平面型热管的制作方法

本实用新型涉及能抑制具有吸液芯(wick)结构的空隙部的变形，减小容器(container)整体的翘曲的平面型热管。

背景技术：

搭载于电气、电子设备的半导体元件等电子零件，由于伴随高功能化的高密度搭载等而导致发热量增大，近年来，其冷却变得更加重要了。作为电子零件的冷却方法，有使用平面型热管的方法。

因此，提出了通过缝焊将具有吸液芯结构的空隙部密封的平面型热管(专利文献1)。但是，在缝焊中，存在平面型热管的焊接部的宽度变大的倾向，此外，还存在不适用高速焊接的问题。

此外，还提出了通过超声波焊接将具有吸液芯结构的空隙部密封的平面型热管(专利文献2)。但是，在超声波焊接中焊接强度受到限制，所以，存在难以较以往进一步提高具有吸液芯结构的空隙部的气密性的问题。

此外，还提出了通过压焊将具有吸液芯结构的空隙部密封的平面型热管(专利文献3)。但是，压焊是利用塑性变形实现的接合，因此，接合强度受到限制，存在难以较以往进一步提高具有吸液芯结构的空隙部的气密性的问题，还存在有时热管会产生变形的问题。

因此，近年来，还提出了这样一种平面型热管，该平面型热管能够获得气密性优异的空隙部，并且因为也适用于高速焊接，所以，通过使用YAG激光的焊接将具有吸液芯结构的空隙部密封。但是，在YAG激光的焊接中，容器的激光照射侧表面上的激光焊接部的宽度和容器的与激光照射侧表面相反的一侧表面的激光焊接部的宽度之差变大。即，在使用YAG激光的焊接中，容器的激光照射侧表面的焊接部的宽度和相反一侧表面的激光焊接部的宽度相比变得非常大，因此，存在焊接部固化时因上述两表面的焊接部的宽度差而导致平面型热管整体发生翘曲的问题、焊接时产生的容器材料的熔融热传递到空隙部而导致空隙部发生变形的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-314979号公报

专利文献2：日本特开2003-80378号公报

专利文献3：日本特开2002-310581号公报

技术实现要素：

鉴于上述情况，本实用新型目的在于，提供一种能够减小具有吸液芯结构的空隙部的变形和平面型热管整体的翘曲的平面型热管。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其包括容器和工作液，该容器通过对置的2块板状体在中央部形成有具有空洞部的凸部，该工作液被封入所述空洞部，所述空洞部具有吸液芯结构，所述凸部的外周部通过加热焊接进行密封，其中，绕所述凸部在所述凸部和通过所述加热焊接进行焊接的焊接部之间形成有槽。本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述槽具有所述2块板状体的总厚度的1/10～1/3的深度。本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述槽的宽度大于等于所述容器的受热侧表面上的所述焊接部的焊接宽度、且小于所述受热侧表面上的从所述焊接部的所述凸部侧端部到所述凸部的端部的最短距离。本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述容器的受热侧表面上的焊接部的焊接宽度大于等于所述2块板状体的总厚度的1/10且小于等于所述容器的受热侧表面上的从焊接部的所述凸部侧端部到所述凸部的端部的最短距离。需要说明的是，上述加热焊接的焊接法没有特别限定，例如可举出激光焊接、电阻焊、Tig焊接、电子束焊接等，从实现较小的焊接余量、提高加工形状的自由度以及加工节拍的方面考虑，优选激光焊接。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述容器的受热侧表面上的焊接部的焊接宽度为10μm～300μm。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述容器的受热侧表面上的焊接部的焊接宽度：所述容器的与受热侧表面相反的一侧表面上的焊接部的焊接宽度为1：1～1：0.8。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述凸部的厚度大于等于所述2块板状体的总厚度的1/2。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述容器的材料为铜、铜合金、铝、铝合金、镍、镍合金或不锈钢。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述2块板状体的总厚度为0.05mm～1.0mm。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其中，所述加热焊接为激光焊接。

本实用新型的技术方案为一种平面型热管，其包括容器和工作液，该容器通过对置的2块板状体在中央部形成有具有空洞部的凸部，该工作液被封入所述空洞部，所述空洞部具有吸液芯结构，所述凸部的外周部通过激光焊接进行密封，其中，所述容器的激光照射侧表面上的从激光焊接部的所述凸部侧端部到所述凸部的端部的最短距离大于等于所述2块板状体的总厚度，所述激光照射侧表面上的激光焊接部的焊接宽度大于等于所述2块板状体的总厚度的1/10且小于等于所述激光照射侧表面上的从激光焊接部的所述凸部侧端部到所述凸部的端部的最短距离。

根据本实用新型的技术方案，绕凸部形成有槽，由此，能利用所述槽抑制焊接时产生的容器材料的熔融热传递到空洞部，因此，能减小空洞部的变形。此外，绕凸部形成有槽，且受热侧表面上的焊接部的焊接宽度大于等于2块板状体的总厚度的1/10且小于等于受热侧表面上的从焊接部的凸部侧端部到凸部的端部的最短距离，由此，能利用所述槽抑制焊接时产生的容器材料的熔融热传递到空洞部，因此，能减小空洞部的变形，此外，由于容器的受热侧表面的焊接部的焊接宽度和与相反一侧的表面的焊接部的焊接宽度之差较小，因此，在焊接部固化时，能减小平面型热管整体的翘曲。即，本实用新型的具有槽的平面型热管具有优异的焊接部接合强度，且减小了空洞部的变形和整体的翘曲。

根据本实用新型的技术方案，容器的受热侧表面上的焊接部的焊接宽度为10μm～300μm，由此，更可靠地减小容器的受热侧表面的焊接部的焊接宽度和与相反一侧的表面的焊接部的焊接宽度之差。

根据本实用新型的技术方案，容器的受热侧表面上的焊接部的焊接宽度：容器的与受热侧表面相反的一侧表面上的焊接部的焊接宽度为1：1～1：0.8，由此，更可靠地减小平面型热管整体的翘曲。

根据本实用新型的技术方案，容器的激光照射侧表面上的从激光焊接部的凸部侧端部到凸部的端部的最短距离大于等于2块板状体的总厚度，激光照射侧表面上的激光焊接部的焊接宽度大于等于2块板状体的总厚度的1/10且小于等于激光照射侧表面上的从激光焊接部的凸部侧端部到凸部的端部的最短距离，由此，能防止焊接时产生的容器材料的熔融热传递到空洞部而使空洞部发生变形，此外，由于容器的激光照射侧表面的激光焊接部的焊接宽度和相反一侧的表面的激光焊接部的焊接宽度之差较小，因此，在焊接部固化时，能减小平面型热管整体的翘曲。即，本实用新型的平面型热管具有优异的激光焊接部接合强度，且减小了空洞部的变形和整体的翘曲。

附图说明

图1是表示本实用新型的第1实施方式例的平面型热管的一部分的侧剖视图。

图2是表示本实用新型的第2实施方式例的平面型热管的一部分的侧剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本实用新型的第1实施方式例的平面型热管。如图1所示，第1实施方式例的平面型热管1包括容器2和工作液(未图示)，容器2俯视呈矩形，通过使对置的2块板状体即一个板状体4和另一个板状体3重合而在中央部形成具有空洞部5的凸部11，工作液被封入空洞部5中。在空洞部5内容纳有具有毛细管构造的吸液芯结构体6。

一个板状体4为平板状。另一个板状体3也为平板状，但中央部塑性变形为凸状。该另一个板状体3的向外侧突出并塑性变形为凸状的部位成为容器2的凸部11。在图1中，凸部11相对于凸部11的外周部的表面垂直地突出。凸部11的内部成为空洞部5。通过对平面型热管1的凸部11的外周部进行激光焊接而密封空洞部5，使得空洞部5具有气密性。

在平面型热管1中，通过激光光线9对中央部加工成凸状的另一个板状体3的周边部7即容器2的未形成凸部11的周边部进行焊接而形成激光焊接部8。利用激光焊接部8将一个板状体4和另一个板状体3接合起来。激光焊接部8设置在如下位置：使激光照射侧表面上的从激光焊接部8的凸部11侧端部到凸部11的端部的最短距离，即激光照射侧表面上的从激光焊接部8的凸部11侧端部到凸部11的外周部的表面与凸部11之间的交界部的最短距离(图1的距离c，以下有时称“距离c”。)大于等于一个板状体4和另一个板状体3重合时的厚度(图1的厚度a，以下有时称“厚度a”。)的尺寸。由此，能够防止焊接时产生的容器材料的熔融热传递到空隙部5，因此，能减小平面型热管1的空隙部5的变形。

距离c的下限值是与厚度a相当的尺寸，从可靠地防止所述熔融热传递到空隙部5的方面考虑，优选与厚度a相当的尺寸的1.5倍，从可靠地避免因激光光线9的焊接产生的残余应力对变形的影响的方面考虑，特别优选与厚度a相当的尺寸的2.0倍。另一方面，距离c的上限值没有特别限定，从使平面型热管1小型化而使得狭小空间也能设置平面型热管1的方面考虑，优选与厚度a相当的尺寸的5.0倍，从通过缩短激光光线9的焊接距离而可靠地减小残余应力，使加工高速化的方面考虑，更优选与厚度a相当的尺寸的4.0倍，特别优选3.0倍。

另外，对于激光焊接部8和未进行激光焊接的部位之间的边界，可以通过肉眼观察激光焊接部8的表面，或者观察激光焊接部8的截面来进行判断。此外，本说明书中，所谓“焊接宽度”是指因加热焊接而产生的线状的软化变形区域的宽度，是指利用显微镜均等地测定10处焊接区域时的平均值。

从激光焊接部8的接合强度的方面考虑，激光照射侧表面(在图1中为中央部加工成凸状的另一个板状体3侧的表面)上的激光焊接部8的焊接宽度的下限值为与厚度a相当的尺寸的1/10，从阻气性(gas barrier)方面考虑，优选为与厚度a相当的尺寸的1/5，特别优选为与厚度a相当的尺寸的1/4。另一方面，从通过减小容器2的激光照射侧表面(图1中为另一个板状体3侧的表面)的激光焊接部8的焊接宽度和与激光照射侧表面相反的一侧表面(图1中为一个板状体4侧的表面)的激光焊接部8的焊接宽度之差而获得整体翘曲被减小的平面型热管1的方面考虑，激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度的上限值为与从激光焊接部8的凸部11侧端部到凸部11的端部的最短距离(即距离c)相当的尺寸，从使激光焊接部8附近的微小翘曲也能被抑制的方面考虑，上述上限值优选为与距离c相当的尺寸的3/5，从可靠地减小残余应力的方面考虑，进一步优选为与距离c相当的尺寸的1/2，从平面型热管1的小型化的方面考虑，特别优选为与距离c相当的尺寸的1/4。因此，以使激光焊接部8的位置和焊接宽度在上述范围内的方式设定与厚度a相当的尺寸和与距离c相当的尺寸。

容器2的激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度只要在上述范围内则没有特别限定，作为具体例，在厚度a为100μm的容器2的情况下，其下限值为10μm，优选为20μm，特别优选为25μm。另一方面，其上限值例如为500μm，优选为300μm，更优选为250μm，特别优选为125μm。

从获得整体翘曲被减小的平面型热管1的方面考虑，容器2的激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度：容器2的与激光照射侧表面相反的一侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度优选为1：1～1：0.80，从使激光焊接部8附近的微小翘曲也能被抑制的方面考虑，更优选为1：1～1：0.85，从可靠地抑制容器2的激光照射侧表面及与之相反的一侧表面产生的残余应力之差的方面考虑，特别优选为1：1～1：0.90。

作为能够以上述激光焊接部8的焊接宽度进行焊接的激光，可举出容器2的激光照射侧表面上的聚光光斑直径较小，例如所述聚光光斑直径为20μm～200μm的激光。作为该激光，例如可举出光纤激光。

凸部11的厚度(图1的厚度b)可以适当选择，例如，从平面型热管1的弯曲性和冷却效率的平衡的方面考虑，优选为大于等于与厚度a相当的尺寸的1/2且小于等于与厚度a相当的尺寸。此外，厚度a可以适当选择，例如，从薄型化的方面考虑优选为0.05mm～1.0mm，从耐压性和加工性的方面考虑，特别优选为0.1mm～0.8mm。

作为容器2的材料，例如可举出铜、铜合金、铝、铝合金、镍、镍合金、不锈钢等。此外，作为封入于空洞部5的工作液，可以根据与容器2的材料的相适性适当选择，例如可举出水、碳氟化合物替代物、含氟化学品(Fluorinert)、环戊烷等。

作为具有毛细管构造的吸液芯结构体6，例如可举出具有网(mesh)、线(wire)等的薄板。

接着，使用附图说明本实用新型的第2实施方式例的平面型热管。对于与本实用新型的第1实施方式例的平面型热管1相同的构成要素使用相同的附图标记来进行说明。

如图2所示，在第2实施方式例的平面型热管20中，于凸部11和由激光光线9焊接出的激光焊接部8之间的区域形成有凹槽21。在图2中，在作为激光照射侧表面的、中央部加工成凸状的另一个板状体3的周边部7即凸部11的外周部形成有1条凹槽21'。此外，在对应于与凹槽21'在容器2的厚度方向为平行方向的位置的、一个板状体4的周边部10，形成1条凹槽21”。凹槽21'以围着形成于容器2中央部的凸部11的外周的方式形成，凹槽21”以围着与凸部11的位置相当的中央部的外周的方式形成。此外，凹槽21'和凹槽21”具有相同的截面形状和相同的宽度及深度，且以使凹槽21'的底面部和凹槽21”的底面部对置的方式形成。

凹槽21'、21”能抑制激光焊接时产生的容器材料的熔融热传递到空隙部5，因此，进一步减小了空隙部5的变形。

凹槽21'、21”的宽度尺寸大于等于容器2的激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度且小于激光照射侧表面上的从激光焊接部8的凸部11侧端部到凸部11的端部的最短距离(以下，有时称“距离c'”。)，凹槽21'、21”的深度尺寸为一个板状体4和另一个板状体3重合的厚度(图2的厚度a，以下有时称“厚度a”。)的1/10～1/3，优选1/6～1/3。因此，平面型热管20的距离c'具有比激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度大的尺寸。

凹槽21'、21”的宽度只要在上述范围内则没有特别限定，从可靠地抑制所述熔融热传递到空隙部5的方面考虑，其下限值优选为激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度的1.5倍，特别优选为激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度的2.0倍。另一方面，从防止激光焊接部8的凸部11侧端部到凸部11的端部这段区域的温度上升，进而防止空洞部5的变形的方面考虑，凹槽21'、21”的宽度的上限值优选为与距离c'相当的尺寸的4/5，特别优选为与距离c'相当的尺寸的2/3。

凹槽21'、21”的深度只要在上述范围内则没有特别限定，从可靠地抑制所述熔融热传递到空隙部5，且确保凸部11外周部的机械强度的方面考虑，特别优选为与厚度a相当的尺寸的1/5～1/4。

平面型热管20的激光焊接部8的焊接宽度与上述第1实施方式例的平面型热管1相同。具体而言，从激光焊接部8的接合强度的方面考虑，激光照射侧表面(在图2中为中央部加工成凸状的另一个板状体3侧的表面)上的激光焊接部8的焊接宽度的下限值为与厚度a相当的尺寸的1/10，从阻气性的方面考虑，优选为与厚度a相当的尺寸的1/5，特别优选为与厚度a相当的尺寸的1/4。另一方面，从通过减小容器2的激光照射侧表面(在图2中为另一个板状体3侧的表面)的激光焊接部8的焊接宽度和与之相反的一侧表面(在图2中为一个板状体4侧的表面)的激光焊接部8的焊接宽度之差而获得整体翘曲被较小的平面型热管20的方面考虑，激光照射侧表面上的激光焊接部8的焊接宽度的上限值为与距离c'相当的尺寸，从使激光焊接部8附近的微小翘曲也能被抑制的方面考虑，优选为与距离c'相当的尺寸的3/5，从可靠地减小残余应力的方面考虑，进一步优选为与距离c'相当的尺寸的1/2，从平面型热管20的小型化的方面考虑，特别优选未与距离c'相当的尺寸的1/4。

在平面型热管20中，如上所述，由于凹槽21'、21”抑制了激光焊接时产生的熔融热传递到空隙部5，因此，可以使距离c'小于平面型热管1的距离c。

距离c'没有特别限定，从使平面型热管20小型化且防止空隙部5的变形的方面考虑，其下限值优选为与厚度a相当的尺寸的1/2，从可靠地防止空隙部5的变形的方面考虑，进一步优选为与厚度a相当的尺寸，从可靠地避免因激光光线9的焊接产生的残余应力对变形的影响的方面考虑，特别优选为与厚度a相当的尺寸的1.5倍。另一方面，距离c'的上限值没有特别限定，从使平面型热管20小型化而使得狭小空间也能设置平面型热管20的方面考虑，优选为与厚度a相当的尺寸的5.0倍，从通过缩短激光光线9的焊接距离而可靠地减小残余应力，使加工高速化的方面考虑，进一步优选为与厚度a相当的尺寸的4.0倍，特别优选为3.0倍。

在第2实施方式例的平面型热管20中，以使凹槽21'、21”在上述尺寸范围内的方式设定激光焊接部8的位置和焊接宽度。

接着，说明本实用新型的实施方式例的平面型热管的使用方法例。在此，以使用本实用新型的平面型热管对个人计算机等电子设备内部的安装有CPU等的柔性印制电路板进行冷却的情况为例进行说明。根据电子设备内部的空隙的状况和柔性印制电路板的容纳状况，适当弯曲平面型热管，将柔性印制电路板与平面型热管的热量输入侧热连接。根据需要，在平面型热管的散热侧设置吸热器(heat sink)、散热用的散热片。由此，能够以面状冷却容纳在电子设备内部的狭小空间内的柔性印制电路板。

接着，说明本实用新型的其他实施方式例。在上述各实施方式例的平面型热管1、20中，在空洞部5内容纳有具有毛细管构造的吸液芯结构体6，但也可以代替这种方式而在空洞部5的内壁形成吸液芯结构。

此外，在上述各实施方式例的平面型热管1、20中，向中央部加工成凸状的另一个板状体3侧的表面照射激光光线9，但也可以代替这种方式而向中央部未加工成凸状的一个板状体4侧的表面照射激光光线9。在向一个板状体4侧的表面照射激光光线9的情况下，在设定激光焊接部8的位置时，凸部11的端部成为一个板状体4表面上的使另一个板状体3的凸部11的外周部表面和凸部11之间的边界部沿着与容器2的厚度方向平行的方向移动所得的部位。即，一个板状体4上的凸部11的端部为与另一个板状体3的凸部11的外周部表面和凸部11之间的边界部的位置对应的、一个板状体4表面上的部位。

在第2实施方式例的平面型热管20中，凹槽21'和凹槽21”具有相同的截面形状和相同的宽度及深度，但也可以代替这种方式而设成不同的截面形状和/或不同的宽度及深度。

实施例

接着，说明本实用新型的实施例，但本实用新型只要不超出其主旨即可，不限定于这些例子。

实施例1

将2块板状体(板厚0.1mm)以各板状体的背面侧重合起来，各板状体在与围着具有空洞部的凸部(高度为0.2mm)的外周的部位相当的位置具有1条宽度为0.3mm、深度为0.05mm的凹槽。接着，通过对凹槽的外周部进行激光焊接(激光光线的宽度为0.02mm)而制造了实施例1的平面型热管。另外，激光照射侧即加工有凸部的板状体的凹槽和非激光照射侧的未加工有凸部的板状体的凹槽，以对置的板状体的接触面为界形成在相同的位置。此外，板状体的板厚为0.1mm，因此，平面型热管的凸部(空洞部)和凹槽以外的部分的厚度为0.2mm。

比较例1

除了将不具有凹槽的板厚为0.1mm的板状体重合起来以外，与实施例1同样地制造了比较例1的平面型热管。

平面度评价

使用激光位移计(高速高精度CCD激光位移计keyence LK-G30、三维臂：IAI TABLE TOP TT)，对实施例1的平面型热管和比较例1的平面型热管分别测定了凸部(空洞部)的高度。如下选取测定点：在长度方向上从一个端部到另一个端部等间隔地取7点，在宽度方向上从一个端部到另一个端部等间隔地取3点，共取21点。根据该21个测定点的坐标，通过最小二乘法计算出作为基准的假想平面，然后利用“21点测定点中的距该假想平面的最大高度-21点测定点中的距该假想平面的最小高度”计算出凸部(空洞部)的平面度。

平面度的计算结果如下所示。

实施例1：平面度0.3mm

比较例1：平面度0.5mm

由上可知，与不具有凹槽的比较例1相比，在凸部(空洞部)的外周部具有凹槽的实施例1获得了良好的凸部(空洞部)的平面度，能够防止凸部(空洞部)的变形。

本实用新型的平面型热管能减小具有吸液芯结构的空隙部的变形和平面型热管整体的翘曲，因此，特别是在以面状均匀冷却作为冷却对象的发热体的领域中具有很高的利用价值。

附图标记说明

1、20：平面型热管；2：容器；3：另一个板状体；4：一个板状体；5：空洞部；8：激光焊接部；21：凹槽。