部分从而散热的冷却设备 ( 例如热导管 )。
在这种冷却设备中， 其中包含的工作流体由于吸收的热量而蒸发。蒸汽移动到低 温散热部分并凝结， 结果， 热量被发散。由此， 电子装置被冷却。
近年来， 随着电子装置等的小型化和厚度的减小， 电子装置中包括的 IC 等的发热 成为重要的问题。 作为解决该问题的手段， 需要具有高效率的小型化、 薄且低成本的冷却设 备。
专利文献 1 公开了一种扩散接合工艺， 其中对组成散热器的上盖和下盖进行扩 散接合。作为对扩散接合设置的条件， 给出了扩散接合温度、 压力和时间 ( 段落
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， 图 7-13)。
引用列表
专利文献
专利文献 1 ： 日本专利申请公开 No.2006-140435
发明内容 本发明要解决的问题
附带地， 为了增加冷却设备内部的密封性， 在扩散接合工艺中增大施加于冷却设 备的负荷是必要的。然而， 均匀地施加大的负荷是困难的。因此， 一些情况下， 施加于冷却 设备的负荷可能存在不均匀， 导致上盖和下盖的接合状态的不均匀， 结果， 可能削弱冷却设 备的密封性。
鉴于以上提到的情况， 本发明的目的是提供一种热输送设备制造方法和具有高密 封性并且是在扩散接合时不增加施加的负荷的情形下制造的热输送设备。
解决该问题的手段
为了达到上述目的， 根据本发明实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 使形成热 输送设备的容器的第一板的凸状接合表面与组成该容器的第二板的接合表面相对， 该热输 送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状接合表面形成围绕该容器的内部空间的 侧壁的一部分。
对第一板的接合表面执行到第二板的接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
向第一板环状地提供用于通过执行到第二板的接合表面的扩散接合而形成容器 的侧壁的部分的凸状接合表面。因为第一板的接合表面具有凸状形状， 所以在扩散接合工 艺中在第一板的接合表面和第二板的接合表面之间的接触区域变小。因此， 大的压力 ( 每
单位面积的负荷 ) 被施加于第一板的接合表面和第二板的接合表面， 并对第一板的接合表 面和第二板的接合表面通过高压执行扩散接合。结果， 可以在扩散接合时不增加所施加的 总负荷的情况下制造具有高密封性的热输送设备。
第一板可以包括多个凸状接合表面。
提供在第一板上的多个凸状接合表面通过高压与第二板的接合表面进行扩散接 合， 从而形成该容器的侧壁的一部分。用作侧壁的一部分的该多个凸状接合表面多重围绕 容器的内部空间， 由此可以降低泄漏故障率。
扩散接合工艺可以使多个凸状接合表面变形。
在扩散接合工艺中施加的高压使形成容器的侧壁的一部分的凸状接合表面的宽 度增大。结果， 可以提高热输送设备的密封性。
变形的多个凸状接合表面可以具有 100μm 至 1cm 的总宽度。
制造热输送设备的方法还可以包括通过机械抛光、 刻蚀和模制工艺之一形成凸状 接合表面。
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专利文献 1 ： 日本专利申请公开 No.2006-140435
发明内容 本发明要解决的问题
附带地， 为了增加冷却设备内部的密封性， 在扩散接合工艺中增大施加于冷却设 备的负荷是必要的。然而， 均匀地施加大的负荷是困难的。因此， 一些情况下， 施加于冷却 设备的负荷可能存在不均匀， 导致上盖和下盖的接合状态的不均匀， 结果， 可能削弱冷却设 备的密封性。
鉴于以上提到的情况， 本发明的目的是提供一种热输送设备制造方法和具有高密 封性并且是在扩散接合时不增加施加的负荷的情形下制造的热输送设备。
解决该问题的手段
为了达到上述目的， 根据本发明实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 使形成热 输送设备的容器的第一板的凸状接合表面与组成该容器的第二板的接合表面相对， 该热输 送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状接合表面形成围绕该容器的内部空间的 侧壁的一部分。
对第一板的接合表面执行到第二板的接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
向第一板环状地提供用于通过执行到第二板的接合表面的扩散接合而形成容器 的侧壁的部分的凸状接合表面。因为第一板的接合表面具有凸状形状， 所以在扩散接合工 艺中在第一板的接合表面和第二板的接合表面之间的接触区域变小。因此， 大的压力 ( 每
单位面积的负荷 ) 被施加于第一板的接合表面和第二板的接合表面， 并对第一板的接合表 面和第二板的接合表面通过高压执行扩散接合。结果， 可以在扩散接合时不增加所施加的 总负荷的情况下制造具有高密封性的热输送设备。
第一板可以包括多个凸状接合表面。
提供在第一板上的多个凸状接合表面通过高压与第二板的接合表面进行扩散接 合， 从而形成该容器的侧壁的一部分。用作侧壁的一部分的该多个凸状接合表面多重围绕 容器的内部空间， 由此可以降低泄漏故障率。
扩散接合工艺可以使多个凸状接合表面变形。
在扩散接合工艺中施加的高压使形成容器的侧壁的一部分的凸状接合表面的宽 度增大。结果， 可以提高热输送设备的密封性。
变形的多个凸状接合表面可以具有 100μm 至 1cm 的总宽度。
制造热输送设备的方法还可以包括通过机械抛光、 刻蚀和模制工艺之一形成凸状 接合表面。
根据本发明的另一个实施例的制造热输送设备的方法可以包括 ： 使形成热输送设 备的容器的第一板的凸状接合表面与框架构件的第一接合表面相对， 该框架构件形成围绕 该容器的内部空间的侧壁， 该热输送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状接合 表面形成该侧壁的一部分。
使形成该容器的第二板的接合表面与该框架构件的第二接合表面相对， 第二接合 表面位于第一接合表面的相反侧。
对第一板的接合表面执行到第一接合表面的扩散接合， 并且对第二板的接合表面 执行到第二接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
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专利文献 1 ： 日本专利申请公开 No.2006-140435
发明内容 本发明要解决的问题
附带地， 为了增加冷却设备内部的密封性， 在扩散接合工艺中增大施加于冷却设 备的负荷是必要的。然而， 均匀地施加大的负荷是困难的。因此， 一些情况下， 施加于冷却 设备的负荷可能存在不均匀， 导致上盖和下盖的接合状态的不均匀， 结果， 可能削弱冷却设 备的密封性。
鉴于以上提到的情况， 本发明的目的是提供一种热输送设备制造方法和具有高密 封性并且是在扩散接合时不增加施加的负荷的情形下制造的热输送设备。
解决该问题的手段
为了达到上述目的， 根据本发明实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 使形成热 输送设备的容器的第一板的凸状接合表面与组成该容器的第二板的接合表面相对， 该热输 送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状接合表面形成围绕该容器的内部空间的 侧壁的一部分。
对第一板的接合表面执行到第二板的接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
向第一板环状地提供用于通过执行到第二板的接合表面的扩散接合而形成容器 的侧壁的部分的凸状接合表面。因为第一板的接合表面具有凸状形状， 所以在扩散接合工 艺中在第一板的接合表面和第二板的接合表面之间的接触区域变小。因此， 大的压力 ( 每
单位面积的负荷 ) 被施加于第一板的接合表面和第二板的接合表面， 并对第一板的接合表 面和第二板的接合表面通过高压执行扩散接合。结果， 可以在扩散接合时不增加所施加的 总负荷的情况下制造具有高密封性的热输送设备。
第一板可以包括多个凸状接合表面。
提供在第一板上的多个凸状接合表面通过高压与第二板的接合表面进行扩散接 合， 从而形成该容器的侧壁的一部分。用作侧壁的一部分的该多个凸状接合表面多重围绕 容器的内部空间， 由此可以降低泄漏故障率。
扩散接合工艺可以使多个凸状接合表面变形。
在扩散接合工艺中施加的高压使形成容器的侧壁的一部分的凸状接合表面的宽 度增大。结果， 可以提高热输送设备的密封性。
变形的多个凸状接合表面可以具有 100μm 至 1cm 的总宽度。
制造热输送设备的方法还可以包括通过机械抛光、 刻蚀和模制工艺之一形成凸状 接合表面。
根据本发明的另一个实施例的制造热输送设备的方法可以包括 ： 使形成热输送设 备的容器的第一板的凸状接合表面与框架构件的第一接合表面相对， 该框架构件形成围绕 该容器的内部空间的侧壁， 该热输送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状接合 表面形成该侧壁的一部分。
使形成该容器的第二板的接合表面与该框架构件的第二接合表面相对， 第二接合 表面位于第一接合表面的相反侧。
对第一板的接合表面执行到第一接合表面的扩散接合， 并且对第二板的接合表面 执行到第二接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
使第一板的接合表面与框架构件的第一接合表面相对的工艺以及使第二板的接 合表面与框架构件的第二接合表面相对的工艺可以同时执行， 或者可以顺序地执行。
第二板的接合表面被形成为凸状以形成该侧壁的一部分。
以这种结构， 在第一板与框架构件之间以及在第二板与框架构件之间的扩散接合 通过高压执行， 而无需增加在扩散接合工艺中施加的负荷。
根据本发明的另一个实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 使形成热输送设备的 容器的第一板的接合表面与框架构件的凸状第一接合表面相对， 该框架构件形成围绕该容 器的内部空间的侧壁， 该热输送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状第一接合 表面形成该侧壁的一部分。
使形成该容器的第二板的接合表面与该框架构件的第二接合表面相对， 第二接合 表面位于第一接合表面的相反侧。
对第一板的接合表面执行到第一接合表面的扩散接合， 并且对第二板的接合表面 执行到第二接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
框架构件的第二接合表面可以被形成为凸状以形成侧壁的一部分。
， 图 7-13)。
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专利文献 1 ： 日本专利申请公开 No.2006-140435
发明内容 本发明要解决的问题
附带地， 为了增加冷却设备内部的密封性， 在扩散接合工艺中增大施加于冷却设 备的负荷是必要的。然而， 均匀地施加大的负荷是困难的。因此， 一些情况下， 施加于冷却 设备的负荷可能存在不均匀， 导致上盖和下盖的接合状态的不均匀， 结果， 可能削弱冷却设 备的密封性。
鉴于以上提到的情况， 本发明的目的是提供一种热输送设备制造方法和具有高密 封性并且是在扩散接合时不增加施加的负荷的情形下制造的热输送设备。
解决该问题的手段
为了达到上述目的， 根据本发明实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 使形成热 输送设备的容器的第一板的凸状接合表面与组成该容器的第二板的接合表面相对， 该热输 送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状接合表面形成围绕该容器的内部空间的 侧壁的一部分。
对第一板的接合表面执行到第二板的接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
向第一板环状地提供用于通过执行到第二板的接合表面的扩散接合而形成容器 的侧壁的部分的凸状接合表面。因为第一板的接合表面具有凸状形状， 所以在扩散接合工 艺中在第一板的接合表面和第二板的接合表面之间的接触区域变小。因此， 大的压力 ( 每
单位面积的负荷 ) 被施加于第一板的接合表面和第二板的接合表面， 并对第一板的接合表 面和第二板的接合表面通过高压执行扩散接合。结果， 可以在扩散接合时不增加所施加的 总负荷的情况下制造具有高密封性的热输送设备。
第一板可以包括多个凸状接合表面。
提供在第一板上的多个凸状接合表面通过高压与第二板的接合表面进行扩散接 合， 从而形成该容器的侧壁的一部分。用作侧壁的一部分的该多个凸状接合表面多重围绕 容器的内部空间， 由此可以降低泄漏故障率。
扩散接合工艺可以使多个凸状接合表面变形。
在扩散接合工艺中施加的高压使形成容器的侧壁的一部分的凸状接合表面的宽 度增大。结果， 可以提高热输送设备的密封性。
变形的多个凸状接合表面可以具有 100μm 至 1cm 的总宽度。
制造热输送设备的方法还可以包括通过机械抛光、 刻蚀和模制工艺之一形成凸状 接合表面。
根据本发明的另一个实施例的制造热输送设备的方法可以包括 ： 使形成热输送设 备的容器的第一板的凸状接合表面与框架构件的第一接合表面相对， 该框架构件形成围绕 该容器的内部空间的侧壁， 该热输送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状接合 表面形成该侧壁的一部分。
使形成该容器的第二板的接合表面与该框架构件的第二接合表面相对， 第二接合 表面位于第一接合表面的相反侧。
对第一板的接合表面执行到第一接合表面的扩散接合， 并且对第二板的接合表面 执行到第二接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
使第一板的接合表面与框架构件的第一接合表面相对的工艺以及使第二板的接 合表面与框架构件的第二接合表面相对的工艺可以同时执行， 或者可以顺序地执行。
第二板的接合表面被形成为凸状以形成该侧壁的一部分。
以这种结构， 在第一板与框架构件之间以及在第二板与框架构件之间的扩散接合 通过高压执行， 而无需增加在扩散接合工艺中施加的负荷。
根据本发明的另一个实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 使形成热输送设备的 容器的第一板的接合表面与框架构件的凸状第一接合表面相对， 该框架构件形成围绕该容 器的内部空间的侧壁， 该热输送设备通过利用工作流体的相变输送热量， 该凸状第一接合 表面形成该侧壁的一部分。
使形成该容器的第二板的接合表面与该框架构件的第二接合表面相对， 第二接合 表面位于第一接合表面的相反侧。
对第一板的接合表面执行到第一接合表面的扩散接合， 并且对第二板的接合表面 执行到第二接合表面的扩散接合， 以形成该容器。
框架构件的第二接合表面可以被形成为凸状以形成侧壁的一部分。
根据本发明的另一个实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 层叠夹具部分、 第一 板以及第二板， 以使形成热输送设备的容器的第一板的接合表面与形成该容器的第二板的 接合表面相对， 并使该夹具部分的环形凸状部分从第一板的接合表面的相反侧朝向第一 板， 该热输送设备通过利用工作流体的相变来输送热量， 该凸状第一接合表面形成该侧壁的一部分。
通过在层叠方向上向该夹具部分、 第一板以及第二板施加负荷， 将第一板的接合 表面通过该凸状部分形成为凸状， 以使第一板的接合表面被形成为围绕该容器的内部空间 的侧壁的一部分。
利用该负荷执行第一板的接合表面到第二板的接合表面的扩散接合， 以形成该容 器。
将高压通过夹具部分的环形凸状部分施加于第一板的接合表面， 并使第一板的接 合表面形成为凸状以用作容器的侧壁的一部分。此外， 将第一板的接合表面和第二板的接 合表面通过高压进行扩散接合。
根据本发明的另一个实施例的制造热输送设备的方法包括 ： 通过使板弯曲而使毛 细管构件夹在板的第一部分和第二部分之间， 该板形成通过利用工作流体的相变输送热量 的热输送设备的容器， 该毛细管构件向该工作流体施加毛细管作用力。
使形成在第一部分上的凸状接合表面与第二部分的接合表面相对， 以形成围绕该 容器的内部空间的侧壁的一部分。
对第一部分的接合表面执行到第二部分的接合表面的扩散接合， 以形成该容器。 利用这种结构， 由于使一个板弯曲以形成容器， 减少了部件的数量， 这可以降低成 本。进一步地， 在容器由多个部件组成的情况下， 这些部件的预定的定位精度是必要的。但 是， 在本实施例中， 这样的高定位精度不是必要的。
根据本发明的一个实施例的热输送设备包括容器和工作流体。
该容器具有围绕内部空间的侧壁， 并且包括第一板和第二板， 第一板具有凸状接 合表面以形成该侧壁的一部分， 第二板通过扩散接合被接合到该凸状接合表面。
该工作流体通过在该容器中的相变输送热量。
在根据本发明的另一个实施例的热输送设备中， 容器具有围绕内部空间的侧壁并 包括第一板、 框架构件和第二板。
第一板具有凸状接合表面以形成该侧壁的一部分。
该框架构件具有通过扩散接合被接合到该凸状接合表面的第一接合表面。
第二板通过扩散接合被接合到第二接合表面， 第二接合表面位于该框架构件的第 一接合表面的相反侧。
第二板可以具有凸状接合表面以形成该侧壁的一部分， 该凸状接合表面通过扩散 接合被接合到该框架构件的第二接合表面。
发明的效果
如上所述， 根据本发明， 可以在扩散接合的时候不增加施加的总负荷而制造具有 高密封性的热输送设备。
附图说明
[ 图 1] 示出根据第一实施例的热输送设备的示意性截面图。 [ 图 2] 示出根据第一实施例的热输送设备的示意性分解透视图。 [ 图 3] 图 1 所示的热输送设备的局部放大图。 [ 图 4] 阐释根据第一实施例的制造热输送设备的方法的图示。[ 图 5] 各示出了在上板构件的凸状接合表面和框架构件的接合表面之间的接触 区域 Z 的示意图。
[ 图 6] 阐释假定用于模拟的具有空隙的热输送设备的示意性截面图。
[ 图 7] 通过执行泄露速率与泄露通道的关系的模拟而获得的曲线图。
[ 图 8] 阐释根据第二实施例的制造热输送设备的方法的图示。
[ 图 9] 阐释作为比较对象的制造热输送设备的方法的图示。
[ 图 10] 阐释在将两个构件进行扩散接合的情况下的接合工艺的曲线图。
[ 图 11] 示出温度为常数时压力、 接合率以及提供最大贡献率的接合机制之间的 关系的曲线图。
[ 图 12] 阐释根据第三实施例的制造热输送设备的方法的图示。
[ 图 13] 阐释根据第四实施例的制造热输送设备的方法的图示， 其中使用了夹具 部分。
[ 图 14] 阐释根据第五实施例的制造热输送设备的方法的图示。
[ 图 15] 各示出了凸状接合表面的具体形状的示例的图示。
[ 图 16] 各示出了本发明实施例的变形例的图示。 [ 图 17] 示出根据第一实施例的热输送设备的示意性截面图， 其中热源被配置在 接近于气相端的一侧。
[ 图 18] 示出根据本发明的其他实施例的热输送设备的透视图。
[ 图 19] 沿图 18 中线 A-A 截取的热输送设备的截面图。
[ 图 20] 形成图 18 所示的热输送设备的容器的板构件的展开图。
[ 图 21] 示出根据其他实施例的制造热输送设备的方法的图示。
[ 图 22] 用于阐释根据变形例的热输送设备的板构件的展开图。
[ 图 23] 示出根据本发明的其他实施例的热输送设备的透视图。
[ 图 24] 沿图 23 中线 A-A 截取的热输送设备的截面图。
[ 图 25] 形成根据其他实施例的热输送设备的容器的板构件的展开图。
具体实施方式
在下文中， 将参考附图描述本发明的实施例。
[ 根据第一实施例的热输送设备 ]
图 1 为示出根据本发明的第一实施例的热输送设备的示意性截面图。图 2 为其分 解透视图， 图 3 为示出图 1 的附图标记 X 和 Y 的放大视图。图 1 的截面图为沿热输送设备 100 的长度方向截取的截面图。在下文中， 截取截面图所沿的方向保持不变 .
热输送设备 100 包括容器 4 和提供在容器 4 中的毛细管构件 5。容器 4 由上板构 件 1、 框架构件 2 和下板构件 3 组成。框架构件 2 形成围绕容器 4 的内部空间的侧壁。
在容器 4 中， 密封着通过相变输送热量的工作流体 ( 未示出 )， 并提供了向工作流 体施加毛细管作用力的毛细管构件 5。毛细管构件 5 包括第一网孔层 6 以及层叠在第一网 孔层 6 上的第二网孔层 7。第二网孔层 7 由比第一网孔层 6 中的网孔更疏松的网孔组成。
作为工作流体， 使用纯水、 乙醇、 氟氯碳化合物的替代物等。
作为组成容器 4 的上板构件 1、 框架构件 2 以及下板构件 3 的材料， 典型地使用铜。除此以外， 镍、 铝、 不锈钢等均可被使用。上板构件 1 和下板构件 3 的厚度典型地设置 为 0.1mm 到 0.8mm。框架构件 2 的厚度典型地设置为 0.1mm 到 0.25mm， 并且如图 2 所示， 它 的宽度典型地设置为 2mm 到 1cm。材料和数值不限于本文给出的作为典型实例的那些。对 于以下叙述也同样如此。
如图 2 所示， 第一网孔层 6 和第二网孔层 7 由一个或更多个各具有由金属细线形 成的方格状网孔的网孔构件 8 以层叠方式形成。在本实施例中， 层叠二到五个网孔构件 8 作为第一网孔层 6， 而且在第一网孔层 6 之上层叠一个网孔构件 8 作为第二网孔层 7。多个 网孔构件 8 通过铜焊、 以粘着剂接合或镀敷工艺等方式层叠。每一网孔构件 8 的厚度典型 地设置为 0.02mm 到 0.05mm。
在热输送设备 100 的非工作期间， 在第一网孔层 6 和第二网孔层 7 中， 工作流体主 要被具有较大毛细管作用力的第一网孔层 6 所吸引并保留在其中。
作为毛细管构件 5， 可以使用除网孔层外的构件。例如， 可以使用一束多支线。然 而， 可以使用任何构件， 只要毛细管作用力能够被施加于工作流体。此外， 毛细管构件 5 可 能无法用作工作流体在气相中的流径 (flow path)。也就是说， 在容器 4 的厚度方向上， 毛 细管构件 5 可以配置在容器 4 的内部空间中从底面向上直到一半的高度， 且毛细管构件 5 可能无法配置在例如另一半中。 如图 3 所示， 上板构件 1 和下板构件 3 分别具备凸状接合表面 1a 和 3a。接合表面 1a 和 3a 是通过机械抛光、 刻蚀或模制工艺等形成的。 作为刻蚀， 使用例如 RIE( 反应离子刻 蚀 ) 和使用化学试剂 ( 例如， 硫酸和过氧化氢水 ) 的干法刻蚀的刻蚀技术。此外， 作为模制 工艺， 使用冲压工艺或浇铸工艺等。利用这些技术， 可以削减热输送设备 100 的制造成本。
将描述热输送设备 100 的操作。 在热输送设备 100 的热量吸收部分 V( 见图 1) 中， 液相工作流体接收来自例如电路设备的热源 10 的热量， 并因此蒸发。气相工作流体主要通 过第二网孔层 7 移动到散热部分 W， 并且在散热部分 W 中发散出热量而凝结。 液相工作流体 受到第一网孔层 6 的毛细管作用力， 移动到热量吸收部分 V， 并且接收来自热源 10 的热量而 再次蒸发。这一循环的重复使热源 10 被冷却。
应当注意到， 在图 1 中， 示出了热源 10 被配置在热输送设备 100 中更接近液相侧 的一侧， 也就是更接近第一网孔层 6 的一侧的示例。然而， 由于热输送设备 100 具有薄板的 形状， 即使当热源 10 可能被配置在更接近热输送设备 100 中气相侧的一侧 ( 也就是， 例如 更接近图 17 所示的第二网孔层 7 的一侧 ) 时， 热输送设备 100 也可以发挥出高的热输送性 能。
[ 热输送设备 100 的制造方法 ]
图 4 为用于阐释热输送设备 100 的制造方法的图示。 如图 4(A) 所示， 例如， 下板构 件 3 被置于接合装置的台上 ( 未示出 )， 框架构件 2 和毛细管构件 5 被置于下板构件 3 上， 并且上板构件 1 被置于框架构件 2 上。在这种情况下， 上板构件 1 的凸状接合表面 1a 与被 接合到上板构件 1 的框架构件 2 的接合表面 21 相对。进一步地， 下板构件 3 的凸状接合表 面 3a 与被接合到下板构件 3 的框架构件 2 的接合表面 23 相对。
图 5(A) 为示出了在图 4(A) 中的上板构件 1 的凸状接合表面 1a 和框架构件 2 的 接合表面 21 彼此相对的时候， 接合表面 1a 与接合表面 21 的接触区域 Z 的示意图。接合表 面 3a 与接合表面 23 的接触区域与此相似。如图 5(A) 所示， 接合表面 1a 被形成为凸状形
状， 由此使得接合表面 1a 和接合表面 21 的接触区域 Z 可以做得更小。
如图 4(B) 所示， 在加热上板构件 1、 框架构件 2 和下板构件 3 的同时， 总负荷 F 被 均匀地从上板构件 1 一侧和下板构件 3 一侧施加。通过这种操作， 接合表面 1a 和 3a 被扩 散接合到框架构件 2。分别在上板构件 1 和下板构件 3 上环状地提供接合表面 1a 和 3a( 见 图 2 的附图标记 3a)。接合表面 1a 和 3a 与框架构件 2 扩散接合， 从而形成容器 4 的侧壁的 一部分。
图 5(B) 是示出在图 4(B) 中已经经过扩散接合的接合表面 1a 和接合表面 21 的接 触区域 Z 的示意图。如图 5(B) 所示， 在图 4(B) 所示的扩散接合工艺中， 接合表面 1a 发生 变形， 从而增加了宽度。结果， 热输送设备 100 的密封性得到增强。
如参考图 5(A) 而描述的， 通过使接合表面 1a 成型为凸状的形状， 接合表面 1a 与 接合表面 21 的接触区域 Z 可以做得更小。因此， 施加于接合表面 1a 和 21 的压力 ( 每单位 面积的负荷 ) 增加了， 由此， 接合表面 1a 和 21 通过高压被扩散接合。以同样的方式， 接合 表面 3a 和 23 也通过高压被扩散接合。结果， 在如图 4(B) 所示的扩散接合工艺中， 可以在 不增加总负荷 F 的情况下制造具有高密封性的热输送设备 100。
在这个实施例中， 上板构件 1 和下板构件 3 分别具有凸状接合表面 1a 和 3a， 但是 接合表面的形状不局限于此。上板构件 1 和下板构件 3 之一具有凸状接合表面的结构也可 以提供本实施例以上所述的特定效果。
基于以下模拟， 本发明的发明人研究了变形的接合表面 1a 和 3a 的宽度。
图 6 为用于阐释为模拟而假定的具有空隙的热输送设备的示意性截面图。在下文 中， 毛细管构件未示出在该图中。
热输送设备 900 包括由上板构件 901 和船形的下板构件 903 组成的容器 904。在 上板构件 901 和下板构件 903 的接合部分上， 形成直径被设置为 d(nm) 的圆柱体形状的空 隙 950。模拟由于空隙 950 而产生的泄露速率。空隙 950 的长度等于侧壁的宽度 b， 并被设 置为泄露通道 b。
图 7 为通过执行泄露速率与泄露通道 b 的关系的模拟而获得的曲线图。容器 904 的内部空间的压力被设置为 0.03 大气压， 几乎与 25℃的水的蒸气压相同。容器 904 的外 部为一个大气压。在这些条件下， 在空隙 950 的直径 d 被设置为 100nm、 10nm 和 1nm 的情况 下， 对泄露速率进行模拟。设置为直径 d 的值 100nm 是基于一般构件的由其表面粗糙导致 的不均匀的平均高度的实测值的数值， 其用于制造热输送设备。 也就是说， 在这种情况的模 拟中， 具有 100nm 的直径 d 的空隙是被假定为由于接合表面 911 和接合表面 931 的表面粗 糙而导致的空隙。
当泄露速率等于或低于 1.00 ＊ 10-10Pa·m3/sec( 即一般 He 泄露检测器的测量极 限 ) 时， 判断未造成泄漏。具有小的分子直径和小的重量的 He 的泄露速率在等于或小于 1.00 ＊ 10-10Pa·m3/sec 的范围内， 热输送设备 900 的密封性不会被损害。
如图 7 的曲线图所示， 在泄露通道 b 在 100μm 到 10000μm(1cm) 范围内， 泄露 -10 3 速率变得小于 1.00 ＊ 10 Pa·m /sec( 由虚线围绕的区域 )。也就是说， 当泄露通道 b 为 100μtm 到 1cm 时， 热输送设备 900 的密封性不会被损害。
针对热输送设备 100 考虑以上情况。假定在图 4(B) 的扩散接合工艺中， 由于接合 表面 1a 和接合表面 21 的粗糙而在上板构件 1 的接合表面 1a 与框架构件 2 的接合表面 21的接合部分上产生空隙 ( 具有 100nm 的直径 d 的空隙 )。然而， 如果在扩散接合工艺中变形 的接合表面 1a 的宽度为 100μm 到 1cm， 则产生的空隙的泄漏路径也为 100μm 到 1cm， 从而 防止热输送设备 100 的密封性受到损害。
进一步地， 在图 4(B) 所示的扩散接合工艺中， 由于高压被施加于接合表面 1a 和 21， 认为由接合表面 1a 和 21 的表面粗糙导致的不均匀的高度变得较小， 这也可以减小由表 面的粗糙导致的空隙的直径 d。在这种情况下， 泄露速率变小。因此， 通过具有在上述提到 范围内的宽度的接合表面 1a， 热输送设备 100 的密封性得以充分地保持。
以上所述没有将接合表面 1a 的宽度限制在上述范围内的意图。宽度可以被酌情 设置在使得热输送设备 100 的密封性得以保持的范围内。
接下来， 将描述在根据本发明的实施例的制造热输送设备的方法的扩散接合工艺 中总负荷和压力之间的关系。
[ 根据第二实施例的制造热输送设备的方法 ]
图 8 为用于阐释根据本发明第二实施例的制造热输送设备的方法的图示。如图 8(A) 所示， 在热输送设备 200 的船形下板构件 203 上， 放置具有凸状接合表面 201a 的上板 构件 201。图 8(B) 示意性地示出了接合表面 201a 与下板构件 203 的接合表面 231 的接触 区域 Z。 图 9 为用于阐释作为比较对象的制造热输送设备的方法的图示。如图 9(A) 所示， 在热输送设备 1000 的下板构件 1003 上， 放置具有非凸状形状接合表面 1011 的上板构件 1001。图 9(B) 示意性地示出了接合表面 1011 与下板构件 1003 的接合表面 1031 的接触区 域 Z。
这里， 图 8(B) 所示的接合表面 231 的尺寸与图 9(B) 所示的接合表面 1031 的尺 寸被设置为相同， 并且在短边方向的尺寸 f、 在长度方向的尺寸 e 以及尺寸 g 被分别设置为 5cm、 20cm 和 5mm。此外， 图 8(B) 所示的接触区域 Z 的宽度 j 被设置为 100μm。在这种情况 下， 热输送设备 200 中接合表面 201a 与接合表面 231 的接触区域 Z 的面积为 0.5cm2， 热输 2 送设备 1000 中接合表面 1011 与接合表面 1031 的接触区域 Z 的面积为 24cm 。这些数值是 为了方便解释而设置， 并不限制热输送设备 200 的尺寸。
100kgf 的总负荷同等地施加于热输送设备 200 和 1000。结果， 施加于接合表面 2 201a 和 231 的压力变为 200kgf/cm (20MPa)， 且施加于接合表面 1011 和 1031 的压力变为 2 4.2kgf/cm (0.42MPa)。也就是说， 根据本实施例， 热输送设备 200 的容器 204 通过较高的 压力扩散接合形成， 由此使得密封性变得更高。 此外， 可以防止由扩散接合工艺中产生的空 隙导致的成品率的降低。
为了像容器 204 的情况那样通过较高的压力 (20MPa) 形成作为比较对象的热输送 设备 1000 的容器 1004， 必须将 50 倍于 100kgf( 即大约 5tf) 的总负荷施加到上板构件 1001 和下板构件 1003。然而， 均匀地施加大的负荷是困难的， 所以施加于上板构件 1001 和下板 构件 1003 的负荷可能存在不均匀性。如果存在不均匀性， 则在上板构件 1001 和下板构件 1003 之间的接合状态也变得不均匀， 其可能损害热输送设备 1000 的密封性。此外， 还带来 了用于产生大负荷的装置的成本问题。
在容器如在热输送设备 1000 中那样通过使用较低的压力扩散接合形成的情况 下， 扩散接合花费的时间比较长。然而， 根据本发明实施例的制造热输送设备的方法中， 用
于扩散接合的时间可以得到节省。接下来将描述这一点。
图 10 为 阐 释 在 两 个 构 件 被 扩 散 接 合 的 情 况 下 的 接 合 工 艺 的 曲 线 图 ( 参 见 Nishiguchi 等著述的， Analysis of the Solid State Bonding Process by the Diagrams of Bonding Mechanisms(1996)， Collection of Papers of Japan Welding Society， p.311 到 p.316， vol.4)。使用铜作为被扩散接合的两个构件。由于铜的表面粗糙而导致的不均 匀的间距 L 和高度 h00 被设置为常数。
图 10 所示的 S0 表示在压力 P0 和温度 T0 下扩散接合的起始点 ( 接合率 0％ )。扩 散接合自 S0 沿着垂直延伸的线 1 前进并终止于 S3( 接合率 100％ )。
进一步地， 图 10 的曲线图示出了塑性变形接合区域、 蠕变变形接合区域和扩散接 合区域这三个区域。将说明这三个区域。
扩散接合的接合机制被粗略地分为三种机制 ： 塑性变形接合机制、 蠕变变形接合 机制和扩散接合机制。塑性变形接合机制和蠕变变形接合机制指的是在接合表面附近施 与机械应力， 从而造成接合表面变形和互相紧密接触的机制。塑性变形接合机制是仅仅在 接合开始的时候起作用的机制， 而蠕变变形接合机制是在其后的接合工艺期间起作用的机 制。扩散接合机制是使接合表面通过原子扩散而彼此接合的机制。这些接合机制各自单独 地为扩散接合的接合工艺过程作出贡献。 图 10 所示的各区域每个表示在该区域中对扩散接合的接合过程作出最大贡献的 接合机制。例如， 在当如上所述的线 l 上的点处于蠕变变形接合区域内的情况下， 对接合过 程作出最大贡献的接合机制是蠕变变形接合机制。
S1 是边界面 I 上的点。边界面 I 表示塑性变形接合机制的结束。在边界面 I 之 上的区域内， 扩散接合是通过蠕变变形接合机制和扩散接合机制来推进的。S2 在边界面 II 上， 其表示蠕变变形接合机制和扩散接合机制的贡献率分别是 50％。据此， 在压力 P0 和温 度 T0 下， 扩散接合以塑性变形接合机制 (S0-S1)、 蠕变变形接合机制 (S1-S2) 以及扩散接合机 制 (S2-S3) 推进， 这些接合机制以这一次序提供最大贡献率。如图 10 所示， 当温度 T 是常数 时， 随着用于扩散接合的压力 P 变得更大， 扩散接合推进， 同时经过蠕变变形接合区域的较 大部分。当通过小的压力 P 推进时， 同时扩散接合经过曲线 m 左边的区域， 蠕变变形接合机 制的贡献率小。
图 11 是示出在温度被设置为常数的情况下， 压力、 接合率以及提供最大贡献率的 接合机制之间的关系的曲线图。图 11 示出了表示自接合开始起相同的经过时间 t 的曲 线 ( 在下文中称为等时线 )， 以及表示蠕变变形接合机制和扩散接合机制的贡献率的曲线。 温度 T 以及经过扩散接合的铜的表面的不均匀的高度 h00 和间距 L 为常数， 被分别设置为 1023K、 0.5μm 和 5μm。
如图 11 所示， 随着压力 P 变得更高等时线上升， 说明压力 P 越高， 在相同的经过时 间 t 接合率越大。换句话说， 通过使用高压 P 扩散接合在较短的时间内得以推进， 其中经过 蠕变变形接合区域的较大部分。这样， 可以发现， 通过在如上所述的制造热输送设备 200 的 方法中使用高压 (20MPa)， 扩散接合可以在短时间内得以推进。
[ 根据第三实施例的制造热输送设备的方法 ]
图 12 为用于阐释根据本发明第三实施例的制造热输送设备的方法的图示。在根 据本实施例的热输送设备 300 中， 多个凸状接合表面被提供在上板构件 301 和下板构件 303
上。如图 12(A) 所示， 凸状接合表面 301a 和 301b 被提供在上板构件 301 上， 而凸状接合表 面 303a 和 303b 被提供在下板构件 303 上。图 12(B) 为示出了接合表面 301a 与框架构件 302 的接触区域 Z1 以及接合表面 301b 与框架构件 302 的接触区域 Z2 的图示。接触区域 Z1 被接触区域 Z2 围绕。
接合表面 301a 和 301b 通过高压被扩散接合到框架构件 302， 从而形成容器 304 的 侧壁的一部分。用作该侧壁的一部分的接合表面 301a 和 301b 多重围绕容器 304 的内部空 间， 使泄漏故障的百分比降低。这也适用于接合表面 303a 和 303b。
接合表面 301a 和 301b 在扩散接合工艺过程中变形， 而且其宽度分别增大。当变 形的接合表面 301a 与 301b 的宽度之和落入如上所述的 100μm 到 1cm 的范围内时， 可以充 分地防止泄漏故障。
[ 根据第四实施例的制造热输送设备的方法 ]
图 13 为用于阐释根据本发明的第四实施例的使用夹具部分制造热输送设备的方 法的图示。
碳或不锈钢通常被用作夹具部分 450 和 460 的材料。
下板构件 403 被放置在夹具部分 460 上。 上板构件 401 被放置在下板构件 403 上。 具有凸状部分 450a 的船形夹具部分 450 被放置在上板构件 401 上。凸状部分 450a 被放置 在上板构件 401 的接合表面 411 的相反侧的表面 415 上， 上板构件 401 被接合到下板构件 403。 当沿夹具部分 450 和热输送设备 400 被放置的方向施加总负荷时， 高压通过凸状 部分 450a 被施加于上板构件 401 的表面 415。通过高压， 表面 415 与接合表面 411 被形成 为凸状形状。进一步地， 通过高压， 被形成为凸状形状的接合表面 411 与下板构件 403 被扩 散接合， 并且接合表面 411 形成容器 404 的侧壁的一部分。
在本实施例中， 无需预先在上板构件 401 上提供凸状接合表面， 这可以降低成本。 此外， 可以防止在预先提供凸状接合表面的情况下， 由于在形成凸状接合表面过程中的误 差等导致的成品率下降。
[ 根据第五实施例的制造热输送设备的方法 ]
图 14 为用于阐释根据本发明的第五实施例的制造热输送设备的方法的图示。
在夹具部分 560 上放置下板构件 503。在下板构件 503 上放置具有凸状接合表面 501a 的上板构件 501。进一步地， 在上板构件 501 上放置船形夹具部分 550。接下来， 在放 置夹具部分 550 和热输送设备 500 的方向上施加总压力， 并且上板构件 501 和下板构件 503 被扩散接合。通过凸状接合表面 501a， 使上板构件 501 和下板构件 503 通过较高的压力扩 散接合。
[ 凸状接合表面的具体形状示例 ]
图 15 是示出了凸状接合表面的具体形状示例的截面图示。在这里， 给出了其中提 供有具有相同形状的三个凸状接合表面 S 的示例。
在图 15(A) 和 15(B) 的每一个中， 与另一个构件接触的接合表面 S 的端部具有尖 端形状。在图 15(C) 和 15(D) 中的每一个中， 端部是与另一个构件的接合表面接近平行的 表面形状。此外， 在提供多个凸状接合表面图示 S 的情况下， 可以在相邻的凸状接合表面 S 之间提供间距， 如图 15(B)、 15(C) 和 15(D) 所示， 或者可以不提供间距， 如图 15(A) 所示。
形状不局限于图 15 所示的形状。可以使用任何形状， 只要使用的形状是使在扩散 接合工艺过程中与另一个构件的接触区域变小的形状。进一步地， 可以提供具有彼此不同 的形状的接合表面。如果经扩散接合和变形的接合表面的宽度 ( 或多个接合表面的总宽 度 ) 落入 100μm 到 1cm 范围内， 则热输送设备的容器的密封性可以得到充分保持。
[ 变形例 ]
本发明不局限于以上所述实施例， 并且可以在不脱离本发明的精神的情况下作出 各种变形。例如， 如图 16 所示， 在其上提供凸状接合表面的部分可以视情况而设置。
图 16(A) 是示出了一种状态的图示， 该状态中， 被扩散接合到上板构件 601 的船形 下板构件 603 的接合表面 603a 被形成为凸状形状。
图 16(B) 是示出了一种状态的图示， 该状态中， 框架构件 702 的接合表面 702a 和 接合表面 702b 中的每个被形成为凸状形状， 接合表面 702a 和 702b 分别被扩散接合到上板 构件 701 和下板构件 703。
图 16(C) 是示出了一种状态的图示， 该状态中， 上板构件 801 的接合表面 801a 和 框架构件 802 的接合表面 802a 中的每个被形成为凸状形状， 接合表面 801a 和 802a 分别被 扩散接合到框架构件 802 和下板构件 803。
[ 第六实施例 ]
接下来， 将对本发明的第六实施例进行描述。
在上述实施例中， 给出了对容器由上板构件和下板构件等形成的情况的描述。另 一方面， 在第六实施例中， 容器是通过将一个板构件弯曲而形成的。因此， 将主要描述这一 点。
图 18 是示出了根据第六实施例的热输送设备的透视图。图 19 是沿图 18 中线 A-A 截取的热输送设备的截面图。图 20 是形成热输送设备的容器的板构件的展开图。
如图 18 所示， 热输送设备 110 包括具有矩形薄板形状的容器 51， 其在一个方向 (Y 轴方向 ) 上较长。容器 51 通过使一个板构件 52 弯曲而形成。如图 20 和 21(B) 所示， 凸状 接合表面 52a 被提供在从板构件 52 的边缘部分 52b 向内预定距离 d 的、 在相对于板构件 52 的中心线的板构件 52 的一半的区域中。进一步地， 与接合表面 52a 接触并通过扩散接合被 接合到接合表面 52a 的平直接合表面 52c 被提供在从板构件 52 的边缘部分 52b 向内预定 距离 d 的、 在相对于板构件 52 的中心线的板构件 52 的另一半的区域中。也就是说， 如图 20 所示， 板构件 52 的边缘部分对应于接合区域。
通常， 板构件 52 由无氧铜、 韧铜 (tough pitch copper) 或铜合金制成。然而， 材 料不局限于这些。板构件 52 可以由除铜之外的金属制成， 或者可替代地由具有高热导率的 材料制成。
如图 18 和 19 所示， 容器 51 包括沿着长度方向 (Y 轴方向 ) 具有弯曲形状的侧边 部分 51c。也就是说， 通过相对于板构件 52 的接近中心线使如图 20 所示的板构件 52 弯曲 而形成容器 51。因此， 侧边部分 51c 被弯曲。在下文中， 侧边部分 51c 有时可以被称为弯曲 部分 51c。
在容器 51 中， 提供毛细管构件 5。 如上所述， 毛细管构件 5 包括一个或更多个网孔 构件 8。
[ 制造热输送设备 110 的方法 ]图 21 是示出了制造热输送设备的方法的图示。
如图 21(A) 所示， 首先准备板构件 52。然后， 相对于接近板构件 52 的中心线使板 构件 52 弯曲。
当板构件 52 以预定角度弯曲时， 毛细管构件 5 被配置在如图 21(B) 所示弯曲的板 构件 52 内部。应当注意到， 毛细管构件 5 可以在板构件 52 开始弯曲前被配置在板构件 52 上的预定位置处。当毛细管构件 5 被配置在板构件 52 内部时， 板构件 52 被进一步弯曲以 包围毛细管构件 5。结果， 接合表面 52a 和接合表面 52c 彼此相对。进一步地， 如图 21(C) 所示， 弯曲的板构件 52 的接合部分 53 被加压， 从而将接合表面 52a 和接合表面 52c 通过扩 散接合而彼此接合。 通过扩散接合加压的部分为图 18 所示的接合部分 53， 其与正方形端部 的四个边中的三个边相对应。此外， 在扩散接合工艺过程中， 如图 21(C) 所示， 毛细管构件 5 通过扩散接合被接合到板构件 52 的上板部分 52d 和下板部分 52e。
就热输送设备 110 而言， 容器 51 由一个板构件 52 形成， 因此部件的数量减少了， 其可以降低成本。进一步地， 在容器 51 由两个或更多个构件形成的情况下， 必须确定这些 构件相对于彼此的位置。但是， 在本实施例中， 无需对这些构件定位。因此， 可以容易地制 造热输送设备 110。
[ 变形例 ]
图 22 是用于阐释热输送设备 110 的变形例的板构件的展开图。
如图 22 所示， 板构件 52 具有位于板构件 52 中心的沿着长度方向 (Y 轴方向 ) 的 沟槽 54。沟槽 54 是通过例如冲压工艺或者刻蚀工艺形成的， 但是形成沟槽 54 的方法没有 特别的限制。
沟槽 54 形成在板构件 52 上， 其能够使板构件 52 容易被弯曲。结果， 可以更容易 地制造热输送设备 110。应该注意到， 尽管已示出了其中板构件 52 沿着长度方向 ( 以 Y 方 向为轴 ) 弯曲的结构， 但是板构件 52 也可以沿着短边 ( 在短边方向 )( 以 X 方向为轴 ) 弯 曲。
[ 第七实施例 ]
接下来， 将对本发明的第七实施例进行描述。应当注意到， 在第七实施例中， 将主 要描述不同于如上所述的第六实施例的点。
图 23 是示出根据第七实施例的热输送设备的透视图。图 24 是沿图 23 中线 A-A 截取的热输送设备的截面图。图 25 是形成热输送设备的容器的板构件的展开图。
如图 23 和图 24 所示， 热输送设备 120 包括具有矩形薄板形状的容器 61， 其在一个 方向 (Y 轴方向 ) 上较长。
容器 61 通过相对于中心线折叠图 25 所示的板构件 62 而形成。板构件 62 具有在 板构件 62 中心的沿着板构件 62 长度方向的两个开口 65。通过形成开口 65， 获得了板构件 62 的左侧板和右侧板通过三个区域 66 连接的形态。
容器 61 具有在沿着长度方向 (Y 轴方向 ) 的方向的侧边部分 61c 和 61d 中以及在 沿着短边方向 (X 轴方向 ) 的方向的侧边部分 61e 和 61f 中的接合部分 63。在接合部分 63 中， 接合表面 62a 与阴影区域表示的凸状接合表面 62b 通过扩散接合而接合在一起， 从而形 成容器 61。
作为如上所述接合上板与下板的结果， 形成自侧边部分 61c 突出的三个突出部分64。 在热输送设备 120 中， 开口 65 被形成在板构件 62 中， 因此板构件能够容易地被弯 曲。结果， 可以更容易地制造热输送设备 120。
在开口 65 与边缘部分 62c 之间的区域 66 中， 以及在两个开口 65 之间的区域 66 中， 可以提供通过冲压工艺等形成的沟槽。通过沟槽， 板构件 62 能够更容易地被弯曲。
图 18 以及随后的图所示出的实施例的任何一个特征都可以与图 12 到 15 所示的 实施例的任何一个特征组合。
符号说明
1， 201， 301， 401， 501， 601， 701， 801， 901， 1001 上板构件
1a， 3a， 201a， 301a， 301b， 303a， 303b， 501a， 601a， 702a， 702b， 801a， 802a 凸 状 接 合 表面
2， 302， 702， 802 框架构件
3， 203， 303， 403， 503， 603， 703， 803， 903， 1003 下板构件
4， 204， 304， 404， 904， 1004 容器
5 毛细管构件
6 第一网孔层 7 第二网孔层 8 网孔构件 10 热源 21， 23 框架构件的接合表面 100， 200， 300， 400， 500， 900， 1000 热输送设备 231， 931， 1031 下板构件的接合表面 411， 911， 1011 上板构件的接合表面 415 上板构件的表面 450a 夹具部分的凸状部分 450， 460， 550， 560 夹具部分 950 空隙