WO2010028942A1 - Heterogeneous heat pipe and manufacturing process - Google Patents

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WO2010028942A1
WO2010028942A1 PCT/EP2009/060952 EP2009060952W WO2010028942A1 WO 2010028942 A1 WO2010028942 A1 WO 2010028942A1 EP 2009060952 W EP2009060952 W EP 2009060952W WO 2010028942 A1 WO2010028942 A1 WO 2010028942A1
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WO
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heat pipe
zone
cavity
capillary network
pipe according
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Application number
PCT/EP2009/060952
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French (fr)
Inventor
Thierry Hilt
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure

Definitions

  • the invention relates to a heat pipe which successively comprises, in a cavity containing a heat transfer liquid, an evaporation zone, an adiabatic zone and a condensation zone, the adiabatic zone comprising a capillary network connecting the evaporation zone to the zone of condensation, the evaporation zone and a first portion of a capillary network being formed in a first element, at least partly in semiconductor material.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such a heat pipe.
  • Heat pipes are systems that transfer heat to disperse thermal energy over a long distance. They are conventionally in the form of a hermetic enclosure, thermally conductive material, typically made of metal, which contains a liquid in equilibrium with its vapor phase, in the absence of any other gas. The heat transfer takes place passively, by cycles of evaporation of the liquid on a hot part and condensation on a cold part. The liquid condenses on the cold part and returns to the evaporation zone, either by gravity or by a capillary phenomenon. These devices, passive, do not require external energy input. They are used in many applications. They are, in particular, used to evacuate heat in systems where space constraints prevent the use of conventional cooling systems, such as a radiator or an active convection system.
  • flat heat pipes with microcapillary network are used in electronic circuits where the miniaturization and the improvement of the performances of the electronic components lead to an increase in the heat density released during operation.
  • Small heat pipes have been developed to meet the size constraints of electronic components.
  • US-B-6216343, US-B-6167948 and US-A-6158502 disclose capillary network metal heat pipes and their manufacturing process for microelectronics applications.
  • the document DE202006019275 U1 discloses a heat pipe comprising a porous capillary network of semiconductor material connecting an evaporation zone to a condensation zone.
  • US-A-5179043 discloses a method of manufacturing triangular or trapezoidal microcalorbs, integrated into the silicon substrate of an electronic component.
  • the use of a silicon heat pipe removes a thermal interface between the semiconductor component and the heat pipe, thus improving the thermal conductivity between the two elements.
  • the capillary network formed remains, nevertheless, limited to simple structures.
  • US-A-4697205 discloses a semiconductor device integrated directly into a heat pipe in the form of a housing, one of whose walls is formed by the semiconductor material.
  • US-A-5947193 discloses a miniaturized flat heat pipe, made of silicon, having an improved capillary network.
  • the optimized network structure obtained by plasma etching ("reactive ion etching", denoted RIE), comprises several patterns diffusing the heat transfer fluid in several directions and having forms improving the capillary force.
  • RIE reactive ion etching
  • the circulation velocity of the heat transfer fluid inside the heat pipe is thereby increased, thereby improving the efficiency of the heat pipe.
  • the aim of the invention is a heat pipe as well as a method of manufacturing such a heat pipe remedying the drawbacks of the prior art.
  • the invention aims a heat pipe, having good thermal conductivity, compact and inexpensive. It is intended to be easily integrated in an electronic system according to an industrial manufacturing process, easy to implement and economically viable.
  • this object is achieved by a heat pipe and its manufacturing method according to the indexed claims.
  • the first element comprises a first sub-cavity opening onto a first sealing face
  • the adiabatic zone, the condensation zone and a second portion of the capillary network are formed in a second element consisting of one or more different materials of the semiconductor material of the first element, and
  • the manufacturing method comprises the following steps:
  • hybridising by sealing, the first element and the second element at their sealing faces after alignment of the first and second parts of the capillary network.
  • FIG. 1 represents, schematically and in section, a first particular embodiment of the heat pipe according to the invention
  • FIGS. 2 and 3 show, schematically and, respectively, in perspective and in section along AA, the first element of the heat pipe; according to Figure 1,
  • FIG. 4 and 5 show, schematically and respectively in perspective and in section along BB, the second element of the heat pipe according to Figure 1,
  • FIGS. 6 to 11 show, schematically and in section, different steps of a method of manufacturing the first element according to FIGS. 2 and 3,
  • FIGS. 12 to 14 show, schematically and in section, different steps of a method of manufacturing the second element according to FIGS.
  • FIGS. 15 and 16 show, schematically and in section, the various stages of hybridization and sealing of the first and second elements of the heat pipe according to FIG. 1,
  • FIG. 17 to 20 show, schematically and in section, different steps of a method of manufacturing the first element of a second embodiment of the heat pipe according to the invention.
  • FIGS. 21 and 22 show schematically and respectively in top view and in section along CC, a particular embodiment of a second element of a heat pipe according to the second embodiment.
  • FIGS. 23 and 24 show, schematically and in section, the steps of hybridization and sealing of a first element according to FIG. 20 and a second element according to FIGS. 21 and 22,
  • FIG. 25 illustrates an application of a heat pipe according to the invention.
  • the heat pipe shown in FIG. 1 comprises successively (from left to right in FIG. 1), in a cavity 1 containing a heat transfer fluid, an evaporation zone 2, an adiabatic zone 3 and a condensation zone 4.
  • the adiabatic zone 3 comprises a capillary network 5 which connects the evaporation zone 2 to the condensation zone 4.
  • the evaporation zone 2 and a first portion 5a of the capillary network 5 are formed in a first element 6, at least partly made of semiconductor material, preferably of silicon.
  • a component to be cooled 7, a source of heat can be either in contact with an external face of the first element 6, at the level of the evaporation zone 2 of the coolant, initially in liquid form, or directly integrated in the material part.
  • the latter solution has the advantage of eliminating the thermal interface between the component to be cooled 7 and the first element 6, thus promoting the diffusion of heat.
  • the first element 6 comprises the first part 5a of the capillary network and a first sub-cavity 1a, opening onto a first sealing face 8.
  • the first part 5a of the capillary network can advantageously comprise pins 9 at the level of the evaporation zone 2. The presence of the pins 9 increases the solid / liquid contact surface and thus promotes the evaporation of the coolant liquid.
  • the first element 6 is, advantageously, constituted by a first wafer 10 and a second wafer 11 of semiconductor material, sealed to one another at a peripheral edge 12 delimiting the sub-cavity 1 a.
  • the first portion 5a of the capillary network is formed, at least partially, in the first wafer 10, preferably in the two wafers 10 and 11.
  • the first wafer 10 is of semiconductor material, the second wafer 11 being of non-semiconductor material.
  • the first part 5a of the capillary network is then entirely formed on the first wafer 10.
  • the adiabatic zone 3 and the condensation zone 4, as well as a second portion 5b of the capillary network 5, are formed in a second element 13 consisting of one or more different materials of the semiconductor material of the first element 6.
  • the first element 6 is silicon and the second element 13 based on gallium arsenide (AsGa) or indium phosphide (InP) or germanium (Ge).
  • the second element 13 consists of one or more non-semiconductor materials.
  • the second element 13 is made of metal material, ceramic, plastic or material composite.
  • the first element 6 may be silicon and the second element 13 consists of a first portion of iron / nickel alloy and a second portion of copper.
  • the use of a second element 13 consisting of several materials makes it possible to stagger the differences in the expansion of the materials and to compensate the shear stresses on several interfaces.
  • the second element 13 comprises the second portion 5b of the capillary network and a second sub-cavity 1b opening onto a second sealing face 14.
  • the second sealing face 14 is covered with a metal layer, in order to accommodate the differences in equivalent thermal conductivity (ETC) between the materials.
  • ETC equivalent thermal conductivity
  • first and second elements 6 and 13 and then ensure a better thermal interface between these elements 6 and 13.
  • the second element 13 preferably comprises two plates 15 and 16, non-semiconductor material, sealed to one another at a peripheral edge 17 delimiting the sub-cavity 1 b.
  • the second portion 5b of the capillary network is formed, at least partially, in the first wafer 15, preferably in the two wafers 15 and 16.
  • the second element 13 is much longer than the first element 6. Indeed, it is important to use a semiconductor material, essentially at the level of the evaporation zone 2, in contact with the component to be cooled.
  • the first element 6 has a size substantially corresponding to that of the evaporation zone 2.
  • the first and second elements, respectively 6 and 13 are placed end to end, between the evaporation zone 2 and the adiabatic zone 3, to make the first sub-cavity 1a communicate with the second sub-cavity 1a. -cavity 1 b.
  • the first and second elements, respectively 6 and 13 are placed end to end in the direction of a direction defined by the direction of the vapor flow, from the evaporation zone 2 to the condensation zone 4.
  • the first and second elements, respectively 6 and 13 are put end to end in the direction of the length of the heat pipe.
  • the patterns of the first part 5a of the capillary network correspond to those of the second part 5b of the capillary network, so as not to break the continuity of the capillary network.
  • the junction 18 ensures the continuity of the capillary network 5.
  • the structures of the first and second parts 5a and 5b of the capillary network 5 are similar at least at the junction 18 and connected end to end, as illustrated in FIGS. 5.
  • the capillary network 5 may consist of grooves and / or ribs and / or pores on at least one inner face of each element 6 and 13.
  • the grooves and / or ribs of the capillary network 5 are advantageously arranged perpendicular to the sealing faces 8 and 14, at least near the junction 18, to allow exact alignment between the grooves and / or ribs.
  • the first part 5a of the capillary network has grooves and / or ribs going from the first sealing face 8 to the evaporation zone 2. It preferably also comprises pins 9 at the evaporation zone 2.
  • the grooves and / or ribs may form an arc at the end of the network close to the evaporation zone 2, to diffuse the heat transfer fluid closer to the hot zone, improve the distribution of the fluid in this zone 2 and thus promote its evaporation.
  • the respective sub-cavities 1a and 1b of the elements 6 and 13 must be large enough to provide a sufficient volume for the passage of the vapor stream.
  • the flow of steam must not be impeded by the flow of heat transfer liquid in the capillary network 5, from the condensation zone 4 to the evaporation zone 2, in order to avoid a drying phenomenon.
  • a particular structure of the capillary network 5, in particular a semi-enclosed channel structure, for example, delimited by mushroom-shaped elements, partially isolating the vapor zone from the liquid zone, as described in patent US-A-6056044 can also be considered to minimize this effect.
  • a heat pipe having a flat tube shape 6 cm long and 1 mm thick was made with a first element 6 0.5 cm long and a second element 13 5.5 cm long, comprising an adiabatic zone 3 of 4 cm long and a condensation zone 4 of 0.5 cm long.
  • the grooves have, for example, a height of about 200 microns.
  • a space of approximately 300 ⁇ m vertically separates the grooves formed in the wafer 10 or 15, grooves formed in the wafer 11 or 16.
  • the heat pipe described above combines the advantages of conventional metal heat pipes and silicon heat pipes. Indeed, the fact of using a first element 6 of semiconductor material, allows for an improved thermal interface between the evaporation zone 2 and the heat source. When the heat source is also of semiconductor material, the equivalent thermal conductivities (ETC) of the first element 6 and the heat source are compatible, thus ensuring a better thermal interface.
  • ETC equivalent thermal conductivities
  • Current silicon etching processes offering possibilities for producing very fine patterns, up to 10 ⁇ m, it can also be envisaged to make a complex capillary network 5 in order to optimize solid / liquid heat exchanges within the evaporation zone 2, difficult to envisage for metallic materials.
  • the second element 13 consists of one or more different materials of the semiconductor material of the first element 6, it may be envisaged to produce, at lower cost, a second element 13 long enough to provide a high thermal conductivity and able to be an integral part of a box-type electronic system.
  • the process for manufacturing the heat pipe described above preferably comprises the simultaneous production of several first elements 6, and after the production of at least one second element 13, the hybridization of the elements 6 and 13 at their level. respective sealing faces 8 and 14.
  • the collective manufacturing method of the first elements 6 and possibly the second elements 13 allows to manufacture the heat pipe on an industrial scale.
  • the manufacturing method illustrated by way of example in FIGS. 6 to 16 is particularly suitable for the manufacture of flat heat pipes, according to FIGS. 1 to 5.
  • Such a flat heat pipe is used in devices in which the size of the component is critical.
  • This manufacturing method comprises, firstly, the simultaneous production of a plurality of elements 6 from two plates 19 and 20 of semiconductor material.
  • One of the plates (19 in FIGS. 6 to 10) is, preferably, thicker than the other plate 20.
  • a first deep etching is performed in one face (upper on the FIG. 6) of the two plates 19 and 20, so as to delimit open spaces 21a, separated by edges 22.
  • the first parts 5a capillary networks are then etched, preferably by plasma etching of the RIE type.
  • the grooves and / or ribs of the capillary networks 5a thus formed extend horizontally in the plane of FIGS. 6 to 11.
  • each closed space 21 is then opened by a cutout 23 perpendicular to the plates 19 and 20 (vertically in FIG. 8). This makes it possible to release the first sealing faces 8 (vertical in FIG. 8) of the plates 19 and 20, of each first element 6.
  • the cutout 23 completely traverses the plate 20 and partially the plate 19.
  • a brazing material 24 for example a gold / tin alloy (AuSn)
  • This deposit is made by directional deposition oblique (in a direction indicated by arrows in Figure 9) relative to the outer face (horizontal in Figure 9) of the plate 20.
  • the deposition is simultaneously on the outer face of the plate 20 and on the sealing faces 8 of the plates 19 and 20.
  • a germination layer promoting the electrolytic deposition is previously deposited by directional deposition at the same oblique angle, on the sealing faces 8 and r the outer face of the plate 20, for example, by directional metal deposition.
  • the assembly constituted by the plates 19 and 20 is turned over and placed on an adhesive film 25, as shown in FIG. 10, the thinner plate 20 being in contact with the film 25.
  • the first elements 6 are then separated each other, for example, by thinning the rear face of the plate of semiconductor material 19 ( Figure 11).
  • the plate 20 may be of non-semiconductor material.
  • the first parts 5a of the capillary networks can be realized only on the semiconductor material plate 19, intended to be in contact with the component to be cooled 7.
  • the spaces 21a can be etched in only one of the plates 19 or 20.
  • the second elements 13 are preferably also collectively formed, as shown in FIGS. 12 to 14.
  • Several second elements 13 are made, simultaneously, from two plates 26 and 27, made of one or more different materials of the semiconductor material of the first element, advantageously of non-semiconductor material.
  • a first deep etching is performed in one face (upper in FIG. 12) of each of the plates 26 and 27, so as to delimit open spaces 28a, separated by edges 29.
  • parts 5b of the capillary networks are etched on at least one of the two plates 26 and 27.
  • the cavities 1b can be made only on one of the plates 26 or 27 and the second parts 5b of the networks, on the other plate 26 or 27.
  • any conventional etching technique adapted to the material used, can be used.
  • the etching can be performed by lithography, electrochemical etching, plastic injection or electroerosion from tungsten carbide tool.
  • the two plates 26 and 27 are then sealed by their edges 29, so as to make the spaces 28a of the two plates 26 and 27 coincide and form second channel-like spaces 28 open at their two ends, parallel to the plane of FIG. 13.
  • One of the ends 30 of the assembly constituted by the plates 26 and 27 is intended to form the sealing faces 14 and may be metallized with a brazing material 24, for example by depositing a conductive metal layer, preferably, gold alloy / tin ( Figure 14). This metallization is necessary only for non-metallic plates 26 and 27, for example, ceramic or plastic.
  • Openings 32, opening on the other end of the assembly 31, are intended for subsequent filling of the cavities 1 (FIG. 15).
  • the first elements 6 are positioned on the end 30, possibly metallized, in order to make each first sub-cavity 1a coincide with a second sub-cavity 1b.
  • the first parts 5a of the capillary networks are then aligned on the corresponding second portions 5b, capillary networks.
  • the alignment is, advantageously, an optical alignment ensuring a perfect connection of the first and the second part 5a and 5b of each capillary network. From this connection depends the continuity of the flow, therefore the flow velocity and, consequently, the heat removal efficiency of the heat pipe.
  • the first and second elements 6 and 13 are then hybridized, by sealing, at their sealing faces 8 and 14, for example, by soldering or gluing.
  • Sealing by soldering is performed by depositing a brazing material 24 on at least one sealing face 8 and 14 before hybridization, then exerting pressure, advantageously on the first elements 6 and then heating the solder zone.
  • several first elements 6, positioned on a set 31, are hybridized simultaneously.
  • the successive manipulations of the first elements 6 may be carried out using pre-emption heads, preferably by suction.
  • the cavities 1 thus formed are then evacuated simultaneously, in a collective manner, by the openings 32 of the second elements 13.
  • the openings 32 are sealed, after partial filling (FIG. cavities 1 by the coolant, for example, by water, ammonia or glycol.
  • the heat pipes are then individualized by cutting plates 26 and 27 of the assembly 31.
  • the collective realization of the first elements 6, on the one hand and the second elements 13, on the other hand, as well as the simultaneous hybridization of several first elements 6 on the corresponding second elements 7 make it possible to envisage the industrial manufacture of such heat pipes. .
  • FIGS. 17 to 24 Another embodiment of the method for manufacturing a heat pipe illustrated by way of example in FIGS. 17 to 24 is particularly suitable for the manufacture of a heat pipe according to FIG. 24.
  • a heat pipe is, more particularly, used for devices in which the size of the component to be cooled 7 is not critical.
  • the second element 13, shown in FIGS. 21 and 22, can be an integral part of a housing.
  • a plurality of first elements 6, as shown in FIG. 20, is produced from a plate 19 made of semiconductor material, by successive etching of the sub-cavities 1a opening onto the first sealing faces 8 and the first parts 5a of the networks.
  • capillaries Figure 17
  • a brazing material 24, for example a gold / tin alloy (AuSn) can then be deposited (FIG. 18) by electrolytic deposition of solder, preferably without flux, on the sealing faces 8 of the first elements 6.
  • a layer The electrolytic deposition-promoting nucleation is then advantageously deposited on the sealing faces 8 before the electrocatalytic deposition of solder.
  • the plate 19 is then turned over and placed on an adhesive film 25, as shown in Figure 19.
  • the first elements 6 are then separated by cutting the plate 19 as shown in Figure 20.
  • Each first element 6 is then hybridized with a second element 13 represented in FIGS. 21 and 22.
  • This element 13 has a sub-cavity 1b opening on its sealing face 14 (upper face in FIG. 22) of the second element 13. It comprises an opening 32 constituting a closure orifice on a lateral face (right lateral face in FIG. 22).
  • the sealing face 14 can be metallized if the second element 13 is non-metallic, for example, ceramic or plastic material.
  • the sealing face 8 of the first element 6 is positioned on the sealing face 14 of the second element 13, possibly metallized, in order to make the first sub-cavity 1a coincide with the second sub-cavity 1b.
  • the successive manipulations of the first element 6 are carried out using pre-emption heads, preferably by suction.
  • the first part 5a of the capillary network is then aligned with the second part 5b of the capillary network.
  • the first and second elements 6 and 13 are individually hybridized, at their sealing faces 8 and 14, either by brazing or by gluing.
  • the alignment is, advantageously, an optical alignment ensuring a perfect connection of the first and second parts 5a and 5b of the capillary network at their junction 18.
  • the cavity 1 thus formed is evacuated by the opening 32 the second element 13 and partially filled with the coolant.
  • the opening 32 is finally sealed ( Figure 24) to obtain the heat pipe.
  • FIG. 25 shows an example of application of a heat pipe integrated in a mobile phone.
  • the evaporation zone 2 is located at the component or components to be cooled (at the top in FIG. 25) and the adiabatic zone 3 is sufficiently long to evacuate the heat evolved by the component (s) to be cooled.
  • the condensing zone 4 is located in the lower part of the portable in FIG.

Abstract

The heat pipe comprises, in succession, an evaporation zone (2), an adiabatic zone (3) and a condensation zone (4). The adiabatic zone (3) comprises a capillary system (5) that connects the evaporation zone (2) to the condensation zone (4). The evaporation zone (2) and a first portion (5a) of the capillary system (5) are formed in a first element (6), at least partly made of a semiconductor material. The adiabatic zone (3), the condensation zone (4) and a second portion (5b) of the capillary system are formed in a second element (13), made of one or more materials different from the semiconductor material of the first element (6). The first and second elements (6, 13) are placed end to end so as to bring a first sub-cavity (1a) into communication with a second sub-cavity (1b) and are sealed at a junction (18).

Description

Caloduc hétérogène et procédé de fabrication Heterogeneous heat pipe and method of manufacture
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
L'invention concerne un caloduc qui comporte successivement, dans une cavité contenant un liquide caloporteur, une zone d'évaporation, une zone adiabatique et une zone de condensation, la zone adiabatique comportant un réseau capillaire reliant la zone d'évaporation à la zone de condensation, la zone d'évaporation et une première partie d'un réseau capillaire étant formées dans un premier élément, au moins en partie en matériau semiconducteur.The invention relates to a heat pipe which successively comprises, in a cavity containing a heat transfer liquid, an evaporation zone, an adiabatic zone and a condensation zone, the adiabatic zone comprising a capillary network connecting the evaporation zone to the zone of condensation, the evaporation zone and a first portion of a capillary network being formed in a first element, at least partly in semiconductor material.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel caloduc.The invention also relates to a method of manufacturing such a heat pipe.
État de la techniqueState of the art
Les caloducs sont des systèmes qui transfèrent la chaleur pour disperser l'énergie thermique sur une grande distance. Ils se présentent classiquement sous la forme d'une enceinte hermétique, en matériau thermoconducteur, classiquement en métal, qui renferme un liquide en équilibre avec sa phase vapeur, en absence de tout autre gaz. Le transfert de chaleur s'effectue de manière passive, par des cycles d'évaporation du liquide sur une partie chaude et de condensation sur une partie froide. Le liquide se condense sur la partie froide et revient vers la zone d'évaporation, soit par gravité soit par un phénomène de capillarité. Ces dispositifs, passifs, ne nécessitent pas d'apport extérieur d'énergie. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications. Ils sont, notamment, utilisés pour évacuer la chaleur dans des systèmes où les contraintes d'espace empêchent l'utilisation de systèmes de refroidissement classique, comme un radiateur ou un système de convection active. Plus particulièrement, des caloducs plats à réseau microcapillaire sont utilisés dans les circuits électroniques où la miniaturisation et l'amélioration des performances des composants électroniques entraînent une augmentation de la densité de chaleur dégagée en fonctionnement. Des caloducs de petites tailles ont été développés pour répondre aux contraintes de taille des composants électroniques. L'intégration d'un caloduc dans un système électronique, à proximité de la source de chaleur, permet d'optimiser l'évacuation de la chaleur, évitant ainsi la dégradation du composant.Heat pipes are systems that transfer heat to disperse thermal energy over a long distance. They are conventionally in the form of a hermetic enclosure, thermally conductive material, typically made of metal, which contains a liquid in equilibrium with its vapor phase, in the absence of any other gas. The heat transfer takes place passively, by cycles of evaporation of the liquid on a hot part and condensation on a cold part. The liquid condenses on the cold part and returns to the evaporation zone, either by gravity or by a capillary phenomenon. These devices, passive, do not require external energy input. They are used in many applications. They are, in particular, used to evacuate heat in systems where space constraints prevent the use of conventional cooling systems, such as a radiator or an active convection system. More particularly, flat heat pipes with microcapillary network are used in electronic circuits where the miniaturization and the improvement of the performances of the electronic components lead to an increase in the heat density released during operation. Small heat pipes have been developed to meet the size constraints of electronic components. The integration of a heat pipe in an electronic system, close to the heat source, optimizes the heat removal, thus avoiding the degradation of the component.
À titre d'exemple, les brevets US-B-6216343, US-B-6167948 et US-A- 6158502 décrivent des caloducs plats métalliques à réseau capillaire ainsi que leur procédé de fabrication pour des applications en microélectronique.For example, US-B-6216343, US-B-6167948 and US-A-6158502 disclose capillary network metal heat pipes and their manufacturing process for microelectronics applications.
Le document DE202006019275 U1 divulgue un caloduc comprenant un réseau capillaire poreux en matériau semi-conducteur reliant une zone d'évaporation à une zone de condensation.The document DE202006019275 U1 discloses a heat pipe comprising a porous capillary network of semiconductor material connecting an evaporation zone to a condensation zone.
Par ailleurs, le brevet US-A-5179043 divulgue un procédé de fabrication de microcaloducs triangulaires ou trapézoïdaux, intégrés dans le substrat de silicium d'un composant électronique. L'utilisation d'un caloduc en silicium supprime une interface thermique entre le composant semiconducteur et le caloduc, améliorant ainsi la conductivité thermique entre les deux éléments. Le réseau capillaire formé reste, néanmoins, limité à des structures simples.Furthermore, US-A-5179043 discloses a method of manufacturing triangular or trapezoidal microcalorbs, integrated into the silicon substrate of an electronic component. The use of a silicon heat pipe removes a thermal interface between the semiconductor component and the heat pipe, thus improving the thermal conductivity between the two elements. The capillary network formed remains, nevertheless, limited to simple structures.
De même, le document US-A-4697205 décrit un dispositif semi-conducteur intégré directement dans un caloduc réalisé sous forme d'un boîtier, dont l'une des parois est formée par le matériau semi-conducteur.Similarly, US-A-4697205 discloses a semiconductor device integrated directly into a heat pipe in the form of a housing, one of whose walls is formed by the semiconductor material.
Le brevet US-A-5947193 décrit un caloduc plat miniaturisé, en silicium, présentant un réseau capillaire amélioré. La structure optimisée du réseau, obtenue par gravure plasma ("reactive ion etching" , noté RIE), comporte plusieurs motifs diffusant le fluide caloporteur dans plusieurs directions et ayant des formes améliorant la force capillaire. La vitesse de circulation du fluide caloporteur à l'intérieur du caloduc en est, de ce fait, augmentée, améliorant ainsi l'efficacité du caloduc.US-A-5947193 discloses a miniaturized flat heat pipe, made of silicon, having an improved capillary network. The optimized network structure, obtained by plasma etching ("reactive ion etching", denoted RIE), comprises several patterns diffusing the heat transfer fluid in several directions and having forms improving the capillary force. The circulation velocity of the heat transfer fluid inside the heat pipe is thereby increased, thereby improving the efficiency of the heat pipe.
Objet de l'inventionObject of the invention
L'invention a pour but un caloduc ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel caloduc remédiant aux inconvénients de l'art antérieur. En particulier, l'invention a pour but un caloduc, présentant une bonne conductivité thermique, peu encombrant et peu coûteux. Il est destiné à être facilement intégré dans un système électronique selon un procédé de fabrication industriel, facile à mettre en œuvre et économiquement viable.The aim of the invention is a heat pipe as well as a method of manufacturing such a heat pipe remedying the drawbacks of the prior art. In particular, the invention aims a heat pipe, having good thermal conductivity, compact and inexpensive. It is intended to be easily integrated in an electronic system according to an industrial manufacturing process, easy to implement and economically viable.
Selon l'invention, ce but est atteint par un caloduc et son procédé de fabrication selon les revendications indexées.According to the invention, this object is achieved by a heat pipe and its manufacturing method according to the indexed claims.
Plus particulièrement, ce but est atteint par le fait que - le premier élément comporte une première sous-cavité débouchant sur une première face de scellement,More particularly, this object is achieved by the fact that - the first element comprises a first sub-cavity opening onto a first sealing face,
- la zone adiabatique, la zone de condensation et une seconde partie du réseau capillaire sont formées dans un second élément constitué d'un ou de plusieurs matériaux différents du matériau semiconducteur du premier élément, etthe adiabatic zone, the condensation zone and a second portion of the capillary network are formed in a second element consisting of one or more different materials of the semiconductor material of the first element, and
- le second élément comporte une seconde sous-cavité débouchant sur une seconde face de scellement, les premier et second éléments étant mis bout à bout pour faire communiquer la première sous-cavité avec la seconde sous- cavité et étant scellés par les première et seconde faces de scellement, au niveau d'une jonction des première et seconde parties du réseau capillaire. Selon l'invention, le procédé de fabrication comporte les étapes suivantes:the second element comprises a second sub-cavity opening onto a second sealing face, the first and second elements being placed end to end to make the first sub-cavity communicate with the second sub-cavity and being sealed by the first and second sealing faces, at a junction of the first and second parts of the capillary network. According to the invention, the manufacturing method comprises the following steps:
- réalisation du premier élément à partir d'au moins une plaque en matériau semiconducteur, avec gravure de la première partie du réseau capillaire du premier élément, - réalisation du second élément avec gravure de la seconde partie du réseau capillaire,- Realization of the first element from at least one plate of semiconductor material, with etching of the first part of the capillary network of the first element, - Production of the second element with etching of the second part of the capillary network,
-hybridation, par scellement, du premier élément et du second élément au niveau de leurs faces de scellement après alignement des première et seconde parties du réseau capillaire.hybridising, by sealing, the first element and the second element at their sealing faces after alignment of the first and second parts of the capillary network.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of non-limiting example and represented in the accompanying drawings, in which:
- la figure 1 représente, schématiquement et en coupe, un premier mode particulier de réalisation du caloduc selon l'invention, - les figures 2 et 3 représentent, schématiquement et, respectivement, en perspective et en coupe selon AA, le premier élément du caloduc selon la figure 1 ,FIG. 1 represents, schematically and in section, a first particular embodiment of the heat pipe according to the invention; FIGS. 2 and 3 show, schematically and, respectively, in perspective and in section along AA, the first element of the heat pipe; according to Figure 1,
- les figures 4 et 5 représentent, schématiquement et respectivement, en perspective et en coupe selon BB, le second élément du caloduc selon la figure 1 ,- Figures 4 and 5 show, schematically and respectively in perspective and in section along BB, the second element of the heat pipe according to Figure 1,
- les figures 6 à 1 1 représentent, schématiquement et en coupe, différentes étapes d'un procédé de fabrication du premier élément selon les figures 2 et 3,FIGS. 6 to 11 show, schematically and in section, different steps of a method of manufacturing the first element according to FIGS. 2 and 3,
- les figures 12 à 14 représentent, schématiquement et en coupe, différentes étapes d'un procédé de fabrication du second élément selon les figures 4 etFIGS. 12 to 14 show, schematically and in section, different steps of a method of manufacturing the second element according to FIGS.
5, - les figures 15 et 16 représentent, schématiquement et en coupe, les différentes étapes d'hybridation et de scellement des premier et second éléments du caloduc selon la figure 1 ,5 FIGS. 15 and 16 show, schematically and in section, the various stages of hybridization and sealing of the first and second elements of the heat pipe according to FIG. 1,
- les figures 17 à 20 représentent, schématiquement et en coupe, différentes étapes d'un procédé de fabrication du premier élément d'un second mode de réalisation du caloduc selon l'invention.- Figures 17 to 20 show, schematically and in section, different steps of a method of manufacturing the first element of a second embodiment of the heat pipe according to the invention.
- les figures 21 et 22 représentent, schématiquement et respectivement, en vue de dessus et en coupe selon CC, un mode de réalisation particulier d'un second élément d'un caloduc selon le second mode de réalisation. - les figures 23 et 24 représentent, schématiquement et en coupe, les étapes d'hybridation et de scellement d'un premier élément selon la figure 20 et d'un second élément selon les figures 21 et 22,- Figures 21 and 22 show schematically and respectively in top view and in section along CC, a particular embodiment of a second element of a heat pipe according to the second embodiment. FIGS. 23 and 24 show, schematically and in section, the steps of hybridization and sealing of a first element according to FIG. 20 and a second element according to FIGS. 21 and 22,
- la figure 25 illustre une application d'un caloduc selon l'invention.- Figure 25 illustrates an application of a heat pipe according to the invention.
Description de modes de réalisation particuliers de l'inventionDescription of particular embodiments of the invention
Le caloduc représenté à la figure 1 comporte successivement (de gauche à droite sur la figure 1), dans une cavité 1 contenant un fluide caloporteur, une zone d'évaporation 2, une zone adiabatique 3 et une zone de condensation 4. La zone adiabatique 3 comporte un réseau capillaire 5 qui relie la zone d'évaporation 2 à la zone de condensation 4.The heat pipe shown in FIG. 1 comprises successively (from left to right in FIG. 1), in a cavity 1 containing a heat transfer fluid, an evaporation zone 2, an adiabatic zone 3 and a condensation zone 4. The adiabatic zone 3 comprises a capillary network 5 which connects the evaporation zone 2 to the condensation zone 4.
La zone d'évaporation 2 et une première partie 5a du réseau capillaire 5 sont réalisées dans un premier élément 6, au moins en partie en matériau semiconducteur, de préférence en silicium. Un composant à refroidir 7, source de chaleur, peut être soit en contact avec une face externe du premier élément 6, au niveau de la zone d'évaporation 2 du fluide caloporteur, initialement sous forme liquide, soit directement intégré dans la partie en matériau semiconducteur du premier élément 6, au niveau de la zone d'évaporation 2. Cette dernière solution présente l'avantage d'éliminer l'interface thermique entre le composant à refroidir 7 et le premier élément 6, favorisant ainsi la diffusion de chaleur.The evaporation zone 2 and a first portion 5a of the capillary network 5 are formed in a first element 6, at least partly made of semiconductor material, preferably of silicon. A component to be cooled 7, a source of heat, can be either in contact with an external face of the first element 6, at the level of the evaporation zone 2 of the coolant, initially in liquid form, or directly integrated in the material part. semiconductor of the first element 6, at the level of the evaporation zone 2. The latter solution has the advantage of eliminating the thermal interface between the component to be cooled 7 and the first element 6, thus promoting the diffusion of heat.
Comme illustré aux figures 2 et 3, le premier élément 6 comporte la première partie 5a du réseau capillaire et une première sous-cavité 1 a, débouchant sur une première face de scellement 8. La première partie 5a du réseau capillaire peut, avantageusement, comporter des picots 9 au niveau de la zone d'évaporation 2. La présence des picots 9 augmente la surface de contact solide / liquide et favorise ainsi l'évaporation du liquide caloporteur. Le premier élément 6 est, avantageusement, constitué par une première plaquette 10 et une seconde plaquette 11 en matériau semiconducteur, scellées l'une à l'autre au niveau d'une bordure périphérique 12 délimitant la sous-cavité 1 a. La première partie 5a du réseau capillaire est formée, au moins partiellement, dans la première plaquette 10, de préférence, dans les deux plaquettes 10 et 11.As illustrated in FIGS. 2 and 3, the first element 6 comprises the first part 5a of the capillary network and a first sub-cavity 1a, opening onto a first sealing face 8. The first part 5a of the capillary network can advantageously comprise pins 9 at the level of the evaporation zone 2. The presence of the pins 9 increases the solid / liquid contact surface and thus promotes the evaporation of the coolant liquid. The first element 6 is, advantageously, constituted by a first wafer 10 and a second wafer 11 of semiconductor material, sealed to one another at a peripheral edge 12 delimiting the sub-cavity 1 a. The first portion 5a of the capillary network is formed, at least partially, in the first wafer 10, preferably in the two wafers 10 and 11.
Dans une variante, non représentée, seule la première plaquette 10 est en matériau semiconducteur, la seconde plaquette 11 étant en matériau non semiconducteur. La première partie 5a du réseau capillaire est alors formée, entièrement, sur la première plaquette 10.In a variant, not shown, only the first wafer 10 is of semiconductor material, the second wafer 11 being of non-semiconductor material. The first part 5a of the capillary network is then entirely formed on the first wafer 10.
La zone adiabatique 3 et la zone de condensation 4, ainsi qu'une seconde partie 5b du réseau capillaire 5, sont formées dans un second élément 13 constitué d'un ou de plusieurs matériaux différents du matériau semiconducteur du premier élément 6. A titre d'exemple, le premier élément 6 est en silicium et le second élément 13 à base d'arséniure de gallium (AsGa) ou de phosphure d'indium (InP) ou encore de germanium (Ge).The adiabatic zone 3 and the condensation zone 4, as well as a second portion 5b of the capillary network 5, are formed in a second element 13 consisting of one or more different materials of the semiconductor material of the first element 6. For example, the first element 6 is silicon and the second element 13 based on gallium arsenide (AsGa) or indium phosphide (InP) or germanium (Ge).
Avantageusement, le second élément 13 est constitué d'un ou de plusieurs matériaux non semiconducteurs. De préférence, le second élément 13 est en matériau métallique, en céramique, en matière plastique ou en matériau composite. A titre d'exemple, le premier élément 6 peut être en silicium et le second élément 13 constitué d'une première partie en alliage fer/nickel et d'une seconde partie en cuivre. L'utilisation d'un second élément 13 constitué de plusieurs matériaux permet d'étager les différences de dilation des matériaux et de compenser les contraintes de cisaillement sur plusieurs interfaces.Advantageously, the second element 13 consists of one or more non-semiconductor materials. Preferably, the second element 13 is made of metal material, ceramic, plastic or material composite. For example, the first element 6 may be silicon and the second element 13 consists of a first portion of iron / nickel alloy and a second portion of copper. The use of a second element 13 consisting of several materials makes it possible to stagger the differences in the expansion of the materials and to compensate the shear stresses on several interfaces.
Comme représenté aux figures 4 et 5, le second élément 13 comporte la seconde partie 5b du réseau capillaire et une seconde sous-cavité 1 b débouchant sur une seconde face de scellement 14.As represented in FIGS. 4 and 5, the second element 13 comprises the second portion 5b of the capillary network and a second sub-cavity 1b opening onto a second sealing face 14.
Lorsque le second élément 13 est en matériau non métallique, par exemple, en plastique ou en céramique, la seconde face de scellement 14 est recouverte d'une couche métallique, afin d'accommoder les différences de conductivité thermique équivalente (CTE) entre les matériaux des premier et second éléments 6 et 13 et garantir alors une meilleure interface thermique entre ces éléments 6 et 13. Le second élément 13 comporte, de préférence, deux plaquettes 15 et 16, en matériau non semiconducteur, scellées l'une à l'autre au niveau d'une bordure périphérique 17 délimitant la sous-cavité 1 b. La seconde partie 5b du réseau capillaire est formée, au moins partiellement, dans la première plaquette 15, de préférence, dans les deux plaquettes 15 et 16.When the second element 13 is made of non-metallic material, for example plastic or ceramic, the second sealing face 14 is covered with a metal layer, in order to accommodate the differences in equivalent thermal conductivity (ETC) between the materials. first and second elements 6 and 13 and then ensure a better thermal interface between these elements 6 and 13. The second element 13 preferably comprises two plates 15 and 16, non-semiconductor material, sealed to one another at a peripheral edge 17 delimiting the sub-cavity 1 b. The second portion 5b of the capillary network is formed, at least partially, in the first wafer 15, preferably in the two wafers 15 and 16.
Avantageusement, le second élément 13 est beaucoup plus long que le premier élément 6. En effet, il est important d'utiliser un matériau semiconducteur, essentiellement au niveau de la zone d'évaporation 2, en contact avec le composant à refroidir 7. De préférence, le premier élément 6 a une taille correspondant sensiblement à celle de la zone d'évaporation 2.Advantageously, the second element 13 is much longer than the first element 6. Indeed, it is important to use a semiconductor material, essentially at the level of the evaporation zone 2, in contact with the component to be cooled. Preferably, the first element 6 has a size substantially corresponding to that of the evaporation zone 2.
En revanche, plus la longueur du second élément 13 est importante, plus la conductivité thermique équivalente est grande. Comme représenté à la figure 1 , les premier et second éléments, respectivement 6 et 13, sont mis bout à bout, entre la zone d'évaporation 2 et la zone adiabatique 3, pour faire communiquer la première sous-cavité 1a avec la seconde sous-cavité 1 b. En particulier, les premier et second éléments, respectivement 6 et 13, sont mis bout à bout dans le sens d'une direction définie par le sens du flux de vapeur, de la zone d'évaporation 2 à la zone de condensation 4. À titre d'exemple illustré à la figure 1 , les premier et second éléments, respectivement 6 et 13 sont mis bout à bout dans le sens de la longueur du caloduc.On the other hand, the greater the length of the second element 13, the greater the equivalent thermal conductivity. As represented in FIG. 1, the first and second elements, respectively 6 and 13, are placed end to end, between the evaporation zone 2 and the adiabatic zone 3, to make the first sub-cavity 1a communicate with the second sub-cavity 1a. -cavity 1 b. In particular, the first and second elements, respectively 6 and 13, are placed end to end in the direction of a direction defined by the direction of the vapor flow, from the evaporation zone 2 to the condensation zone 4. As an example illustrated in Figure 1, the first and second elements, respectively 6 and 13 are put end to end in the direction of the length of the heat pipe.
Au niveau de la jonction 18 des deux éléments 6 et 13, les motifs de la première partie 5a du réseau capillaire correspondent à ceux de la seconde partie 5b du réseau capillaire, afin de ne pas rompre la continuité du réseau capillaire. La jonction 18 assure la continuité du réseau capillaire 5. Avantageusement, les structures des première et seconde parties 5a et 5b du réseau capillaire 5 sont analogues au moins au niveau de la jonction 18 et connectées bout à bout, comme illustré sur les figures 1 à 5. Le réseau capillaire 5 peut être constitué par des rainures et/ou des nervures et/ou des pores sur au moins une face interne de chaque élément 6 et 13. Les rainures et/ou nervures du réseau capillaire 5 sont, avantageusement, disposées perpendiculairement aux faces de scellement 8 et 14, au moins à proximité de la jonction 18, pour permettre un alignement exact entre les rainures et/ou nervures.At the junction 18 of the two elements 6 and 13, the patterns of the first part 5a of the capillary network correspond to those of the second part 5b of the capillary network, so as not to break the continuity of the capillary network. The junction 18 ensures the continuity of the capillary network 5. Advantageously, the structures of the first and second parts 5a and 5b of the capillary network 5 are similar at least at the junction 18 and connected end to end, as illustrated in FIGS. 5. The capillary network 5 may consist of grooves and / or ribs and / or pores on at least one inner face of each element 6 and 13. The grooves and / or ribs of the capillary network 5 are advantageously arranged perpendicular to the sealing faces 8 and 14, at least near the junction 18, to allow exact alignment between the grooves and / or ribs.
Dans le mode de réalisation préférentiel illustré à la figure 3, la première partie 5a du réseau capillaire comporte des rainures et/ou des nervures allant de la première face de scellement 8 vers la zone d'évaporation 2. Elle comporte, de préférence, également des picots 9 au niveau de la zone d'évaporation 2. Les rainures et/ou nervures peuvent former un arc de cercle à l'extrémité du réseau proche de la zone d'évaporation 2, pour diffuser le liquide caloporteur au plus près de la zone chaude, améliorer la répartition du fluide dans cette zone 2 et ainsi favoriser son évaporation.In the preferred embodiment illustrated in FIG. 3, the first part 5a of the capillary network has grooves and / or ribs going from the first sealing face 8 to the evaporation zone 2. It preferably also comprises pins 9 at the evaporation zone 2. The grooves and / or ribs may form an arc at the end of the network close to the evaporation zone 2, to diffuse the heat transfer fluid closer to the hot zone, improve the distribution of the fluid in this zone 2 and thus promote its evaporation.
Les sous-cavités 1 a et 1 b respectives des éléments 6 et 13, doivent être assez grandes pour fournir un volume suffisant pour le passage du flux de vapeur. Le flux de vapeur ne doit pas être entravé par l'écoulement du liquide caloporteur dans le réseau capillaire 5, de la zone de condensation 4 vers la zone d'évaporation 2, afin d'éviter un phénomène d'assèchement. Une structure particulière du réseau capillaire 5, notamment une structure en canaux semi-clos, par exemple, délimités par des éléments en forme de champignon, isolant partiellement la zone vapeur de la zone liquide, telle que décrit dans le brevet US-A-6056044, peut également être envisagée pour minimiser cet effet.The respective sub-cavities 1a and 1b of the elements 6 and 13 must be large enough to provide a sufficient volume for the passage of the vapor stream. The flow of steam must not be impeded by the flow of heat transfer liquid in the capillary network 5, from the condensation zone 4 to the evaporation zone 2, in order to avoid a drying phenomenon. A particular structure of the capillary network 5, in particular a semi-enclosed channel structure, for example, delimited by mushroom-shaped elements, partially isolating the vapor zone from the liquid zone, as described in patent US-A-6056044 , can also be considered to minimize this effect.
A titre d'exemple, un caloduc présentant une forme de tube plat de 6 cm de long et 1 mm d'épaisseur a été réalisé avec un premier élément 6 de 0,5 cm de long et un second élément 13 de 5,5 cm de long, comprenant une zone adiabatique 3 de 4 cm de long et une zone de condensation 4 de 0,5 cm de long. Les rainures ont, par exemple, une hauteur d'environ 200 μm. Dans les éléments 6 et 13, du type représenté aux figures 2 et 4, un espace d'environ 300μm, sépare verticalement les rainures formées dans la plaquette 10 ou 15, des rainures formées dans la plaquette 11 ou 16.For example, a heat pipe having a flat tube shape 6 cm long and 1 mm thick was made with a first element 6 0.5 cm long and a second element 13 5.5 cm long, comprising an adiabatic zone 3 of 4 cm long and a condensation zone 4 of 0.5 cm long. The grooves have, for example, a height of about 200 microns. In the elements 6 and 13, of the type shown in FIGS. 2 and 4, a space of approximately 300 μm vertically separates the grooves formed in the wafer 10 or 15, grooves formed in the wafer 11 or 16.
Le caloduc décrit ci-dessus, allie les avantages des caloducs métalliques conventionnels et des caloducs en silicium. En effet, le fait d'utiliser un premier élément 6 en matériau semiconducteur, permet de réaliser une interface thermique améliorée entre la zone d'évaporation 2 et la source de chaleur. Lorsque la source de chaleur est également en matériau semiconducteur, les conductivités thermiques équivalentes (CTE) du premier élément 6 et de la source de chaleur sont compatibles, assurant ainsi une meilleure interface thermique. Les procédés de gravure actuels du silicium offrant des possibilités de réalisation de motifs très fins, jusqu'à 10 μm, il peut également être envisagé de réaliser un réseau capillaire 5 complexe afin d'optimiser les échanges thermiques solide/liquide à l'intérieur de la zone d'évaporation 2, difficilement envisageable pour des matériaux métalliques.The heat pipe described above combines the advantages of conventional metal heat pipes and silicon heat pipes. Indeed, the fact of using a first element 6 of semiconductor material, allows for an improved thermal interface between the evaporation zone 2 and the heat source. When the heat source is also of semiconductor material, the equivalent thermal conductivities (ETC) of the first element 6 and the heat source are compatible, thus ensuring a better thermal interface. Current silicon etching processes offering possibilities for producing very fine patterns, up to 10 μm, it can also be envisaged to make a complex capillary network 5 in order to optimize solid / liquid heat exchanges within the evaporation zone 2, difficult to envisage for metallic materials.
De plus, le second élément 13 étant constitué d'un ou de plusieurs matériaux différents du matériau semiconducteur du premier élément 6, il peut être envisagé de réaliser, à moindre coût, un second élément 13 suffisamment long pour offrir une conductivité thermique importante et pouvant faire partie intégrante d'un système électronique de type boîtier.In addition, since the second element 13 consists of one or more different materials of the semiconductor material of the first element 6, it may be envisaged to produce, at lower cost, a second element 13 long enough to provide a high thermal conductivity and able to be an integral part of a box-type electronic system.
Le procédé de fabrication du caloduc décrit ci-dessus, comporte, de préférence, la réalisation simultanée, de plusieurs premiers éléments 6, puis après réalisation d'au moins un second élément 13, l'hybridation des éléments 6 et 13 au niveau de leurs faces de scellement respectives 8 et 14. Le mode de fabrication collectif des premiers éléments 6 et, éventuellement, des seconds éléments 13 permet de fabriquer le caloduc à une échelle industrielle.The process for manufacturing the heat pipe described above preferably comprises the simultaneous production of several first elements 6, and after the production of at least one second element 13, the hybridization of the elements 6 and 13 at their level. respective sealing faces 8 and 14. The collective manufacturing method of the first elements 6 and possibly the second elements 13 allows to manufacture the heat pipe on an industrial scale.
Le procédé de fabrication illustré, à titre d'exemple, aux figures 6 à 16 est particulièrement adapté à la fabrication de caloducs plats, selon les figures 1 à 5. Un tel caloduc plat est utilisé dans des dispositifs dans lesquels la taille du composant est critique.The manufacturing method illustrated by way of example in FIGS. 6 to 16 is particularly suitable for the manufacture of flat heat pipes, according to FIGS. 1 to 5. Such a flat heat pipe is used in devices in which the size of the component is critical.
Ce procédé de fabrication comporte, tout d'abord, la réalisation simultanée d'une pluralité d'éléments 6 à partir de deux plaques 19 et 20 en matériau semiconducteur. L'une des plaques (19 sur les figures 6 à 10) est, de préférence, plus épaisse que l'autre plaque 20. Pour former les sous-cavités 1 a, une première gravure profonde est réalisée dans une face (supérieure sur la figure 6) des deux plaques 19 et 20, de manière à délimiter des espaces ouverts 21 a, séparés par des bords 22. Les premières parties 5a des réseaux capillaires sont, ensuite, gravées, de préférence, par gravure plasma de type RIE. Les rainures et/ou nervures des réseaux capillaires 5a ainsi formés s'étendent horizontalement dans le plan des figures 6 à 11. Enfin, les deux plaques 19 et 20 sont scellées par les bords 22, de façon à faire coïncider les espaces 21 a des deux plaques 19 et 20 et former des espaces fermés 21 (figure 7). Chaque espace fermé 21 est, ensuite, ouvert par une découpe 23, perpendiculairement aux plaques 19 et 20 (verticalement sur la figure 8). Ceci permet de libérer les premières faces de scellement 8 (verticales sur la figure 8) des plaques 19 et 20, de chaque premier élément 6. La découpe 23 traverse totalement la plaque 20 et partiellement la plaque 19. Un dépôt électrolytique de brasure, de préférence sans flux, d'un matériau de brasage 24, par exemple, un alliage or/étain (AuSn), est réalisé pour obtenir une couche de métal conducteur, au moins sur les faces de scellement 8. Ce dépôt est effectué par dépôt directionnel oblique (selon une direction indiquée par des flèches sur la figure 9) par rapport à la face externe (horizontale sur la figure 9) de la plaque 20. En pratique, le dépôt se fait simultanément sur la face externe de la plaque 20 et sur les faces de scellement 8 des plaques 19 et 20. Avantageusement, une couche de germination favorisant le dépôt électrolytique est, au préalable, déposée par dépôt directionnel selon le même angle oblique, sur les faces de scellement 8 et sur la face externe de la plaque 20, par exemple, par dépôt métallique directionnel. Ensuite, l'ensemble constitué par les plaques 19 et 20 est retourné et posé sur un film adhésif 25, comme représenté à la figure 10, la plaque 20 la plus mince étant en contact avec le film 25. Les premiers éléments 6 sont ensuite séparés les uns des autres, par exemple, par amincissement de la face arrière de la plaque en matériau semiconducteur 19 (figure 11).This manufacturing method comprises, firstly, the simultaneous production of a plurality of elements 6 from two plates 19 and 20 of semiconductor material. One of the plates (19 in FIGS. 6 to 10) is, preferably, thicker than the other plate 20. To form the sub-cavities 1 a, a first deep etching is performed in one face (upper on the FIG. 6) of the two plates 19 and 20, so as to delimit open spaces 21a, separated by edges 22. The first parts 5a capillary networks are then etched, preferably by plasma etching of the RIE type. The grooves and / or ribs of the capillary networks 5a thus formed extend horizontally in the plane of FIGS. 6 to 11. Finally, the two plates 19 and 20 are sealed by the edges 22, so as to make the spaces 21a coincide with each other. two plates 19 and 20 and form closed spaces 21 (Figure 7). Each closed space 21 is then opened by a cutout 23 perpendicular to the plates 19 and 20 (vertically in FIG. 8). This makes it possible to release the first sealing faces 8 (vertical in FIG. 8) of the plates 19 and 20, of each first element 6. The cutout 23 completely traverses the plate 20 and partially the plate 19. An electrolytic deposition of braze, preferably without flux, a brazing material 24, for example a gold / tin alloy (AuSn), is produced to obtain a layer of conductive metal, at least on the sealing faces 8. This deposit is made by directional deposition oblique (in a direction indicated by arrows in Figure 9) relative to the outer face (horizontal in Figure 9) of the plate 20. In practice, the deposition is simultaneously on the outer face of the plate 20 and on the sealing faces 8 of the plates 19 and 20. Advantageously, a germination layer promoting the electrolytic deposition is previously deposited by directional deposition at the same oblique angle, on the sealing faces 8 and r the outer face of the plate 20, for example, by directional metal deposition. Then, the assembly constituted by the plates 19 and 20 is turned over and placed on an adhesive film 25, as shown in FIG. 10, the thinner plate 20 being in contact with the film 25. The first elements 6 are then separated each other, for example, by thinning the rear face of the plate of semiconductor material 19 (Figure 11).
En variante, la plaque 20 peut être en matériau non semiconducteur. Les premières parties 5a des réseaux capillaires peuvent être réalisées uniquement sur la plaque en matériau semiconducteur 19, destinée à être en contact avec le composant à refroidir 7.Alternatively, the plate 20 may be of non-semiconductor material. The first parts 5a of the capillary networks can be realized only on the semiconductor material plate 19, intended to be in contact with the component to be cooled 7.
Par ailleurs, les espaces 21 a peuvent être gravés dans une seule des plaques 19 ou 20.Moreover, the spaces 21a can be etched in only one of the plates 19 or 20.
Les seconds éléments 13 sont, de préférence, également formés collectivement, comme représenté sur les figures 12 à 14. Plusieurs seconds éléments 13 sont réalisés, simultanément, à partir de deux plaques 26 et 27, constituées d'un ou de plusieurs matériaux différents du matériau semiconducteur du premier élément, avantageusement, en matériau non semiconducteur. Pour former les sous-cavités 1 b, une première gravure profonde est réalisée dans une face (supérieure sur la figure 12) de chacune des plaques 26 et 27, de manière à délimiter des espaces 28a ouverts, séparés par des bords 29. Les secondes parties 5b des réseaux capillaires sont gravées au moins sur une des deux plaques 26 et 27. Comme pour la réalisation des premiers éléments 6, les cavités 1 b peuvent être réalisées uniquement sur une des plaques 26 ou 27 et les secondes parties 5b des réseaux, sur l'autre plaque 26 ou 27. Toute technique de gravure conventionnelle, adaptée au matériau utilisé, peut être utilisée. A titre d'exemple, la gravure peut être réalisée par lithographie, gravure électrochimique, injection plastique ou encore électroérosion à partir d'outil en carbure de tungstène. Les deux plaques 26 et 27 sont ensuite scellées par leurs bords 29, de façon à faire coïncider les espaces 28a des deux plaques 26 et 27 et former des seconds espaces 28, en forme de canaux, ouverts à leurs deux extrémités, parallèlement au plan de la figure 13. L'une des extrémités 30 de l'ensemble constitué par les plaques 26 et 27, est destinée à former les faces de scellement 14 et peut être métallisée avec un matériau de brasage 24, par exemple, par dépôt d'une couche de métal conducteur, de préférence, en alliage or/étain (figure 14). Cette métallisation est nécessaire uniquement pour des plaques 26 et 27 non métalliques, par exemple, en céramique ou en matière plastique. Des ouvertures 32, débouchant sur l'autre extrémité de l'ensemble 31 , sont destinées au remplissage ultérieur des cavités 1 (figure 15).The second elements 13 are preferably also collectively formed, as shown in FIGS. 12 to 14. Several second elements 13 are made, simultaneously, from two plates 26 and 27, made of one or more different materials of the semiconductor material of the first element, advantageously of non-semiconductor material. To form the sub-cavities 1b, a first deep etching is performed in one face (upper in FIG. 12) of each of the plates 26 and 27, so as to delimit open spaces 28a, separated by edges 29. parts 5b of the capillary networks are etched on at least one of the two plates 26 and 27. As for the production of the first elements 6, the cavities 1b can be made only on one of the plates 26 or 27 and the second parts 5b of the networks, on the other plate 26 or 27. Any conventional etching technique, adapted to the material used, can be used. For example, the etching can be performed by lithography, electrochemical etching, plastic injection or electroerosion from tungsten carbide tool. The two plates 26 and 27 are then sealed by their edges 29, so as to make the spaces 28a of the two plates 26 and 27 coincide and form second channel-like spaces 28 open at their two ends, parallel to the plane of FIG. 13. One of the ends 30 of the assembly constituted by the plates 26 and 27 is intended to form the sealing faces 14 and may be metallized with a brazing material 24, for example by depositing a conductive metal layer, preferably, gold alloy / tin (Figure 14). This metallization is necessary only for non-metallic plates 26 and 27, for example, ceramic or plastic. Openings 32, opening on the other end of the assembly 31, are intended for subsequent filling of the cavities 1 (FIG. 15).
Les premiers éléments 6 sont positionnés sur l'extrémité 30, éventuellement métallisée, afin de faire coïncider chaque première sous-cavité 1 a avec une seconde sous-cavité 1 b. Les premières parties 5a des réseaux capillaires sont ensuite alignées sur les secondes parties 5b correspondantes, des réseaux capillaires. L'alignement est, avantageusement, un alignement optique assurant une parfaite connexion de la première et de la seconde partie 5a et 5b de chaque réseau capillaire. De cette connexion dépend la continuité de l'écoulement, donc la vitesse d'écoulement et, par voie de conséquence, l'efficacité d'évacuation de chaleur du caloduc. Les premiers et seconds éléments 6 et 13 sont ensuite hybrides, par scellement, au niveau de leurs faces de scellement 8 et 14, par exemple, par brasage ou collage. Le scellement par brasage est réalisé en déposant un matériau de brasage 24 sur au moins une face de scellement 8 et 14 avant hybridation, en exerçant ensuite une pression, avantageusement sur les premiers éléments 6 puis en chauffant la zone de brasure. Dans ce mode de réalisation préférentiel, plusieurs premiers éléments 6, positionnés sur un ensemble 31 , sont hybrides simultanément. Les manipulations successives des premiers éléments 6 peuvent être effectuées à l'aide de têtes de préemption, de préférence, par aspiration. Comme représenté à la figure 15, les cavités 1 ainsi formées sont, ensuite mises sous vide, simultanément, de façon collective, par les ouvertures 32 des seconds éléments 13. Enfin, les ouvertures 32 sont scellées, après remplissage (figure 16) partiel des cavités 1 par le fluide caloporteur, par exemple, par de l'eau, de l'ammoniac ou du glycol. Les caloducs sont ensuite individualisés par découpe des plaques 26 et 27 de l'ensemble 31. La réalisation collective des premiers éléments 6, d'une part et des seconds éléments 13, d'autre part, ainsi que l'hybridation simultanée de plusieurs premiers éléments 6 sur les seconds éléments 7 correspondants permettent d'envisager la fabrication industrielle de tels caloducs.The first elements 6 are positioned on the end 30, possibly metallized, in order to make each first sub-cavity 1a coincide with a second sub-cavity 1b. The first parts 5a of the capillary networks are then aligned on the corresponding second portions 5b, capillary networks. The alignment is, advantageously, an optical alignment ensuring a perfect connection of the first and the second part 5a and 5b of each capillary network. From this connection depends the continuity of the flow, therefore the flow velocity and, consequently, the heat removal efficiency of the heat pipe. The first and second elements 6 and 13 are then hybridized, by sealing, at their sealing faces 8 and 14, for example, by soldering or gluing. Sealing by soldering is performed by depositing a brazing material 24 on at least one sealing face 8 and 14 before hybridization, then exerting pressure, advantageously on the first elements 6 and then heating the solder zone. In this preferred embodiment, several first elements 6, positioned on a set 31, are hybridized simultaneously. The successive manipulations of the first elements 6 may be carried out using pre-emption heads, preferably by suction. As shown in FIG. 15, the cavities 1 thus formed are then evacuated simultaneously, in a collective manner, by the openings 32 of the second elements 13. Finally, the openings 32 are sealed, after partial filling (FIG. cavities 1 by the coolant, for example, by water, ammonia or glycol. The heat pipes are then individualized by cutting plates 26 and 27 of the assembly 31. The collective realization of the first elements 6, on the one hand and the second elements 13, on the other hand, as well as the simultaneous hybridization of several first elements 6 on the corresponding second elements 7 make it possible to envisage the industrial manufacture of such heat pipes. .
Un autre mode de réalisation du procédé de fabrication d'un caloduc illustré, à titre d'exemple, aux figures 17 à 24 est, particulièrement adapté à la fabrication d'un caloduc selon la figure 24. Un tel caloduc est, plus particulièrement, utilisé pour des dispositifs dans lesquels la taille du composant à refroidir 7 n'est pas critique. Le second élément 13, représenté aux figures 21 et 22, peut faire partie intégrante d'un boîtier.Another embodiment of the method for manufacturing a heat pipe illustrated by way of example in FIGS. 17 to 24 is particularly suitable for the manufacture of a heat pipe according to FIG. 24. Such a heat pipe is, more particularly, used for devices in which the size of the component to be cooled 7 is not critical. The second element 13, shown in FIGS. 21 and 22, can be an integral part of a housing.
Une pluralité de premiers éléments 6, comme représenté à la figure 20, est réalisée à partir d'une plaque 19 en matériau semiconducteur, par gravure successive des sous-cavités 1a débouchant sur les premières faces de scellement 8 et des première parties 5a des réseaux capillaires (figure 17). Un matériau de brasage 24, par exemple, un alliage or/étain (AuSn), peut ensuite être déposé (figure 18) par dépôt électrolytique de brasure, de préférence sans flux, sur les faces de scellement 8 des premiers éléments 6. Une couche de germination favorisant le dépôt électrolytique, est alors, avantageusement, déposée sur les faces de scellement 8 avant le dépôt électrocatalytique de brasure. La plaque 19 est ensuite retournée et posée sur un film adhésif 25, comme représenté à la figure 19. Les premiers éléments 6 sont alors séparés par découpe de la plaque 19 comme illustré à la figure 20. Le film adhésif 25 peut ensuite être retiré. Chaque premier élément 6 est alors hybride avec un second élément 13 représenté aux figures 21 et 22. Cet élément 13 présente une sous-cavité 1b débouchant sur sa face de scellement 14 (face supérieure sur la figure 22) du second élément 13. Il comporte une ouverture 32 constituant un orifice de bouchage sur une face latérale (face latérale droite sur la figure 22). Comme précédemment, la face de scellement 14 peut être métallisée si le second élément 13 est non métallique, par exemple, en céramique ou en matériau plastique.A plurality of first elements 6, as shown in FIG. 20, is produced from a plate 19 made of semiconductor material, by successive etching of the sub-cavities 1a opening onto the first sealing faces 8 and the first parts 5a of the networks. capillaries (Figure 17). A brazing material 24, for example a gold / tin alloy (AuSn), can then be deposited (FIG. 18) by electrolytic deposition of solder, preferably without flux, on the sealing faces 8 of the first elements 6. A layer The electrolytic deposition-promoting nucleation is then advantageously deposited on the sealing faces 8 before the electrocatalytic deposition of solder. The plate 19 is then turned over and placed on an adhesive film 25, as shown in Figure 19. The first elements 6 are then separated by cutting the plate 19 as shown in Figure 20. The adhesive film 25 can then be removed. Each first element 6 is then hybridized with a second element 13 represented in FIGS. 21 and 22. This element 13 has a sub-cavity 1b opening on its sealing face 14 (upper face in FIG. 22) of the second element 13. It comprises an opening 32 constituting a closure orifice on a lateral face (right lateral face in FIG. 22). As before, the sealing face 14 can be metallized if the second element 13 is non-metallic, for example, ceramic or plastic material.
La face de scellement 8 du premier élément 6 est positionnée sur la face de scellement 14 du second élément 13, éventuellement métallisée, afin de faire coïncider la première sous-cavité 1a avec la seconde sous-cavité 1 b. Comme précédemment, les manipulations successives du premier élément 6 s'effectuent à l'aide de têtes de préemption, de préférence, par aspiration. La première partie 5a du réseau capillaire est, ensuite, alignée sur la seconde partie 5b du réseau capillaire. Puis, comme représenté à la figure 23, les premier et second éléments 6 et 13 sont hybrides individuellement, au niveau de leurs faces de scellement 8 et 14, soit par brasage soit par collage. L'alignement est, avantageusement, un alignement optique assurant une parfaite connexion des première et seconde parties 5a et 5b du réseau capillaire au niveau de leur jonction 18. Comme précédemment, la cavité 1 ainsi formée, est mise sous vide par l'ouverture 32 du second élément 13 et remplie partiellement par le fluide caloporteur. L'ouverture 32 est enfin scellée (figure 24) pour obtenir le caloduc.The sealing face 8 of the first element 6 is positioned on the sealing face 14 of the second element 13, possibly metallized, in order to make the first sub-cavity 1a coincide with the second sub-cavity 1b. As before, the successive manipulations of the first element 6 are carried out using pre-emption heads, preferably by suction. The first part 5a of the capillary network is then aligned with the second part 5b of the capillary network. Then, as shown in FIG. 23, the first and second elements 6 and 13 are individually hybridized, at their sealing faces 8 and 14, either by brazing or by gluing. The alignment is, advantageously, an optical alignment ensuring a perfect connection of the first and second parts 5a and 5b of the capillary network at their junction 18. As previously, the cavity 1 thus formed is evacuated by the opening 32 the second element 13 and partially filled with the coolant. The opening 32 is finally sealed (Figure 24) to obtain the heat pipe.
L'utilisation du caloduc décrit ci-dessus trouve tout son intérêt dans des systèmes où les contraintes de place sont importantes, notamment dans les systèmes plats, mais également dans des systèmes portables nécessitant une autonomie en énergie. La figure 25 représente un exemple d'application d'un caloduc intégré dans un téléphone portable. La zone d'évaporation 2 se situe au niveau du ou des composants à refroidir (en haut sur la figure 25) et la zone adiabatique 3 est suffisamment longue pour évacuer la chaleur dégagée par le ou les composant(s) à refroidir. La zone de condensation 4 est située dans la partie inférieure du portable sur la figure 25.The use of the heat pipe described above finds its interest in systems where space constraints are important, especially in flat systems, but also in portable systems requiring energy autonomy. Figure 25 shows an example of application of a heat pipe integrated in a mobile phone. The evaporation zone 2 is located at the component or components to be cooled (at the top in FIG. 25) and the adiabatic zone 3 is sufficiently long to evacuate the heat evolved by the component (s) to be cooled. The condensing zone 4 is located in the lower part of the portable in FIG.
De nombreuses applications peuvent être envisagées, notamment pour le refroidissement de diodes laser d'émission dans lesquelles les densités de puissance sont élevées et dans le cas de systèmes devant respecter des contraintes environnementales et dimensionnelles sévères. Many applications can be envisaged, in particular for the cooling of emission laser diodes in which the densities of power are high and in the case of systems having to respect severe environmental and dimensional constraints.

Claims

Revendications claims
1. Caloduc qui comporte successivement dans une cavité (1 ) contenant un fluide caloporteur, une zone d'évaporation (2), une zone adiabatique (3) et une zone de condensation (4), la zone adiabatique (3) comportant un réseau capillaire (5) qui relie la zone d'évaporation (2) à la zone de condensation (4), la zone d'évaporation (2) et une première partie (5a) d'un réseau capillaire1. Heat pipe comprising successively in a cavity (1) containing a heat transfer fluid, an evaporation zone (2), an adiabatic zone (3) and a condensation zone (4), the adiabatic zone (3) comprising a network capillary (5) which connects the evaporation zone (2) to the condensation zone (4), the evaporation zone (2) and a first portion (5a) of a capillary network
(5) étant formées dans un premier élément (6), au moins en partie en matériau semiconducteur, caloduc caractérisé en ce que le premier élément(5) being formed in a first element (6), at least partly made of semiconductor material, heat pipe characterized in that the first element
(6) comporte une première sous-cavité (1 a) débouchant sur une première face de scellement (8), en ce que la zone adiabatique (3), la zone de condensation (4) et une seconde partie (5b) du réseau capillaire (5) sont formées dans un second élément (13) constitué d'un ou de plusieurs matériaux différents du matériau semiconducteur du premier élément (6), et en ce que le second élément (13) comporte une seconde sous-cavité (1 b) débouchant sur une seconde face de scellement (14), les premier (6) et second éléments (13) étant mis bout à bout pour faire communiquer la première sous-cavité (1 a) avec la seconde sous-cavité (1 b) et étant scellés par les première (8) et seconde faces de scellement (14), au niveau d'une jonction (18) des première (5a) et seconde parties (5b) du réseau capillaire (5).(6) comprises a first sub-cavity (1 a) opening onto a first sealing face (8), in that the adiabatic zone (3), the condensation zone (4) and a second part (5b) of the network capillary (5) are formed in a second element (13) consisting of one or more different materials of the semiconductor material of the first element (6), and in that the second element (13) comprises a second sub-cavity (1). b) leading to a second sealing face (14), the first (6) and second elements (13) being placed end to end to communicate the first sub-cavity (1 a) with the second sub-cavity (1 b). ) and being sealed by the first (8) and second sealing faces (14), at a junction (18) of the first (5a) and second portions (5b) of the capillary network (5).
2. Caloduc selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les première (5a) et seconde parties (5b) du réseau capillaire (5) ont des structures analogues au moins au niveau de la jonction (18) et sont connectées bout à bout.2. Heat pipe according to claim 1, characterized in that the first (5a) and second portions (5b) of the capillary network (5) have similar structures at least at the junction (18) and are connected end to end.
3. Caloduc selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second élément (13) est constitué d'un ou de plusieurs matériaux non semiconducteurs. 3. Heat pipe according to one of claims 1 and 2, characterized in that the second element (13) consists of one or more non-semiconductor materials.
4. Caloduc selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second élément (13) est en matériau métallique.4. Heat pipe according to claim 3, characterized in that the second element (13) is made of metallic material.
5. Caloduc selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second élément (13) est en matériau non métallique, avec une couche métallique5. Heat pipe according to claim 3, characterized in that the second element (13) is made of non-metallic material, with a metal layer
(24) sur la seconde face de scellement (14).(24) on the second sealing face (14).
6. Caloduc selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réseau capillaire (5) comporte des rainures et/ou des nervures et/ou des pores sur au moins une face interne de chaque élément (6, 13).6. Heat pipe according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the capillary network (5) has grooves and / or ribs and / or pores on at least one inner face of each element (6, 13). ).
7. Caloduc selon la revendication 6, caractérisé en ce que les rainures et/ou les nervures du réseau capillaire (5) sont perpendiculaires aux faces de scellement (8, 14), au moins à proximité de la jonction (18).7. Heat pipe according to claim 6, characterized in that the grooves and / or the ribs of the capillary network (5) are perpendicular to the sealing faces (8, 14), at least near the junction (18).
8. Caloduc selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins l'un des élément (6, 13) comporte une première plaquette (10, 15) et une seconde plaquette (11 , 16), scellées l'une à l'autre au niveau d'une bordure périphérique (12, 17) délimitant la sous-cavité (1 a, 1 b) dudit élément (6, 13), les première et seconde parties (5a, 5b) correspondantes du réseau capillaire (5) étant formées, au moins partiellement, dans la première plaquette (10, 15).8. Heat pipe according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one of the element (6, 13) comprises a first plate (10, 15) and a second plate (11, 16), sealed to one another at a peripheral border (12, 17) delimiting the sub-cavity (1a, 1b) of said element (6, 13), the first and second parts (5a, 5b) corresponding capillary network (5) being formed, at least partially, in the first wafer (10, 15).
9. Caloduc selon la revendication 8, caractérisé en ce que la première plaquette (10) du premier élément (6) est en matériau semiconducteur.9. Heat pipe according to claim 8, characterized in that the first plate (10) of the first element (6) is of semiconductor material.
10. Caloduc selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la première partie (5a) du réseau capillaire (5) comporte des picots (9), au niveau de la zone d'évaporation (2). 10. Heat pipe according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the first portion (5a) of the capillary network (5) comprises pins (9) at the evaporation zone (2).
11. Caloduc selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un composant à refroidir (7) est intégré dans la partie en matériau semiconducteur du premier élément (6), au niveau de la zone d'évaporation (2) du caloduc.11. Heat pipe according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a component to be cooled (7) is integrated in the semiconductor material part of the first element (6), at the level of the evaporation zone ( 2) heat pipe.
12. Procédé de fabrication d'un caloduc selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:12. A method of manufacturing a heat pipe according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises the following steps:
- réalisation dudit premier élément (6) à partir d'au moins une plaque (19) en matériau semiconducteur, avec gravure de la première partie (5a) du réseau capillaire (5) du premier élément (6),- Making said first element (6) from at least one plate (19) of semiconductor material, with etching of the first part (5a) of the capillary network (5) of the first element (6),
- réalisation dudit second élément (13) avec gravure de la seconde partie (5b) du réseau capillaire (5),- Realizing said second element (13) with etching of the second portion (5b) of the capillary network (5),
- hybridation, par scellement, du premier élément (6) et du second élément (13) au niveau de leurs faces de scellement (8, 14) après alignement des première et seconde parties du réseau capillaire (5a, 5b).- Hybridization, by sealing, of the first element (6) and the second element (13) at their sealing faces (8, 14) after alignment of the first and second parts of the capillary network (5a, 5b).
13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que le second élément (13) est réalisé à partir de deux plaques (26, 27), constituées d'un ou de plusieurs matériaux différents du matériau semiconducteur du premier élément (6).13. Manufacturing process according to claim 12, characterized in that the second element (13) is made from two plates (26, 27) made of one or more different materials of the semiconductor material of the first element (6). ).
14. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le premier et/ou second éléments (6, 13) sont réalisés collectivement.14. The manufacturing method according to one of claims 12 and 13, characterized in that the first and / or second elements (6, 13) are made collectively.
15. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le scellement est obtenu par brasage ou collage.15. Manufacturing process according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the seal is obtained by soldering or gluing.
16. Procédé de fabrication selon la revendication 15, caractérisé en ce que le scellement étant réalisé par brasage, un matériau de brasage 24 est déposé sur au moins une face de scellement (8, 14) avant hybridation. 16. The manufacturing method according to claim 15, characterized in that the seal being made by brazing, a brazing material 24 is deposited on at least one sealing face (8, 14) before hybridization.
17. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que ledit second élément (13) comportant initialement une ouverture (32) pour le remplissage de la cavité (1 ), le procédé comporte, après hybridation, la mise sous vide de la cavité (1 ) par ladite ouverture (32) du second élément (13) et le scellement de ladite ouverture (32) du second élément (13) après remplissage partiel de la cavité (1) par le fluide caloporteur. 17. The manufacturing method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that said second element (13) initially having an opening (32) for filling the cavity (1), the method comprises, after hybridization, evacuating the cavity (1) with said opening (32) of the second element (13) and sealing said opening (32) of the second element (13) after partial filling of the cavity (1) with the coolant .
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