JP2004022603A - Low-profile heat pipe - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-profile heat pipe that is mounted within a very low-profile housing and can be used for efficiently cooling heat generating electronic components, such as CPUs or the like. <P>SOLUTION: The low-heat pipe is provided, equipped with a hermetically sealed container formed by joining peripheries of foil-like lapped sheets, meshes that is stored movably in the container and is formed of vertical and horizontal wires that are different in diameters, in order to enhance capillary attraction in a predetermined direction, and a working fluid sealed within the container. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の高発熱部品を効率良く冷却する、特に極めて薄い筐体内に搭載された半導体等を効率良く冷却するためのシート型ヒートパイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エレクトロニクス機器は、マイクロプロセッサ等の高出力、高集積の部品を内蔵している。マイクロプロセッサは、集積度が極めて高くなり、高速で情報の演算、制御等の処理を行うので、多量の熱を放出する。高出力かつ高集積の部品であるチップ等を冷却するために、各種の冷却システムが提案されてきた。その代表的な冷却システムの１つとして、ヒートパイプがある。
ヒートパイプには、その形状において、丸パイプ形状のヒートパイプ、平面形状のヒートパイプがある。ＣＰＵ等の電子機器の被冷却部品の冷却用としては、被冷却部品への取り付けが容易であること、広い接触面が得られることから、平面型ヒートパイプが好んで用いられる。
【０００３】
更に、ヒートパイプは、被冷却部品の取り付け位置において、被冷却部品が上部に位置するトップヒートモードと被冷却部品が下部に位置するボトムヒートモードに区分される。ボトムヒートモードの場合、重力により液が還流するが、トップヒートモードの場合、重力に逆らって液を還流させなければならず、通常はウイックによる毛管現象を利用する。
ヒートパイプの内部には作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。
【０００４】
密封された空洞部を備え、その空洞部に収容された作動流体の相変態と移動により熱の移動が行われるヒートパイプの詳細は次の通りである。
ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品が発する熱を潜熱として吸収して、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側においては、作動流体の蒸気は凝縮して潜熱を放出するとともに、再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によって熱の移動が行われる。
重力式のヒートパイプにおいては、相変態によって液相状態になった作動流体は、重力によって、吸熱側に移動（還流）する。
【０００５】
近年、上述したチップ等を搭載する筐体が次第に薄型化し、それに対応してヒートパイプも次第に薄型化してきている。
平板状の薄型ヒートパイプでは、主に伝熱させたい方向、例えば長手方向に沿って直線的に蒸気の流路を確保することが望ましい。しかし、容易に変形するほど薄い金属箔を使用してコンテナを形成した場合、大気圧によって外から押しつぶされるような状態になる。図５は、従来のメッシュを示す図である。このメッシュは縦線１０６と横線１０７の径および張力が等しく、メッシュ面に対して法線方向からみた開孔率が一般的に大きい。容易に変形するほど薄い金属箔等から形成されたコンテナ内に、このように形成されたメッシュを単に挿入しただけでは、大気圧によって押しつぶされ、その結果、極僅かな間隙しか残らず、十分な蒸気流路が確保されない。更に、残された間隙も縦線と横線が交互にコンテナの内壁と接触するので、線に沿って真っ直ぐな間隙が確保されず、蒸気の流動抵抗が大きい。
【０００６】
そのため薄い金属箔をコンテナとして用いる場合には、形状を保つための支持としてスペーサが必要になる。従来技術のスペーサとして、例えばスポット溶接やエンボス加工などが挙げられているが、これらの技術ではコンテナそのものの剛性が必要であるため、薄く柔らかい金属箔等で構成されるコンテナの場合には適さなかった。また、スペーサとしてある程度の剛性を有するものを別途コンテナ内に挿入した場合、コンテナを屈曲させる際に、スペーサが挫屈したり蒸気流路が閉塞する可能性があったため、薄型ヒートパイプに可撓性を求めることができなかった。
特開２００１−１６５５８４号に、シート状ヒートパイプが開示されている（以下、「先行技術」という）。先行技術においては、コンテナに接合された複数個の柱状のスペーサが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術のシート状ヒートパイプには下記の問題点がある。
即ち、柱状スペーサの間隔が不均一で、性能にバラツキが生じる可能性があり、信頼性に欠ける。更に、柱状スペーサが接着剤等によってコンテナに接合されているので、コンテナ内部で非凝縮性ガスを発生させ、長期信頼性を損ねるおそれがある。更に、コンテナ本体を曲げると、接合した柱状スペーサがコンテナから剥がれ、性能が劣化するおそれがある。更に、製品ごとの個体差が大きくなる可能性がある。更に、部材数および工程数が多くなるという問題点がある。
【０００８】
従って、この発明の目的は、極めて薄型の筐体内に搭載された、ＣＰＵ等の発熱電子部品を効率的に冷却するために使用することができる、薄型ヒートパイプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、２枚の箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナの中に、所定方向の毛管力を高めるように異なる径の縦線と横線とによって形成されたメッシュを可動状態で収容することによって、屈曲が可能で、大気に押しつぶされることなく所定方向の蒸気流路を確保することができ、メッシュがスペーサとウイックの両方の機能を果すことができることが判明した。
【００１０】
更に、２枚の箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナの中に、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線と横線とからなるメッシュを可動状態で収容することによって、屈曲が可能で、大気に押しつぶされることなく伝熱方向に沿った蒸気流路を容易に確保することができ、更に、縦線内部における毛管力を得ることができ、メッシュがスペーサとウイックの両方の機能を果すことができることが判明した。
【００１１】
更に、２枚の箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナの中に、異なる径の縦線と横線からなり径の小さい線の密度が高いメッシュを可動状態で収容することによって、屈曲が可能で、大気に押しつぶされることなく伝熱方向に沿った蒸気流路を容易に確保することができ、更に、コンテナ壁面とメッシュの接触面積を増加させて毛管力を高めることができることが判明した。
【００１２】
この発明は、上記研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の薄型ヒートパイプの第１の態様は、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、前記コンテナ内に可動状態で収容されている、所定方向の毛管力を高めるように異なる径の縦線と横線とによって形成されたメッシュと、前記コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプである。
【００１３】
この発明の薄型ヒートパイプの第２の態様は、前記メッシュが、縦線の径が横線の径よりも大きい平織メッシュからなっている、薄型ヒートパイプである。
【００１４】
この発明の薄型ヒートパイプの第３の態様は、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、前記コンテナ内に可動状態で収容されている、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線と横線とからなるメッシュと、前記コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプである。
【００１５】
この発明の薄型ヒートパイプの第４の態様は、前記メッシュが、縦線の径が横線の径よりも大きい筵織メッシュからなっており、縦線の素線数が横線の素線数よりも多い、薄型ヒートパイプである。
【００１６】
この発明の薄型ヒートパイプの第５の態様は、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、前記コンテナ内に可動状態で収容されている、異なる径の縦線と横線からなり径の小さい線の密度が高いメッシュと、前記コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプである。
【００１７】
この発明の薄型ヒートパイプの第６の態様は、前記メッシュが縦線の径が横線の径よりも大きく横線の密度が縦線の密度よりも高い畳織メッシュからなっている、薄型ヒートパイプである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の薄型ヒートパイプの態様について図面を参照しながら詳細に説明する。
この発明の薄型ヒートパイプは、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、コンテナ内に可動状態で収容されている、所定方向の毛管力を高めるように異なる径の縦線と横線とによって形成されたメッシュと、コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプである。上述したメッシュが、縦線の径が横線の径よりも大きい平織メッシュからなっている。
【００１９】
この発明の薄型ヒートパイプにおいて、２枚の箔状のシートを重ね合わせて、周辺部をシーム溶接、ロウ接等の方法によって接合して、コンテナを形成する。コンテナの中には、所定方向の毛管力を高めるように異なる径の縦線と横線とによって形成されたメッシュが可動状態で収容されている。
【００２０】
図１は、この発明の薄型ヒートパイプに用いられるメッシュを説明する図である。図１に示すように、この発明のメッシュ５は、異なる径の縦線６と横線７とを使用した平織メッシュである。即ち、縦線の径は横線の径よりも大きい。なお、縦線および横線はそれぞれ１本のワイヤからなっている。平行に配置された所定の大きさの径を有する複数のワイヤからなる縦線の回りを、縦線の径よりもかなり小さい径の横線によって波状に巻き付けるように編み込んでメッシュを形成している。縦線６の径と横線７の径の差を大きくすることによって、縦線６は、折り曲げられることなく、もとの直線状の形態を維持し、径の小さい横線７が複数の平行な縦線の回りを波状に巻き付けている。その結果、図中に矢印で示すように、縦線の軸方向に沿った方向の蒸気流路を確保することができる。
【００２１】
このように形成されたメッシュを、上述したコンテナの中に可動状態で収容すると、容易に変形するほど薄い金属箔のシートによって、コンテナを形成しても、
大気圧によって蒸気流路は閉塞されることなく、コンテナの長手方向に配置される径の大きな複数の平行に配置された縦線によって、蒸気流路が容易に確保される。更に、上述したメッシュは、可動状態でコンテナ内に収容されているので、コンテナを屈曲させても、挫屈が生じることはなく、ヒートパイプは可撓性を備えている。
【００２２】
なお、平行に配置された縦線の間隔を適切に調節することによって、薄くて柔らかい箔状シートによって形成されたコンテナであっても、大気圧によって潰されずに縦線に沿って直線状に間隙を確保することができる。
上述したように、径の異なる２種類のワイヤを組合わせて形成されたメッシュを用いることによって、蒸気流路を確保し、極めて薄型のヒートパイプとして優れた熱輸送特性を得ることができる。
【００２３】
上述したように、コンテナは、可撓性を得るため、屈曲可能なほど十分に薄い金属箔等によって形成されている。金属箔同士をシーム溶接またはロウ接等の方法で接合したコンテナは、長期信頼性が高い。一般的に樹脂は、透過性、ガス発生等の点に関して、信頼性が低いと信じられてきたが、ナノコンポジットレベルでの樹脂／クレー、または、樹脂／金属等の複合材料は、従来の樹脂と比べて特性が飛躍的に向上する例があり、これら複合材料を利用することもできる。
【００２４】
更に、この発明の薄型ヒートパイプは、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、前記コンテナ内に可動状態で収容されている、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線と横線とからなるメッシュと、前記コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプである。
【００２５】
この発明の薄型ヒートパイプにおいて、２枚の箔状のシートを重ね合わせて、周辺部をシーム溶接、ロウ接等の方法によって接合して、コンテナを形成する。コンテナの中には、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線と横線とからなるメッシュが可動状態で収容されている。即ち、上述したメッシュが、縦線の径が横線の径よりも大きい筵織メッシュからなっており、縦線の素線数が横線の素線数よりも多い。
【００２６】
図２は、この発明の薄型ヒートパイプに用いられる他の態様のメッシュを説明する図である。図２に示すように、この発明のメッシュ１５は、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線１６と横線１７とからなるメッシュである。即ち、縦線１６の径は横線１７の径よりも大きい。なお、縦線および横線は同一素線を使用し、素線数の多少によって径の大きさが異なる。複数本の素線によって形成された撚線が平行に配置された縦線の回りを、縦線の径よりもかなり小さい径の横線によって波状に巻き付けるように編み込んでメッシュを形成している。例えば、図２（ｂ）に示すように、縦線１６は４本の素線１８によって形成された撚線からなっており、横線は２本の素線によって形成された撚線からなっている。縦線１６の径と横線１７の径の差を大きくすることによって、縦線１６は、折り曲げられることなく、もとの直線状の形態を維持し、径の小さい横線１７が複数の平行な縦線の回りを波状に巻き付けている。その結果、図中に矢印で示すように、縦線の軸方向に沿った方向の蒸気流路を確保することができる。
なお、この態様によると、図２（ｂ）に示すように、複数の素線からなる撚線によって、縦線内部においても毛管力を得ることができる。
【００２７】
このように形成されたメッシュを、上述したコンテナの中に可動状態で収容すると、容易に変形するほど薄い金属箔のシートによって、コンテナを形成しても、
大気圧によって蒸気流路は閉塞されることなく、コンテナの長手方向に配置される径の大きな複数の平行に配置された縦線（複数の素線からなる撚線）によって、蒸気流路が容易に確保される。更に、複数の素線からなる撚線によって、縦線内部においても毛管力を得ることができる。更に、上述したメッシュは、可動状態でコンテナ内に収容されているので、コンテナを屈曲させても、挫屈が生じることはなく、ヒートパイプは可撓性を備えている。
【００２８】
なお、平行に配置された縦線の間隔を適切に調節することによって、薄くて柔らかい箔状シートによって形成されたコンテナであっても、大気圧によって潰されずに縦線（複数の素線からなる撚線）に沿って直線状に間隙を確保することができる。
上述したように、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線１６と横線１７とからなるメッシュを用いることによって、蒸気流路を確保し、極めて薄型のヒートパイプとして優れた熱輸送特性を得ることができる。
【００２９】
更に、この発明の薄型ヒートパイプは、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、コンテナ内に可動状態で収容されている、異なる径の縦線と横線からなり径の小さい線の密度が高いメッシュと、コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプである。上述したメッシュが畳織メッシュからなっている。
【００３０】
図３は、この発明の薄型ヒートパイプに用いられる他の態様のメッシュを説明する図である。図３に示すように、この発明のメッシュ２５は、異なる径の縦線２６と横線２７とを使用した畳織メッシュである。即ち、縦線および横線の径の差が小さく、縦線の径は横線の径よりも僅かに大きい。なお、縦線および横線はそれぞれ１本のワイヤからなっている。平行に配置された所定の大きさの径を有する複数のワイヤからなる縦線の回りを、縦線の径よりも僅かに小さい径の横線によって波状に巻き付けるように編み込んでメッシュを形成している。この態様においては、横線の密度が高くなっており、横方向の蒸気の流れも強くなっている。従って、縦線の方向および横線の方向に沿って、蒸気流路を確保することができる。
このように形成された畳織メッシュによると、コンテナの壁面とメッシュとの接触面積を増加させて毛管力を大きくすることができる。
【００３１】
このように形成されたメッシュを、上述したコンテナの中に可動状態で収容すると、容易に変形するほど薄い金属箔のシートによって、コンテナを形成しても、
大気圧によって蒸気流路は閉塞されることなく、コンテナの長手方向に配置される縦線およびコンテナの幅方向に配置された横線に沿って、蒸気流路が容易に確保される。更に、上述したメッシュは、可動状態でコンテナ内に収容されているので、コンテナを屈曲させても、挫屈が生じることはなく、ヒートパイプは可撓性を備えている。
【００３２】
上述したように、径の僅かに異なる縦線および横線を組合わせ、横線の密度を高くして形成されたメッシュを用いることによって、蒸気流路を確保し、極めて薄型のヒートパイプとして優れた熱輸送特性を得ることができる。
図４は、図１に示した態様のメッシュを、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナに収容した状態を説明する図である。図４に示すように、重ね合わせた２枚の箔状のシート２、３の周辺部４をシーム溶接や超音波溶接等によって接合して形成された密閉されたコンテナ内に、コンテナの長手方向の毛管力を高めるように、大きな径の縦線６と小さな径の横線７とによって形成されたメッシュ５が可動状態で収容されている。
【００３３】
平面型ヒートパイプのコンテナの材料として、銅（Ｃ１０２０、Ｃ１１００、Ｃ１２００）、アルミニウム（Ａ１０１０　Ａ１１００　Ａ５０００系、Ａ６０００系、Ａ７０００系）などの熱伝導の良好な金属を利用する。クラッド材を用いるときには、異種金属、例えば、アルミニウム／銅、銅／セラミックス（アルミナ、ベリリア、窒化アルミニウム、銅タングステン）を用いることができる。平面型ヒートパイプの形状は、断面が円形、楕円形、長方形等のいろいろの形状が可能である。
密閉された空洞部内に封入される作動液としては、容器材質との適合性に応じて、水、代替フロン、フロリーナ、シクロペンタン等を用いる。
【００３４】
上述したように、この発明の薄型ヒートパイプにおいては、所定方向の毛管力を高めるように異なる径の縦線と横線とによって形成された平織メッシュ、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線と横線とからなる筵織メッシュ、縦線の径が横線の径よりも大きく横線の密度が縦線の密度よりも高い縦線と横線とによって形成された畳織メッシュをコンテナ内に挿入するだけで、他のスペーサを用いることなく伝熱方向に沿った蒸気流路を容易に確保することができる。更に、脱気後、コンテナは大気圧によってメッシュに押し付けられるので、メッシュはコンテナ内に固定され、メッシュとコンテナ内壁との密着性が良好であり、その結果、高い毛管力が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
上述したように、この発明によると、スペーサを用いることなく、大気圧による圧壊を防止し、良好な毛管力を備え、薄く、可撓性を有し、熱輸送量が大きく、高性能の薄型シート状ヒートパイプを提供することができる。
更に、極めて薄型の筐体内に搭載された、ＣＰＵ等の発熱電子部品を効率的に冷却するために使用することができる、薄型ヒートパイプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の薄型ヒートパイプに用いられるメッシュを説明する図である。
【図２】図２は、この発明の薄型ヒートパイプに用いられる他の態様のメッシュを説明する図である。
【図３】図３は、この発明の薄型ヒートパイプに用いられる他の態様のメッシュを説明する図である。
【図４】図４は、図１に示した態様のメッシュを、重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナに収容した状態を説明する図である。
【図５】図５は、従来のメッシュを示す図である。
【符号の説明】
１．薄型ヒートパイプ
２．箔状のシート
３．箔状のシート
４．周辺部
５．メッシュ
６．平織の縦線
７．平織の横線
１５．メッシュ
１６．撚線からなる縦線
１７．撚線からなる横線
１８．素線
２５．メッシュ
２６．畳織の縦線
２７．畳織の横線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sheet-type heat pipe for efficiently cooling high heat-generating components such as semiconductors, and particularly for efficiently cooling semiconductors and the like mounted in an extremely thin housing.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices incorporate high-output, highly integrated components such as microprocessors. Microprocessors have a very high degree of integration, and perform high-speed operations such as calculation and control of information, and thus emit a large amount of heat. Various cooling systems have been proposed for cooling chips and the like, which are high-output and highly integrated components. One of the typical cooling systems is a heat pipe.
The heat pipe includes a round pipe heat pipe and a planar heat pipe. For cooling a component to be cooled of an electronic device such as a CPU, a flat heat pipe is preferably used because it can be easily attached to the component to be cooled and a wide contact surface can be obtained.
[0003]
Further, the heat pipe is divided into a top heat mode in which the component to be cooled is located at an upper portion and a bottom heat mode in which the component to be cooled is located at a lower portion at a position where the component to be cooled is attached. In the case of the bottom heat mode, the liquid is refluxed by gravity, but in the case of the top heat mode, the liquid must be refluxed against the gravity. Usually, capillary action by a wick is used.
A space serving as a flow path of the working fluid is provided inside the heat pipe, and the working fluid accommodated in the space undergoes a phase change such as evaporation and condensation, and moves, so that heat is transferred.
[0004]
The details of the heat pipe which has a sealed cavity and transfers heat by phase transformation and movement of the working fluid contained in the cavity are as follows.
At the heat-absorbing side of the heat pipe, the heat generated by the component to be cooled, which has been conducted by conducting heat through the material of the container constituting the heat pipe, is absorbed as latent heat, the working fluid evaporates, and the vapor is radiated by the heat pipe. Move to the side. On the heat radiation side, the vapor of the working fluid condenses to release latent heat, and returns to the liquid state again. The working fluid that has returned to the liquid phase in this way moves (recirculates) to the heat absorbing side again. Heat is transferred by such phase transformation and movement of the working fluid.
In a gravity-type heat pipe, the working fluid in a liquid phase state due to phase transformation moves (refluxes) to the heat absorbing side by gravity.
[0005]
In recent years, housings on which the above-described chips and the like are mounted have been gradually reduced in thickness, and accordingly, heat pipes have also been reduced in thickness.
In a flat thin heat pipe, it is desirable to secure a steam flow path linearly mainly in the direction in which heat is to be transferred, for example, in the longitudinal direction. However, when a container is formed using a metal foil that is thin enough to be easily deformed, the container is crushed from the outside by the atmospheric pressure. FIG. 5 is a diagram showing a conventional mesh. In this mesh, the diameter and the tension of the vertical line 106 and the horizontal line 107 are equal, and the aperture ratio is generally large when viewed from the normal direction to the mesh surface. Simply inserting the mesh thus formed into a container made of a metal foil or the like thin enough to be easily deformed results in being crushed by the atmospheric pressure, and as a result, only a very small gap remains and sufficient The steam channel is not secured. Further, since the vertical line and the horizontal line alternately contact the inner wall of the container in the remaining gap, a straight gap is not secured along the line, and the flow resistance of steam is large.
[0006]
Therefore, when a thin metal foil is used as a container, a spacer is required as a support for maintaining the shape. Conventional spacers include, for example, spot welding and embossing.However, these techniques require the rigidity of the container itself, and are not suitable for containers made of thin, soft metal foil or the like. Was. Also, when a spacer having a certain degree of rigidity is separately inserted into the container, the spacer may buckle or block the steam flow path when the container is bent. Could not be sought.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-165584 discloses a sheet-shaped heat pipe (hereinafter, referred to as “prior art”). In the prior art, a plurality of columnar spacers joined to a container are used.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art sheet heat pipe has the following problems.
That is, the intervals between the columnar spacers are not uniform, and there is a possibility that the performance may vary, and the reliability is lacking. Further, since the columnar spacer is bonded to the container by an adhesive or the like, a non-condensable gas may be generated inside the container, which may impair long-term reliability. Further, when the container body is bent, the joined columnar spacers may be peeled off from the container, and the performance may be deteriorated. Further, individual differences between products may increase. Further, there is a problem that the number of members and the number of steps increase.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin heat pipe which can be used for efficiently cooling a heat-generating electronic component such as a CPU mounted in an extremely thin housing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventor has conducted intensive studies to solve the above-mentioned conventional problems. As a result, a mesh formed by vertical and horizontal lines of different diameters so as to increase the capillary force in a predetermined direction in a sealed container formed by joining the peripheral portions of two foil sheets. It was found that by accommodating in a movable state, it was possible to bend, secure a steam flow path in a predetermined direction without being crushed by the atmosphere, and to enable the mesh to function as both a spacer and a wick. .
[0010]
Furthermore, in a sealed container formed by joining the peripheral portions of two foil-shaped sheets, a vertical wire and a horizontal wire having different diameters composed of twisted wires formed by a plurality of strands are formed. By accommodating the mesh in a movable state, it is possible to bend, easily secure a steam flow path along the heat transfer direction without being crushed by the atmosphere, and further obtain a capillary force inside the vertical line. It turned out that the mesh could perform both the function of a spacer and a wick.
[0011]
Furthermore, a high-density mesh composed of vertical and horizontal lines of different diameters and having a high density of small-diameter lines is movably accommodated in a sealed container formed by joining the peripheral portions of two foil-shaped sheets. By doing so, it is possible to bend, easily secure a steam flow path along the heat transfer direction without being crushed by the atmosphere, and further increase the contact area between the container wall surface and the mesh to increase the capillary force. It turns out that it can.
[0012]
The present invention has been made based on the above research results, and a first aspect of the thin heat pipe of the present invention is a sealed heat pipe formed by joining the peripheral portions of a laminated foil sheet. A container, a mesh formed by vertical lines and horizontal lines having different diameters to increase the capillary force in a predetermined direction, which is movably accommodated in the container, and a working fluid sealed in the container. It is a thin heat pipe provided.
[0013]
A second aspect of the thin heat pipe of the present invention is the thin heat pipe, wherein the mesh is a plain woven mesh in which the diameter of a vertical line is larger than the diameter of a horizontal line.
[0014]
A third aspect of the thin heat pipe of the present invention is a closed heat pipe formed by joining the peripheral portions of a superposed foil-like sheet, and a plurality of thin heat pipes movably accommodated in the container. A thin heat pipe comprising a mesh consisting of vertical and horizontal wires of different diameters formed of stranded wires formed by elementary wires, and a working fluid sealed in the container.
[0015]
In a fourth aspect of the thin heat pipe of the present invention, the mesh is made of a woven mesh in which the diameter of a vertical line is larger than the diameter of a horizontal line, and the number of vertical lines is smaller than the number of horizontal lines. Many, thin heat pipes.
[0016]
A fifth aspect of the thin heat pipe according to the present invention is directed to a closed container formed by joining the peripheral portions of the superposed foil-shaped sheets, and different diameters movably accommodated in the container. A thin heat pipe comprising a mesh consisting of vertical and horizontal lines and having a high density of small-diameter lines, and a working fluid sealed in the container.
[0017]
A sixth aspect of the thin heat pipe of the present invention is a thin heat pipe, wherein the mesh is a tatami mesh having a vertical line diameter larger than a horizontal line diameter and a horizontal line density higher than a vertical line density. is there.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the thin heat pipe of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The thin heat pipe of the present invention increases the capillary force in a predetermined direction, which is contained in a sealed container formed by joining the peripheral portions of superposed foil sheets and is movably accommodated in the container. A thin heat pipe comprising a mesh formed by vertical and horizontal lines having different diameters and a working fluid sealed in a container. The mesh described above is a plain woven mesh in which the diameter of the vertical line is larger than the diameter of the horizontal line.
[0019]
In the thin heat pipe of the present invention, two foil-like sheets are overlapped and the peripheral portion is joined by a method such as seam welding or brazing to form a container. In the container, a mesh formed by vertical and horizontal lines having different diameters so as to increase the capillary force in a predetermined direction is movably accommodated.
[0020]
FIG. 1 is a diagram illustrating a mesh used for the thin heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 1, the mesh 5 of the present invention is a plain woven mesh using vertical lines 6 and horizontal lines 7 having different diameters. That is, the diameter of the vertical line is larger than the diameter of the horizontal line. Each of the vertical line and the horizontal line is formed of one wire. A mesh is formed by braiding around a vertical line composed of a plurality of wires having a predetermined size arranged in parallel with a horizontal line having a diameter considerably smaller than the diameter of the vertical line. By increasing the difference between the diameter of the vertical line 6 and the diameter of the horizontal line 7, the vertical line 6 maintains its original linear shape without being bent, and the horizontal line 7 having a small diameter is formed by a plurality of parallel vertical lines. It is wrapped around the wire in a wavy shape. As a result, as shown by the arrows in the drawing, a steam flow path in the direction along the axial direction of the vertical line can be secured.
[0021]
When the mesh formed in this manner is accommodated in the container described above in a movable state, even if the container is formed by a sheet of metal foil that is thin enough to be easily deformed,
The steam flow path is easily secured by a plurality of parallel vertical lines having a large diameter arranged in the longitudinal direction of the container without being blocked by the atmospheric pressure. Furthermore, since the above-mentioned mesh is accommodated in the container in a movable state, even if the container is bent, buckling does not occur, and the heat pipe has flexibility.
[0022]
In addition, by properly adjusting the interval between the vertical lines arranged in parallel, even if the container is formed of a thin and soft foil-like sheet, it is not crushed by the atmospheric pressure, and the gap is linearly formed along the vertical line. Can be secured.
As described above, by using a mesh formed by combining two types of wires having different diameters, a steam flow path can be secured, and excellent heat transport characteristics can be obtained as an extremely thin heat pipe.
[0023]
As described above, the container is formed of a metal foil or the like that is thin enough to be flexible in order to obtain flexibility. Containers in which metal foils are joined together by seam welding or brazing have high long-term reliability. In general, it has been believed that a resin has low reliability in terms of permeability, gas generation, and the like. There is an example in which the characteristics are dramatically improved as compared with the above, and these composite materials can be used.
[0024]
Further, the thin heat pipe according to the present invention includes a sealed container formed by joining the peripheral portions of the laminated foil sheets, and a plurality of element wires movably accommodated in the container. A thin heat pipe comprising a mesh composed of vertical and horizontal wires having different diameters formed of stranded wires formed by the above method, and a working fluid sealed in the container.
[0025]
In the thin heat pipe of the present invention, two foil-like sheets are overlapped and the peripheral portion is joined by a method such as seam welding or brazing to form a container. In the container, meshes composed of vertical and horizontal wires having different diameters and composed of stranded wires formed by a plurality of strands are accommodated in a movable state. That is, the mesh described above is a straw mesh in which the diameter of the vertical line is larger than the diameter of the horizontal line, and the number of the vertical lines is larger than the number of the horizontal lines.
[0026]
FIG. 2 is a diagram for explaining another type of mesh used for the thin heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 2, the mesh 15 of the present invention is a mesh composed of a vertical wire 16 and a horizontal wire 17 having different diameters and composed of stranded wires formed by a plurality of strands. That is, the diameter of the vertical line 16 is larger than the diameter of the horizontal line 17. Note that the same wire is used for the vertical and horizontal lines, and the size of the diameter differs depending on the number of wires. A mesh is formed by braiding a vertical wire in which stranded wires formed by a plurality of strands are arranged in parallel with a horizontal wire having a diameter considerably smaller than the diameter of the vertical wire so as to be wound in a wave shape. For example, as shown in FIG. 2B, the vertical wire 16 is formed of a stranded wire formed by four strands 18, and the horizontal wire is formed of a stranded wire formed by two strands. . By increasing the difference between the diameter of the vertical line 16 and the diameter of the horizontal line 17, the vertical line 16 maintains its original linear shape without being bent, and the horizontal line 17 having a small diameter is formed by a plurality of parallel vertical lines. It is wrapped around the wire in a wavy shape. As a result, as shown by the arrows in the drawing, a steam flow path in the direction along the axial direction of the vertical line can be secured.
According to this embodiment, as shown in FIG. 2 (b), a capillary force can be obtained even inside the vertical wire by a stranded wire composed of a plurality of strands.
[0027]
When the mesh formed in this manner is accommodated in the container described above in a movable state, even if the container is formed by a sheet of metal foil that is thin enough to be easily deformed,
The steam flow path is easily formed by a plurality of parallel vertical wires (twisted wires composed of a plurality of strands) having a large diameter arranged in the longitudinal direction of the container without being blocked by the atmospheric pressure. Is secured. Furthermore, a capillary force can be obtained even inside the vertical wire by the stranded wire composed of a plurality of strands. Furthermore, since the above-mentioned mesh is accommodated in the container in a movable state, even if the container is bent, buckling does not occur, and the heat pipe has flexibility.
[0028]
In addition, by appropriately adjusting the interval between the vertical lines arranged in parallel, even if the container is formed of a thin and soft foil-like sheet, the container is not crushed by the atmospheric pressure and the vertical lines (consisting of a plurality of element wires) are formed. Gaps can be secured in a straight line along the stranded wire).
As described above, the use of the mesh composed of the vertical wires 16 and the horizontal wires 17 having different diameters formed of the stranded wires formed by the plurality of strands ensures the steam flow path, and is excellent as an extremely thin heat pipe. Heat transfer characteristics can be obtained.
[0029]
Furthermore, the thin heat pipe according to the present invention includes a sealed container formed by joining the peripheral portions of the stacked foil sheets, and a vertical line having a different diameter, which is movably accommodated in the container. This is a thin heat pipe including a mesh composed of horizontal wires and having a high density of small-diameter wires, and a working fluid sealed in a container. The mesh described above is a tatami mesh.
[0030]
FIG. 3 is a diagram illustrating another embodiment of the mesh used for the thin heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 3, the mesh 25 of the present invention is a tatami mesh using vertical lines 26 and horizontal lines 27 having different diameters. That is, the difference between the diameter of the vertical line and the diameter of the horizontal line is small, and the diameter of the vertical line is slightly larger than the diameter of the horizontal line. Each of the vertical line and the horizontal line is formed of one wire. A mesh is formed by weaving a vertical line composed of a plurality of wires having a predetermined size arranged in parallel so as to be wound in a wave shape by a horizontal line having a diameter slightly smaller than the vertical line. . In this embodiment, the density of the horizontal lines is high, and the flow of steam in the horizontal direction is also high. Therefore, the steam flow path can be secured along the vertical line direction and the horizontal line direction.
According to the tatami mesh formed in this way, the contact area between the wall surface of the container and the mesh can be increased, and the capillary force can be increased.
[0031]
When the mesh formed in this manner is accommodated in the container described above in a movable state, even if the container is formed by a sheet of metal foil that is thin enough to be easily deformed,
The steam flow path is easily secured along the vertical line arranged in the longitudinal direction of the container and the horizontal line arranged in the width direction of the container without the steam flow path being blocked by the atmospheric pressure. Furthermore, since the above-mentioned mesh is accommodated in the container in a movable state, even if the container is bent, buckling does not occur, and the heat pipe has flexibility.
[0032]
As described above, by using a mesh formed by combining vertical lines and horizontal lines having slightly different diameters and increasing the density of horizontal lines, a steam flow path is secured, and excellent heat is obtained as an extremely thin heat pipe. Transport properties can be obtained.
FIG. 4 is a view for explaining a state in which the mesh of the embodiment shown in FIG. 1 is housed in a sealed container formed by joining the peripheral portions of superposed foil sheets. As shown in FIG. 4, in a sealed container formed by joining peripheral portions 4 of two superposed foil sheets 2 and 3 by seam welding, ultrasonic welding, or the like, a longitudinal direction of the container is used. The mesh 5 formed by the large-diameter vertical line 6 and the small-diameter horizontal line 7 is housed in a movable state so as to increase the capillary force.
[0033]
As a material for the container of the flat heat pipe, a metal having good heat conductivity such as copper (C1020, C1100, C1200) and aluminum (A1010 A1100 A5000 series, A6000 series, A7000 series) is used. When a clad material is used, dissimilar metals, for example, aluminum / copper, copper / ceramics (alumina, beryllia, aluminum nitride, copper tungsten) can be used. Various shapes such as a circular cross-section, an ellipse, and a rectangle are possible for the shape of the flat heat pipe.
As the working fluid sealed in the closed cavity, water, alternative Freon, Florina, cyclopentane, or the like is used depending on the compatibility with the material of the container.
[0034]
As described above, in the thin heat pipe of the present invention, a plain woven mesh formed by vertical and horizontal lines having different diameters to increase the capillary force in a predetermined direction, and a stranded wire formed by a plurality of strands. A straw mat mesh consisting of vertical and horizontal lines of different diameters, a tatami mesh formed by vertical lines and horizontal lines where the diameter of the vertical lines is larger than the diameter of the horizontal lines and the density of the horizontal lines is higher than the density of the vertical lines. The steam flow path along the heat transfer direction can be easily secured without using other spacers simply by inserting the steam path into the container. Further, after degassing, the container is pressed against the mesh by the atmospheric pressure, so that the mesh is fixed in the container, the adhesion between the mesh and the inner wall of the container is good, and as a result, a high capillary force is obtained.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, without using spacers, crushing due to atmospheric pressure is prevented, good capillary force is provided, thin, flexible, heat transport is large, and high performance thin A sheet-like heat pipe can be provided.
Further, it is possible to provide a thin heat pipe that can be used for efficiently cooling a heat-generating electronic component such as a CPU mounted in an extremely thin housing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a mesh used for a thin heat pipe of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating another embodiment of a mesh used for the thin heat pipe of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating another embodiment of a mesh used for the thin heat pipe of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the mesh of the embodiment shown in FIG. 1 is housed in a sealed container formed by joining peripheral portions of a superposed foil-shaped sheet.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional mesh.
[Explanation of symbols]
1. 1. Thin heat pipe 2. foil sheet 3. foil-like sheet Peripheral part 5. Mesh 6. 6. Plain weave vertical line 14. Plain weave horizontal line Mesh 16. Vertical wire consisting of stranded wire 17. Horizontal wire consisting of twisted wires 18. Strand 25. Mesh 26. Tatami vertical line 27. Tatami horizontal line

Claims (6)

重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、前記コンテナ内に可動状態で収容されている、所定方向の毛管力を高めるように異なる径の縦線と横線とによって形成されたメッシュと、前記コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプ。A sealed container formed by joining the peripheral portions of the superposed foil sheets, and a vertical line having a different diameter so as to increase the capillary force in a predetermined direction, which is accommodated in the container in a movable state, and A thin heat pipe comprising: a mesh formed by horizontal lines; and a working fluid sealed in the container. 前記メッシュが、縦線の径が横線の径よりも大きい平織メッシュからなっている、請求項１に記載の薄型ヒートパイプ。The thin heat pipe according to claim 1, wherein the mesh is a plain woven mesh in which a diameter of a vertical line is larger than a diameter of a horizontal line. 重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、前記コンテナ内に可動状態で収容されている、複数本の素線によって形成された撚線からなる異なる径の縦線と横線とからなるメッシュと、前記コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプ。A sealed container formed by joining the peripheral portions of the superposed foil-shaped sheets, and a different diameter formed of a stranded wire formed by a plurality of strands housed in the container in a movable state. A thin heat pipe comprising a mesh consisting of vertical and horizontal lines, and a working fluid sealed in the container. 前記メッシュが、縦線の径が横線の径よりも大きい筵織メッシュからなっており、縦線の素線数が横線の素線数よりも多い、請求項３に記載の薄型ヒートパイプ。4. The thin heat pipe according to claim 3, wherein the mesh is a straw mesh having a vertical line diameter larger than a horizontal line diameter, and the number of vertical line elements is larger than the number of horizontal line elements. 5. 重ね合わせた箔状のシートの周辺部を接合して形成された密閉されたコンテナと、前記コンテナ内に可動状態で収容されている、異なる径の縦線と横線からなり径の小さい線の密度が高いメッシュと、前記コンテナ内に封入された作動流体とを備えた薄型ヒートパイプ。Density of a sealed container formed by joining the peripheral portions of the superposed foil-shaped sheets and a small-diameter line composed of vertical and horizontal lines having different diameters and movably housed in the container. A thin heat pipe comprising a high mesh and a working fluid sealed in the container. 前記メッシュが縦線の径が横線の径よりも大きく横線の密度が縦線の密度よりも高い畳織メッシュからなっている、請求項５に記載の薄型ヒートパイプ。6. The thin heat pipe according to claim 5, wherein the mesh is a tatami mesh having a vertical line diameter larger than a horizontal line diameter and a horizontal line density higher than a vertical line density.

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