JPH0989480A

JPH0989480A - ヒートパイプ

Info

Publication number: JPH0989480A
Application number: JP7244412A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Kikuchi; 祐行菊地; Suemi Tanaka; 末美田中
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】電子機器のヒートシンク等に好適な、気密性
及び生産性に優れた、比較的細径のヒートパイプを提供
する。【解決手段】両端が封止されたヒートパイプ10の少な
くとも一端側12が圧縮され、前記圧縮部13がレーザーに
より溶断されて封止されている。【効果】溶断部がレーザーの熱により溶融するので、
封止が良好に安定してなされる。レーザーによる溶断で
は、溶断箇所の位置決めが容易であり、又切断と封止が
同時に行えるので生産性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器のヒート
シンク等に好適な、気密性及び生産性に優れた、比較的
細径のヒートパイプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートパイプは、減圧した金属パイプの
内部に水等の作動液を入れ、一方を加熱すると作動液が
蒸気となって他方に流れ、そこで放熱して液体となり、
この液体が金属パイプ内に配したウイックの毛管現象等
により加熱部に戻り熱を伝導する熱良導体で、従来よ
り、発熱部材の冷却等に使用されている。ところで、近
年、ＩＣ、ＬＳＩの小型化により、それらを取付けた基
板の発熱量が増大し、その放熱にヒートパイプを利用す
る技術開発が活発に進められている。このような基板の
冷却には、外径３mmφ程度の比較的細径のヒートパイプ
を基板に熱的に接続し、基板全体に放熱させる方法がと
られている。

【０００３】このようなヒートパイプは、図７に例示す
る方法により製造されている。即ち、金属パイプを所定
の長さに切断し、片端側21をＴＩＧ溶接により封止した
後、他端側22から作動液を注入し、内部を脱気しつつ、
他端側22を超音波接合により封止し（図７イ）、次いで
超音波接合部26の中央を機械的に切断し（図７ロ）、更
に切断部分をスウェージング加工して断面円形に成形す
る（図７ハ）。ヒートパイプは、断面円形のものが多い
が、スペースの制約から、図８イ、ロに示すように、ヒ
ートパイプ20の全長或いは一部分を偏平状に成形して使
用する場合も多くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の超音波接合は、
金属製パイプをアンビルとホーンの工具で挟んで固定し
て行うが、これら工具は相対的な位置の設定が極めて困
難なばかりか、前記工具は超音波振動でクラックが発生
して長期間使用できないという問題があった。又超音波
接合では固相圧接される為、溶接条件の微妙な変動によ
り溶接不良が発生し製造歩留まりが低かった。このよう
なことから、本発明者等は、ヒートパイプの封止方法を
種々探索し、ヒートパイプの圧縮部をレーザーにより溶
断すると、溶断面が溶融して良好な気密性が得られるこ
とを知見し、更に検討を重ねて本発明を完成するに至っ
た。本発明は、気密性及び生産性に優れた、比較的細径
のヒートパイプの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、両端が封止さ
れたヒートパイプの少なくとも一端側が圧縮され、前記
圧縮部がレーザーにより溶断されて封止されていること
を特徴とするヒートパイプである。

【０００６】本発明では、ヒートパイプの少なくとも一
端側を圧縮し、前記圧縮部をレーザーにより溶断するの
で、溶断面がレーザーの熱により溶融し、溶断部が良好
に安定して気密化され、製造歩留りが向上する。更に、
レーザー溶断では、位置決めの為の工具が不要で生産性
に優れ、更に切断と封止が同時になされるので工程が短
縮される。レーザーは、部分的に急速溶融、急冷が可能
であり、他の部分に熱的な負荷を与えることがない。レ
ーザーには、例えば、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザ
ー等が適用できる。本発明は、金属パイプに水等の熱媒
体を真空封入した任意のヒートパイプに適用できる。金
属パイプ内面にグルーブが形成されたヒートパイプ、或
いは金属パイプ内に、ワイヤー、ワイヤーメッシュ等の
ウィックを配したヒートパイプも含まれる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１〜図６は、本発明のヒートパ
イプの態様を示すそれぞれ説明図である。図１に示すヒ
ートパイプは、ヒートパイプ10の片端側11がＴＩＧ溶接
により封止され、他端側12が絞り加工により円錐状に圧
縮され、その圧縮部13の端部（本体寄り）がレーザーに
より溶断されている。図で14はレーザーによる溶断部で
ある。図２に示すヒートパイプは、ヒートパイプ10の片
端側11も絞り加工により円錐状に圧縮され、前記圧縮部
13の端部がレーザーにて溶断されている。

【０００８】図１に示したヒートパイプは、例えば、次
のようにして製造される。押出加工等の方法により作製
した金属パイプを所定長さに切断し、片端をＴＩＧ溶接
により封止し、他端側からウイック（ワイヤー等）を挿
入し、作動液を注入し、次いで金属パイプ内を脱気しつ
つ、金属パイプの他端側を絞り加工により円錐状に圧縮
加工し、この圧縮部をレーザーにより溶断する。溶断面
が溶融して金属パイプ内は真空に封止される。図２に示
したヒートパイプは、金属パイプの前記片端側も、圧縮
し、圧縮部をレーザーで溶断して製造したものである。
図１、２に示したヒートパイプは、両端部が円錐状に形
成されているため、断面を円形にスウェージング加工す
る等の必要がなく製造コストの低減が図れる。

【０００９】図３に示すヒートパイプは、ヒートパイプ
10の片端側11がＴＩＧ溶接により封止され、作動液を注
入する他端側12がプレス成形により板状に圧縮され、こ
の圧縮部33がレーザーにより長さ方向に対して直角に溶
断されている。

【００１０】図４に示すヒートパイプは、ヒートパイプ
10の片端側11がＴＩＧ溶接により封止され、作動液を注
入する他端側12がプレス成形により板状に圧縮され、そ
の圧縮部33の端部がレーザーにより、略円弧状に溶断さ
れている。

【００１１】図５に示すヒートパイプは、ヒートパイプ
10の片端側11もプレス成形により板状に圧縮され、圧縮
部33の端部がレーザーにより略円弧状に溶断されてい
る。

【００１２】図６に示すヒートパイプは、作動液を注入
する他端側12がプレス成形により板状に圧縮され、この
圧縮部33の所定箇所がレーザーにより溶融されており、
この溶融部分15の先がレーザーにより溶断されている。
前記溶融部分15ではヒートパイプ内面の接触面が熱融着
している。この溶融部分によりヒートパイプ10は二重に
気密化され、高い信頼性が得られる。前記溶融は、ヒー
トパイプ内面の接触面のみに行っても良いが、厚さ方向
全体を溶融させた方が確実に気密化できる。

【００１３】本発明において、ヒートパイプの圧縮が不
十分だと、圧縮部に作動液が残存して溶断が不完全に行
われ気密不良の原因になる。従って圧縮部の厚さ（又は
径）は、ヒートパイプの肉厚の２倍より若干小さくする
ことが望ましい。しかし余り薄く（又は細く）すると、
圧縮端部（圧縮部と本体の境界部）にクラックが入った
りするので注意する必要がある。圧縮圧力はパイプの材
質、肉厚、或いは成型後の厚さ（径）等にもよるが、例
えば銅の場合 0.2ＭＰａ程度以上必要である。溶断部の
溶融長さ（例えば図３のＬ）が短いと、高温で使用する
場合等に内圧が上昇して溶断部の気密性が低下する。従
って前記溶融長さは20μｍ以上にするのが望ましい。し
かし余り長くしてもその気密効果は飽和し、又コスト的
にも不利なので、最大１mm程度に留めるのが良い。

【００１４】図１〜６に示したヒートパイプは、断面円
形のものであるが、本発明のヒートパイプは、図８に示
したように、ヒートパイプ全体、或いは一部を偏平状に
成形して使用しても、気密性が損なわれることは殆どな
い。本発明のヒートパイプを製造するにあたり、金属パ
イプは、通常、長尺のまま矯正機を通過させたて直線状
に成形し、その後、脱脂、脱酸処理を施してから所定長
さに切断され、ヒートパイプに加工される。ここで、長
尺の金属パイプを連続的に供給し、切断や封止等の一連
の処理を連続して行えば、製造コストの低減が計れる。
図３〜６に示したヒートパイプは封止部が偏平状である
が、封止部をスウェージング加工して断面を円形に成形
することもできる。又ヒートパイプの表面にＮｉやＣｒ
等のメッキを施すこともできる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。（実施例１）内面に16本のグルーブ（長さ方向の細溝）
を有する外径３mmの銅パイプ（内径２mm）を押出法によ
り作製した。これを長さ300mm に切断し、片端側をＴＩ
Ｇ溶接して封止した。次に、他端側から作動液の注入と
脱気とを行い、その後、他端側を絞り加工により円錐状
に圧縮し（圧縮部先端の直径は0.8mm)、この圧縮部をＹ
ＡＧレーザーにより溶断し、図１に示したような全長27
0mm のヒートパイプを作製した。

【００１６】（実施例２）実施例１で用いたのと同じ銅
パイプを長さ300mm に切断し、片端側をＴＩＧ溶接して
封止し、他端側から作動液の注入と脱気とを行い、その
後、他端側をプレス加工により板状に圧縮し（圧縮部先
端の厚さは0.8mm)、圧縮部をＹＡＧレーザーにより、長
さ方向に対し直角に溶断して図３に示したような全長27
0mm のヒートパイプを作製した。

【００１７】（実施例３）実施例１で用いたのと同じ長
さ300mm の銅パイプの片端側をプレス加工により板状に
圧縮し、圧縮部をＹＡＧレーザーにより略円弧状に溶断
し、他端側から作動液の注入と脱気とを行い、その後、
他端側をプレス加工により板状に圧縮し、圧縮部をＹＡ
Ｇレーザーにより略円弧状に溶断して図４に示したよう
な全長 270mmのヒートパイプを作製した。圧縮部先端の
厚さは0.8mm とした。

【００１８】（実施例４）実施例１で用いたのと同じ銅
パイプを長さ300mm に切断し、片端側をＴＩＧ溶接して
封止し、他端側から作動液の注入と脱気とを行い、その
後、他端側をプレス加工により板状に圧縮し、圧縮部の
所定箇所を炭酸ガスレーザーを用いてパイプの接触面を
含むように溶融した。その後、前記溶融部分の先を炭酸
ガスレーザーにより、略円弧状に溶断して、図６に示し
たような全長 270mmのヒートパイプを作製した。圧縮部
先端の厚さは0.8mm とした。

【００１９】（比較例１）実施例１で用いたのと同じ長
さ300mm の銅パイプの片端側をＴＩＧ溶接により封止
し、その後、他端側から作動液の注入と脱気とを行い、
次いで他端側を超音波接合し、接合部を機械的に切断し
て、図７ハに示したような全長250mm のヒートパイプを
作製した。

【００２０】このようにして得られた各々のヒートパイ
プを60気圧又は90気圧の圧力室に入れたのち、熱伝導性
試験を行って、気密性を判定した。熱伝導試験は、ヒー
トパイプの片端側を所定温度Ｔ₁に加熱保持した状態
で、他端側の温度Ｔ₂を測定する試験で、両者間に温度
差が生じたものは気密性が不良と判定する。温度差が生
じるのは、封止部から空気が侵入し真空度が低下した為
である。結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１より明らかなように、本発明例品（N
o.1〜4)は、いずれも気密性に優れていた。特に、圧縮
部の所定箇所を溶融したNo.4は、90気圧で加圧後も気密
性が損なわれなかった。レーザーによる溶断部を顕微鏡
観察したところ、溶断面は20〜30μｍの深さに渡って完
全に溶融していた。No.4の溶融部分もヒートパイプ内面
の接触面が完全に溶融していた。これに対し、比較例品
のNo.5は、60気圧の加圧で気密不良が３本もあり、90気
圧の加圧では殆どが気密不良となった。これは、超音波
接合では、固相圧接される為、十分な気密性が安定して
得られなかった為である。又超音波接合では工具による
接合箇所の位置合わせに手間を要し生産性が悪かった。
尚、実施例２〜４の溶断部を含む板状圧縮部をスエージ
ング加工して断面円形に成形したものについても同様の
熱伝導試験を行ったが、いずれも、良好な気密性が確認
された。

【００２３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明のヒートパ
イプは、気密性及び生産性に優れ、工業上顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートパイプの第１の実施例を示す縦
断面図である。

【図２】本発明のヒートパイプの第２の実施例を示す縦
断面図である。

【図３】本発明のヒートパイプの第３の実施例を示す縦
断面図である。

【図４】本発明のヒートパイプの第４の実施例を示す縦
断面図である。

【図５】本発明のヒートパイプの第５の実施例を示す縦
断面図である。

【図６】本発明のヒートパイプの第６の実施例を示す縦
断面図である。

【図７】従来のヒートパイプの製造方法の工程説明図で
ある。

【図８】従来のヒートパイプの説明図である。

【符号の説明】

10,20 …ヒートパイプ 11,21 …ヒートパイプの片端部 12,22 …ヒートパイプの他端部 13,33 …圧縮部 14………レーザーによる溶断部 15………溶融部分 26………超音波接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端が封止されたヒートパイプの少なく
とも一端側が圧縮され、前記圧縮部がレーザーにより溶
断されて封止されていることを特徴とするヒートパイ
プ。