TWI787330B - 熱管及熱管的製造方法 - Google Patents

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日商古河電氣工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種即使對容器施行彎曲加工等塑性形變、或與發熱量大的被冷卻體熱連接，亦可防止由包含水的工作流體所致之容器的腐蝕與氫氣產生的熱管，以及前述熱管的製造方法。一種熱管，其係具有包含容器基材的容器與密封於該容器的工作流體之熱管，前述工作流體包含水，於前述容器基材的至少內面具備具有錫及/或錫合金之第一覆膜、以及形成在該第一覆膜的表面的至少一部份之具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物之第二覆膜。

Description

熱管及熱管的製造方法
本發明係關於一種可維持容器內部的真空度且發揮優良的熱輸送特性的熱管及該熱管的製造方法。
搭載於電氣、電子機器的半導體元件等電子組件，因高機能化、大電流化等，而發熱量增大，其冷卻變得更加重要。作為電子組件的冷卻方法，有使用熱管的狀況。
並且，近年來，例如針對搭載於行動裝置或車輛的電氣、電子機器，更加要求輕量化，對應於此，亦要求熱管的輕量化。從熱管的輕量化之觀點而言，作為容器的材料，正研究使用鋁、鋁合金、鎂、鎂合金等。並且，作為封入容器的工作流體，從熱輸送特性優異的方面而言，有使用水的狀況。但是，鋁、鋁合金、鎂、鎂合金因易與水進行化學反應，故若在由鋁、鋁合金、鎂、鎂合金等而成的容器中使用水作為工作流體，則因容器與水的化學反應而產生氫氣，會降低熱管內部的真空度，結果導致所謂有熱管的熱輸送特性會降低之情況的問題。
再者，由於為容器的材料之鋁、鋁合金、鎂、鎂合金與為工作流體之水的化學反應，而導致所謂有容器腐蝕之情況的問題。
因此，在使用鋁等作為容器材料且使用水作為工作流體之情形中，以往會於容器的內面形成具有防腐蝕功能的被覆層。
作為已形成具有容器的防腐蝕功能之被覆層的熱管，例如，有提案一種熱管，其在由鋁所形成之容器的內壁，形成有矽酸(SiO2 )覆膜、氧化鋁(Al2 O3 )覆膜、水鋁石覆膜等作為使水無法穿透的保護覆膜，且同時封入水以作為動作流體(專利文獻1)。並且，於專利文獻1，由於矽酸(SiO2 )覆膜、氧化鋁(Al2 O3 )覆膜、水鋁石覆膜等保護覆膜堅硬而有發生裂痕等缺陷的情況，故藉由在水中添加負離子，而發揮負離子修復覆膜的缺陷部分之作用。
但是，於專利文獻1，因保護覆膜堅硬，故若進行用於密封容器的彎曲加工或為了改變形狀的彎曲或壓扁等加工、或被冷卻體的發熱量增大而對熱管的熱負載(thermal load)變大，則仍有所謂會在保護覆膜發生裂痕等缺陷的問題。若在保護覆膜發生裂痕等缺陷，則有所謂從該缺陷滲進的水與容器的材料進行化學反應而產生氣體(例如，氫氣)，而熱輸送特性容易降低的問題，並且，因容器的材料與水進行化學反應，而有所謂容器容易腐蝕的問題。再者，於專利文獻1的保護覆膜，在利用熔接密封容器時，難以賦予容器高密封性。並且，為了賦予對水的耐腐蝕性，提案有一種覆蓋有鉛的熱管(專利文獻2)。但是，由鉛而成之耐腐蝕用的被膜，因造成環境的負荷故不佳。作為設置有其他耐腐蝕用之被膜的熱管，提案有使用經塗布鎳之容器的熱管(專利文獻3)、將銅構件與鋁構件等護面材料用於容器的熱管(專利文獻4)。但是，於專利文獻3的鎳塗布，若進行用於密封容器的彎曲加工或為了改變形狀的彎曲或壓扁等加工，則仍有所謂會在鎳塗布上發生裂痕等缺陷的問題。並且，於專利文獻4的護面材料，難以製造近年的小型輕量化所要求之輕薄材料，在輕量化的方面仍有改善的空間。並且，若勉強地將材料薄化，則容器的材料的被覆變得不完整，有變得容易造成容器的材料與水進行化學反應而產生氣體或腐蝕容器的情況。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2004-325063號公報 專利文獻2：日本特開昭61-259087號公報 專利文獻3：日本特開2006-284167號公報 專利文獻4：日本特開2002-168577號公報
[發明欲解決的問題]
鑒於上述情事，本發明之目的在於提供一種即使對容器施行彎曲加工等塑性形變、或與發熱量大的被冷卻體熱連接，亦可防止由包含水之工作流體所致之容器的腐蝕與氫氣產生，以及前述熱管的製造方法。 [用於解決問題的手段]
本發明的態樣係一種熱管，其係具有包含容器基材的容器、與經封入該容器的工作流體之熱管，前述工作流體包含水，於前述容器基材的至少內面具備具有錫及/或錫合金的第一覆膜、以及形成於該第一覆膜的表面的至少一部份之具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物的第二覆膜。
本發明的態樣係前述錫合金包含選自由銅、鎳、銀、鉛及鉍而成之群組的至少一種金屬之熱管。
本發明的態樣係前述第二覆膜的平均厚度為5nm以上且200nm以下之熱管。
本發明的態樣係前述容器基材係由選自由鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鈦、鈦合金及不銹鋼而成之群組的至少一種金屬而成之熱管。
本發明的態樣係前述第一覆膜的平均厚度為1μm以上且30μm以下之熱管。
本發明的態樣係在前述容器基材的表面與前述第一覆膜之間，設置有一層或二層以上的中間層之熱管，此中間層係由合金而成，此合金包含選自由鎳、鋅、鈷、鉻及銅而成之群組的至少一種金屬、及/或選自由鎳、鋅、鈷、鉻及銅而成之群組的至少一種金屬。
本發明的態樣係前述中間層的平均厚度為0.001μm以上且2μm以下之熱管。
本發明的態樣係在前述容器中容納有毛細結構物(wick structure)之熱管。
本發明的態樣係前述毛細結構物為玻璃素材之熱管。
本發明的態樣係前述玻璃素材為選自由玻璃纖維、玻璃絨、玻璃布及玻璃不織布而成之群組的至少一種之熱管。
本發明的態樣係熱管的製造方法，其係具有包含容器基材的容器、與經封入該容器之包含水的工作流體之熱管的製造方法，其包含：準備容器的步驟，此容器於前述容器基材的至少內面具備具有錫及/或錫合金之第一覆膜、與形成於該第一覆膜的表面的至少一部份之具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物之第二覆膜；注入步驟，其於前述容器的內部注入工作流體；脫氣步驟，其將注入有工作流體之前述容器的內部進行脫氣；以及，密封步驟，其將經脫氣之前述容器的端部予以密封。
本發明的態樣係更包含將前述第一覆膜進行熔融的熱處理步驟之熱管的製造方法。 [發明效果]
根據本發明的態樣，藉由於容器基材的至少內面形成具有錫及/或錫合金之第一覆膜、與在該第一覆膜的表面具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物之第二覆膜，而即使對容器施行彎曲加工等塑性形變、或與發熱量大的被冷卻體熱連接，亦可防止由包含水的工作流體所致之容器的腐蝕與氫氣產生，其結果可防止熱管的熱輸送特性的降低。
根據本發明的態樣，藉由第二覆膜的平均厚度為5nm以上且200nm以下，而即使與發熱量大的被冷卻體熱連接，甚至對容器施行彎曲加工等塑性形變，亦更確實地防止由包含水的工作流體所致之容器的腐蝕與氫氣產生，而可更確實地防止熱管的熱輸送特性的降低。
根據本發明的態樣，藉由第一覆膜的平均厚度為1μm以上且30μm以下，而可防止容器的重量化，且同時更確實地有利於防止由包含水的工作流體所致之容器的腐蝕與氫氣產生。
根據本發明的態樣，藉由毛細結構物為玻璃素材，而可防止包含水的工作流體與毛細結構物的化學反應，因此可更確實地防止在容器內部產生氫氣。
[用於實施發明的形態]
以下，針對本發明的實施形態例之熱管，一邊使用圖式一邊進行說明。
如圖1、2所示，本發明的第一實施形態例之熱管1具有包含容器基材11的容器10、與經封入容器10的工作流體14。於容器10的內部設置有空洞部17，將工作流體14封入空洞部17。
於容器基材11的至少內表面設置有第一覆膜12。並且，於第一覆膜12的表面更設置有第二覆膜13。因此，於容器基材11的至少內表面形成具有第一覆膜12與第二覆膜13的多層結構15，於多層結構15，第一覆膜12的表面被以第二覆膜13被覆。
於第一實施形態例之熱管1，容器基材11為管材，管材的長邊(軸)方向成為熱輸送方向。容器基材11的直徑方向(亦即，相對於長邊方向的正交方向)的形狀並無特別限定，能依據使用狀況而適當選擇，可列舉例如略圓形、橢圓形、扁平形狀、矩形、圓角長方形等。於圖1，容器基材11的直徑方向的形狀呈圓形狀。容器基材11的長邊方向的形狀並無特別限定，能依據使用狀況而適當選擇，可列舉例如具有L字狀、U字狀或落差部位的形狀等具有彎曲部位的形狀、直線形狀等。於圖2，容器基材11的長邊方向的形狀呈直線形狀。
容器基材11的材質並無特別限定，能依據使用狀況而適當選擇，但例如從熱傳導性與防止重量化的觀點而言，以鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鈦、鈦合金及不銹鋼為佳，從更加輕量化的觀點而言，以鋁、鋁合金、鎂、鎂合金為尤佳。
於熱管1，從獲得優良的熱輸送特性的觀點、防止環境負荷的觀點及管理容易性的觀點而言，工作流體14包含有水。並且，視需要，工作流體14中亦可摻合pH調整劑、抗凍劑等添加劑。
如圖1、2所示，容器基材11的內表面係被以第一覆膜12被覆。於熱管1，容器基材11的內表面呈現與第一覆膜12相接的態樣。第一覆膜12，作為構成要素，呈現由錫及/或錫合金而成的被覆層等具有錫及/或錫合金的被覆層。第一覆膜12為具有錫及/或錫合金的被覆層，係用於賦予容器10的內面防腐蝕性的被覆。並且，相較於矽酸(SiO2 )覆膜、氧化鋁(Al2 O3 )覆膜、水鋁石覆膜等，具有錫及/或錫合金的被覆層之第一覆膜12更柔軟。因此，即使對容器10施行彎曲或壓扁等塑性形變，亦可防止在第一覆膜12產生裂痕等缺陷，因此可防止容器基材11與工作流體14所含的水進行化學反應而產生氫氣。並且，第一覆膜12因並非由鉛而成之被覆層，故可防止對環境的負荷。
由上述可知，藉由在容器基材11的內表面形成有第一覆膜12，而可有利於容器10的抗腐蝕，即使對容器10施行彎曲或壓扁等加工亦可防止氫氣的產生，可維持優良的熱輸送特性。
再者，具有錫及/或錫合金的第一覆膜12因係較柔軟的被覆層，故可賦予容器10優異的密封性，提升空洞部17的氣密性。
此外，於熱管1，只要容器基材11的至少內表面整體被以第一覆膜12被覆即可，再者，容器基材11的外表面整體亦可被與第一被覆相同性質的材料，亦即具有錫及/或錫合金的被覆層被覆。
並且，第一覆膜12可為一層，亦可為二層以上的複數層。此外，於熱管1，第一覆膜12呈一層的結構。
第一覆膜12的平均厚度並無特別限定，能依據使用狀況而適當選擇，但例如從確實地被覆容器基材11的內表面而賦予防腐蝕性，防止氫氣產生的觀點而言，其下限値以1μm為佳，以5μm為尤佳。另一方面，從輕量化的觀點而言，第一覆膜12的平均厚度的上限値以30μm為佳，以15μm為尤佳。並且，藉由將第一覆膜12設定為錫合金，而可望提升防腐蝕性、調整熔點。因藉由合金化，第一覆膜12的熔點會變化，故可鑑於熔融第一覆膜12的熱處理、或藉由焊接等組裝本發明的熱管時之條件，調整錫合金的組成。在使用錫合金之情形，作為錫合金的成分，例如以包含選自由銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、鉛(Pb)及鉍(Bi)而成之群組的至少一種金屬的錫合金為佳。作為錫合金，可列舉例如SnCu合金(例如，Sn-3質量%Cu合金、Cu6 Sn5 化合物)、SnNi合金(例如，Ni3 Sn4 化合物)、SnAg合金(例如，Sn-3.5質量%Ag合金)、SnPb合金(例如，Sn-10質量%Pb合金、Sn-38質量%Pb合金)、SnBi合金(例如，Sn-0.5質量%Bi合金、Sn-3質量%Bi合金、Sn-58質量%Bi合金)等。其中，從防止環境負荷的觀點而言，以無鉛的錫合金為較佳，從提升防腐蝕性的觀點而言，以包含鉍的錫合金為尤佳。
另一方面，僅為具有錫及/或錫合金的被覆層之第一覆膜12，容器10的防腐蝕功能並不充分。在此，於熱管1，如圖1、2所示，在第一覆膜12上積層有第二覆膜13。第二覆膜13露出於空洞部17，其為容器10的內部空間之。第二覆膜13，作為構成要素，呈現具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物的被覆層。於熱管1，係在容器基材11的內表面與第二覆膜13之間設置有第一覆膜12。因此，第一覆膜12中設置有第二覆膜13的部位，呈現未露出於容器10的空洞部17之態樣。
第二覆膜13為具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物的被覆層，係用於更加提升容器10內面的防腐蝕性的被覆。因此，藉由在第一覆膜12上形成有第二覆膜13，而即使容器10與發熱量大的被冷卻體熱連接而對熱管1的熱負載變大，亦防止由包含水的工作流體14所致之容器10的腐蝕並可防止氫氣產生，其結果，經過長時間，可防止熱管的熱輸送特性的降低。並且，第二覆膜13因並非由鉛而成的被覆層，故可防止對環境的負荷。
第二覆膜13可被覆第一覆膜12的表面整體，亦可被覆第一覆膜12的表面的一部分區域，例如可僅被覆對應於容器基材11的長邊方向的中央部位之區域、僅被覆對應於容器基材11的長邊方向的兩端部位或一側的端部之區域、僅被覆對應於容器基材11的直徑方向的圓周面的一部分之區域。在第二覆膜13被覆第一覆膜12的表面的一部分區域之情形中，第一覆膜12的表面中未被以第二覆膜13被覆的區域，呈現第一覆膜12露出於容器10的空洞部17之態樣。此外，於熱管1，第一覆膜12的表面整體被以第二覆膜13被覆。並且，在容器基材11的外表面亦被與第一被覆相同性質的材料所被覆之情形中，可於容器基材11的外表面的該被覆上再被覆與第二被覆相同性質的材料。
並且，第二覆膜13可為一層，亦可為二層以上的複數層。此外，於熱管1，第二覆膜13呈一層的結構。
第二覆膜13的平均厚度並無特別限定，能依據使用狀況而適當選擇，但例如從確實地更加提升容器10的防腐蝕性的觀點而言，其下限値以5nm為佳，以10nm為尤佳。並且，從容器10的密封性與防止在彎曲或壓扁等塑性形變時產生裂痕的觀點而言，第二覆膜13的平均厚度的上限値以200nm為佳，以100nm為尤佳。
並且，熱管1中，亦可在容器10的內部容納有具有毛細現象的毛細結構物(未圖示)。藉由在容器10的內部容納有毛細結構物，而可使在熱管1的散熱部從氣相往液相進行相變化的工作流體14順利地朝熱管1的受熱部迴流。
作為毛細結構物，只要是一般所使用者，則皆能使用，但從防止在容器基材11與毛細結構物的共存下因與包含水的工作流體14接觸而促進化學反應的觀點而言，以玻璃素材為佳，玻璃素材中，從獲得充分的毛細現象的觀點而言，以玻璃纖維、玻璃絨、玻璃布、玻璃不織布為尤佳。此等可單獨使用，亦可併用二種以上。
容器10中之毛細結構物的位置並無特別限定，能依據使用狀況等而適當選擇，可列舉例如容器10的長邊方向整體或容器10的長邊方向中對應於受熱部的部位等。
接著，針對本發明的第一實施形態例之熱管1的熱輸送的機制，一邊使用圖1、2一邊進行說明。
首先，容器10中，指定的部位(例如，端部或中央部位)與發熱體(未圖示)熱連接。若熱管1藉由受熱部而從發熱體受熱，則受熱部中液相的工作流體14往氣相進行相變化。空洞部17為容器10的內部空間，發揮作為氣相的工作流體14所流通之蒸氣流動路徑的功能。氣相的工作流體14的蒸氣流動路徑係於容器10的長邊方向從受熱部流往散熱部，因此將來自發熱體的熱從受熱部輸送往散熱部。從受熱部輸送往散熱部之來自發熱體的熱，視需要而在設置有熱交換手段的散熱部，氣相的工作流體14往液相進行相變化，藉此作為潛熱而被釋放。在散熱部被釋放的潛熱，被從散熱部往熱管1的外部環境釋放。在散熱部從氣相往液相進行相變化的工作流體14，例如被捕獲至容器10內部所容納的毛細結構物(未圖示)，藉由該毛細結構物的毛細現象，而從散熱部往受熱部迴流。
接著，針對本發明的第二實施形態例之熱管，一邊使用圖式一邊進行說明。此外，針對與第一實施形態例之熱管相同的構成要素，使用相同符號進行說明。
於第一實施形態例之熱管1，容器基材11的至少內表面與第一覆膜12相接，但取代這種情況，如圖3、4所示，於第二實施形態例之熱管2，在容器基材11的表面與第一覆膜12之間，進一步設置有中間層16。因此，於熱管2，在設置有中間層16的區域，呈現容器基材11的表面不與第一覆膜12相接，而是與中間層16相接之態樣。
於熱管2，在容器基材11的至少內表面形成有由中間層16、第一覆膜12及第二覆膜13所積層而成的多層結構15。藉由在容器基材11的內表面與第一覆膜12之間設置有中間層16，可更加提升容器10內面的防腐蝕性，且同時提升第一覆膜12對於容器基材11的表面之密附性。
作為中間層16的構成成分，可列舉例如鎳、鋅、鈷、鉻、銅等金屬、包含鎳、鋅、鈷、鉻、銅等金屬的合金。此等成分可單獨使用，亦可併用二種以上。
中間層16可被覆容器基材11的內表面整體，亦可被覆容器基材11的內表面的一部分區域，例如僅被覆容器基材11的長邊方向之中央部位、僅被覆容器基材11的長邊方向之兩端部或一側之端部、僅被覆容器基材11的直徑方向的圓周面之一部分。並且，中間層16亦可被覆容器基材11的外表面的一部分或整體。此外，於熱管2，容器基材11的內表面整體被以中間層16被覆。
中間層16可為一層，亦可為二層以上的複數層。此外，於熱管2，中間層16呈一層的結構。
中間層16的平均厚度並無特別限定，能依據使用狀況而適當選擇，例如從確實地提升容器10的防腐蝕性並確實地提升第一覆膜12的密附性的觀點而言，其下限値以0.001μm為佳，以0.01μm為較佳，以1μm為尤佳。另一方面，從防止容器10在彎曲或壓扁等塑性形變時產生裂痕的觀點而言，中間層16的平均厚度的上限値以5μm為佳，以2μm為尤佳。
接著，針對本發明的熱管的製造方法例進行說明。作為本發明的熱管的製造方法，例如包含：準備容器10的步驟，此容器10具備形成於容器基材11的至少內面之第一覆膜12、與形成於第一覆膜12的表面之第二覆膜13；注入步驟，其於容器10的內部注入工作流體14；脫氣步驟，其將注入有工作流體14的容器10的內部進行脫氣；以及，密封步驟，其將經脫氣之容器10的端部進行密封。
如上述，於本發明的熱管的製造方法，首先，準備容器10，此容器10於容器基材11的至少內面具備第一覆膜12、與形成於第一覆膜12的表面之第二覆膜13。製作容器10的方法，例如，於在容器基材11設置中間層16之情形中，在容器基材11的至少內表面，首先，形成中間層16，形成中間層16之後，在中間層16的表面形成第一覆膜12，其後，在第一覆膜12的表面形成第二覆膜13。接著，容器基材11的周緣部分中，將在上述脫氣步驟時脫除容器10內部的氣體所必要的部分以外處加以密封，藉此可製作容器10。另一方面，於不在容器基材11設置中間層16之情形，在容器基材11的至少內表面，首先，形成第一覆膜12，其後，在第一覆膜12的表面形成第二覆膜13，容器基材11的周緣部分中，將上述脫氣步驟時脫除容器10內部的氣體所必要的部分以外處加以密封，藉此可製作容器10。
容器基材11的密封方法，並無特別限定，可使用習知的方法，可列舉例如TIG熔接、電阻熔接、雷射熔接、壓力熔接、焊接等。
形成中間層16的方法並無特別限定，但可列舉例如電鍍、無電解電鍍、化學轉化處理等。並且，視需要，亦可對於容器基材11的表面實施溶劑脫脂、電場脫脂、酸洗、蝕刻處理等清洗處理後，再形成中間層16。
形成第一覆膜12的方法，並無特別限定，但例如可藉由電鍍、無電解電鍍、熱浸、蒸鍍等而形成第一覆膜12。並且，視需要，亦可對於容器基材11的表面(在形成有中間層16之情形中，為中間層16的表面)實施溶劑脫脂、電場脫脂、酸洗、蝕刻處理等清洗處理後，再形成第一覆膜12。並且，亦可在如上述般進行而形成的中間層16上，藉由電鍍、無電解電鍍、熱浸、蒸鍍等，形成構成第一覆膜12的成分之含金屬成分的覆膜後，藉由加熱處理等而使前述含金屬成分的覆膜與中間層16進行反應而合金化，藉此形成第一覆膜12。並且，亦可藉由電鍍、無電解電鍍、熱浸、蒸鍍等，形成複數層之構成第一覆膜12的成分之含金屬成分的覆膜後，將複數層的含金屬成分的覆膜進行熱處理而合金化，藉此形成第一覆膜12。
形成第二覆膜13的方法，並無特別限定，但可列舉例如對於第一覆膜12的氧化處理，此氧化處理係在包含氧氣之氣相的氣體環境中之熱處理、使其浸漬於包含水的溶液之熱處理、陽極氧化處理、往由包含水的溶液所產生的蒸氣之曝露處理、於由包含水的溶液所產生的蒸氣中之熱處理等。
此外，在形成第一覆膜12後且形成第二覆膜13前或形成第二覆膜13時，亦可追加加熱第一覆膜12並使其熔融的熱處理步驟。藉由此熱處理步驟，第一覆膜所含之空孔等缺陷被包埋，因此可更確實地防止容器基材11與工作流體14的反應。作為加熱第一覆膜12並使其熔融的熱處理的方法，並無特別限定，但可列舉例如批次式熱處理、通電加熱式熱處理、介電加熱式熱處理、運轉熱處理(running heating treatment)等連續式熱處理。
接著，在如上述般進行而準備之容器10的內部，注入工作流體14。注入工作流體14的方法並無特別限定，可使用習知的方法。此外，工作流體14在注入至容器10的內部前，視需要，亦可藉由加熱而使工作流體14中溶存的氣體排出。
接著，將注入有工作流體14之容器10的內部，經由容器基材11的周緣部分中未被密封的部位進行脫氣。藉由此脫氣處理，將容器10的空洞部17進行減壓。脫氣方法並無特別限定，可使用習知的方法，可列舉例如真空抽吸、加熱脫氣等。
接著，將容器基材11的周緣部分中為了脫氣處理而未被密封的部位進行密封，藉此可製造本發明的熱管。作為將為了脫氣處理而未被密封的部位進行密封的方法，與上述相同，並無特別限定，可使用習知的方法，可列舉例如TIG熔接、電阻熔接、雷射熔接、壓力熔接、焊接等。
此外，視需要，亦可在脫氣步驟前，於容器10的內部容納毛細結構物。視需要，毛細結構物亦可在實施溶劑脫脂、酸洗等清洗處理後，再容納至容器10的內部。
接著，針對本發明的熱管的其他實施形態例進行說明。於上述各實施形態例，容器基材11為管材，但替代此形態，亦可為組合相對向的二個板狀體之平面型。
並且，於上述本發明的熱管的製造方法例，係在中間層16、第一覆膜12、第二覆膜13的形成後，將容器基材11的周緣部分中在脫氣步驟時脫除容器10內部的氣體所必要的部分以外處加以密封，但替代此情況，亦可在將脫氣步驟時脫除容器10內部的氣體所必要的部分以外處加以密封後，再形成中間層16、第一覆膜12、第二覆膜13。並且，第二覆膜13亦可在上述之加熱第一覆膜12並使其熔融的熱處理步驟時、將容器10藉由加熱脫氣等而進行脫氣處理的步驟時、將容器10予以密封的步驟時等形成。 [實施例]
接著，說明本發明的實施例，但本發明只要不超過其要旨，便不限於此等例子。
作為實施例1~23、比較例1、2中使用的熱管，使用直徑8mm ×長度220mm ×容器基材的壁厚0.3mm的直線形狀的熱管。作為容器基材，使用鋁製。封入水作為工作流體。
關於在實施例1~23、比較例1、2中使用的熱管的第一覆膜(Sn或Sn合金)、第二覆膜(SnO)及中間層的詳情，係揭示於下述表1。此外，分別利用X射線光電子能譜分析法(XRS)的深度分析測定第二覆膜的平均厚度，利用螢光X射線分析測定第一覆膜的平均厚度與中間層的平均厚度。
評估 (1)防腐蝕能力(耐久性) 將熱管於90℃的烘箱中熱處理1000小時。其後，將熱管的長邊朝向垂直方向，將熱管的從下端起至80mm的位置為止浸泡於50℃的熱水。並且，於從下端起至40mm的位置與從上端起至15mm的位置連接熱電偶，測定其等的溫度差(∆T)。測定結果係利用以下四階段進行評估。 ◎：相對於比較例1的∆T，∆T小並相差1.5℃以上。 〇：相對於比較例1的∆T，∆T小並相差在1.0℃以上且小於1.5℃的範圍。 △：相對於比較例1的∆T，∆T小並相差在0.5℃以上且小於1.0℃的範圍。 ╳：相對於比較例1的∆T，∆T小並相差在小於0.5℃的範圍，或∆T大於比較例1的∆T。
(2)加工性 將熱管彎曲至角度30°，以目視觀察彎曲部位之第二覆膜的外觀，利用以下三階段進行評估。 ○：無法辨識裂痕等缺陷。 △：能稍微辨識裂痕等缺陷。 ╳：能明顯辨識裂痕等缺陷。
(3)密封性 利用電阻熔接形成密封部位，實施在該密封部位之氦氣的漏洩測試，利用以下三階段進行評估。 ○：3次的密封處理中，3次皆無氦氣的漏洩。 △：3次的密封處理中，1~2次無氦氣的漏洩。 ╳：3次的密封處理中，3次皆有氦氣的漏洩。
將防腐蝕能力、加工性、密封性的評估結果揭示於下述表1。
[表1]
Figure 107129222-A0304-0001
如上述表1所示，於形成有第一覆膜與第二覆膜的實施例1~23，相較於未形成有第二覆膜的比較例1，無損密封性，防腐蝕能力提升，相較於未形成有第一覆膜的比較例2，無損密封性，防腐蝕能力與加工性提升。因此明確得知，於防腐蝕能力提升的實施例1~23，即使與發熱量大的被冷卻體經過長時間的熱連接，亦可發揮優良的熱輸送特性。
並且，由實施例2~5與實施例1、6的對比可知，藉由第二覆膜的平均厚度為5~200nm，而可相當均衡地提升防腐蝕能力、加工性及密封性。並且，由實施例3~5可知，藉由第二覆膜的平均厚度為10~200nm，而可獲得更優良的防腐蝕能力。
並且，由實施例8~10與實施例7的對比可知，藉由第一覆膜的平均厚度為1~30μm，而可獲得更優良的防腐蝕能力。並且，由實施例9、10可知，藉由第一覆膜的平均厚度為5~30μm，而可獲得更優良的防腐蝕能力。
並且，由實施例4、12~16可知，即使形成有中間層且該中間層為鎳、鋅、鈷、鉻、銅的任一者，亦可相當均衡地提升防腐蝕能力、加工性及密封性。並且，由實施例4、16、17、19與實施例18、20的對比可知，藉由中間層的平均厚度為1~2μm，而更加提升防腐蝕能力與加工性。
並且，由實施例2及實施例21~23可知，藉由將第一覆膜設定為Sn-Bi合金，而可更加提升防腐蝕能力。 [產業可利用性]
本發明的熱管，即使對容器施行彎曲加工等塑性形變、或與發熱量大的被冷卻體熱連接而熱負載變大，亦可防止由包含水的工作流體所致之容器的腐蝕與氫氣產生，可發揮優良的熱輸送特性，因此能利用於廣泛的領域，例如在冷卻發熱量大的電子組件的領域中，利用價值高。
1、2‧‧‧熱管10‧‧‧容器11‧‧‧容器基材12‧‧‧第一覆膜13‧‧‧第二覆膜14‧‧‧工作流體15‧‧‧多層結構16‧‧‧中間層17‧‧‧空洞部
圖1係本發明的第一實施形態例之熱管的正面剖面圖； 圖2係本發明的第一實施形態例之熱管的側面剖面圖； 圖3係本發明的第二實施形態例之熱管的正面剖面圖； 圖4係本發明的第二實施形態例之熱管的側面剖面圖。
1‧‧‧熱管
10‧‧‧容器
11‧‧‧容器基材
12‧‧‧第一覆膜
13‧‧‧第二覆膜
14‧‧‧工作流體
15‧‧‧多層結構
17‧‧‧空洞部

Claims (12)

  1. 一種熱管，其係具有包含容器基材的容器、與經封入該容器的工作流體之熱管，該工作流體包含水，於該容器基材的至少內面具備：具有錫及/或錫合金之第一覆膜；以及，形成於該第一覆膜的表面的至少一部份之具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物之第二覆膜，其中，該第一覆膜中設置有該第二覆膜的部位未露出於該容器的空洞部，且該第一覆膜形成在該容器的端部，該容器的端部連同該第一覆膜被密封，以及該容器受到塑性形變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之熱管，其中，該錫合金包含選自由銅、鎳、銀、鉛及鉍而成之群組的至少一種金屬。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之熱管，其中，該第二覆膜的平均厚度為5nm以上且200nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之熱管，其中，該容器基材係由選自由鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鈦、鈦合金及不銹鋼而成之群組的至少一種金屬而成。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之熱管，其中，該第一覆膜的平均厚度為1μm以上且30μm以下。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之熱管，其中，在該容器基材的表面與該第一覆膜之間，設置有一層或二層以上的中間層，此中間層係由選自由鎳、鋅、鈷、鉻及銅所組成之群組的至少一種金屬、及/或包含選自由鎳、鋅、鈷、鉻及銅所組成之群組的至少一種金屬之合金所構成。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之熱管，其中，該中間層的平均厚度為0.001μm以上且2μm以下。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之熱管，其中，該容器中容納有毛細結構物(wick structure)。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之熱管，其中，該毛細結構物為玻璃素材。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之熱管，其中，該玻璃素材為選自由玻璃纖維、玻璃絨、玻璃布及玻璃不織布而成之群組的至少一種。
  11. 一種熱管的製造方法，其係具有包含容器基材的容器、與經封入該容器之包含水的工作流體之熱管的製造方法，其包含：準備容器的步驟，該容器於該容器基材的至少內面具備具有錫及/或錫合金之第一覆膜、與形成於該第一覆膜的表面的至少一部份之具有包含錫的氧化物及/或氫氧化物之第二覆膜；注入步驟，其於該容器的內部注入工作流體；脫氣步驟，其將注入有工作流體之該容器的內部進行脫氣；以及密封步驟，其將經脫氣之該容器的端部予以密封；其中，該第一覆膜中設置有該第二覆膜的部位未露出於該容器的空洞部，該第一覆膜形成在該容器的端部，且該容器的端部連同該第一覆膜被密封，以及該容器受到塑性形變。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之熱管的製造方法，其中，更包含將該第一覆膜進行熔融的熱處理步驟。
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