DE102004056734A1

DE102004056734A1 - Diamond molded article, useful as e.g. heat transmission medium, comprises multiplicity of diamond crystallites, whose boundary surfaces are connected with one another under the formation of an integral body structure

Info

Publication number: DE102004056734A1
Application number: DE102004056734A
Authority: DE
Inventors: Vatcharachai Buanatra
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-01

Abstract

Diamond molded article (I) comprises multiplicity of diamond crystallites (a), whose boundary surfaces are connected with one another under formation of an integral body structure. Independent claims are also included for: (1) a heat pipe comprising one or more of (I); and (2) the preparation of an integrated (I).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbsttragenden Diamantenformkörper und dessen Verwendung als Kühlkörper sowie ein Herstellungsverfahren für einen selbsttragenden Diamantenformkörper.The The present invention relates to a self-supporting shaped diamond body and its use as a heat sink as well a manufacturing process for a self-supporting diamond shaped body.

Diamant hat eine Reihe von physikalischen Eigenschaften, die ihn für industrielle Anwendungen interessant machen. So besitzt Diamant die größte Härte aller verfügbaren Materialien und wird daher für die Zerspanung von Metallen und Metalllegierungen eingesetzt. Zu diesem Zweck werden Metall- oder Keramiksubstrate mit Diamantkristalliten über CVD-Verfahren beschichtet und als Schneidkörper verwendet.diamond has a number of physical properties that make it suitable for industrial Make applications interesting. So diamond has the greatest hardness of all available Materials and therefore is for the Machining of metals and metal alloys used. To this Purpose metal or ceramic substrates with diamond crystallites via CVD method coated and used as a cutting body.

Eine weitere hervorstechende physikalische Eigenschaft von Diamant ist dessen hohe Wärmeleitfähigkeit. Diese beträgt bei Raumtemperatur etwa 20 W/cm·K und ist damit um den Faktor 4–5 höher als die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer. Diamant kann daher Wärme sehr effektiv abführen und als Kühlkörper eingesetzt werden. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit in Kombination mit einem hohen elektrischen Isolationsvermögen wird Diamant z.B. als Wärmespreizer in elektronischen Hochleistungsbauelementen eingesetzt. In derartigen Bauelementen können lokal sehr hohe Temperaturen auftreten, die deren Funktionsfähigkeit und Lebensdauer beeinträchtigen. Um die entstehende Wärme schnell abzuführen, werden daher auf einem Substrat, z.B. auf dem Bauelement selbst, Diamantkristallite angebracht. Die über die Diamantkristallite abgeführte Wärme wird auf eine größere Fläche weitergeleitet, die dann z.B. von Kühlkanälen durchzogen ist.A another salient physical property of diamond its high thermal conductivity. This is at room temperature about 20 W / cm · K and is thus by the factor 4-5 higher than that thermal conductivity of copper. Diamond can therefore heat dissipate very effectively and used as a heat sink become. Due to the high thermal conductivity in combination with a high electrical insulation capacity Diamond e.g. as a heat spreader used in electronic high-performance components. In such Components can be local very high temperatures occur, their functioning and durability. To the resulting heat be dissipated quickly therefore on a substrate, e.g. on the device itself, diamond crystallites appropriate. The above the diamond crystallites dissipated Heat is on forwarded a larger area, which then e.g. crossed by cooling channels is.

Aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und seiner hohen optischen Transparenz wird Diamant auch als Fenstermaterial für Hochleistungslaser oder andere intensive Strahlungsquellen verwendet.by virtue of its high thermal conductivity and Due to its high optical transparency, diamond is also used as window material for high power lasers or other intense radiation sources used.

Für die meisten Anwendungen, bei denen die hohe Wärmeleitfähigkeit von Diamant ausgenutzt wird, werden Diamantkristalle auf einer Substratoberfläche abgeschieden und anschließend mit diesem Substrat auch verwendet. Dies erfordert daher die Bereitstellung einer geeigneten Substratoberfläche und schränkt die resultierende Form des Diamantkühlkörpers auf eine planare Geometrie ein.For the most Applications where the high thermal conductivity of diamond is used, Diamond crystals are deposited on a substrate surface and then with also used this substrate. This therefore requires the provision a suitable substrate surface and restricts the resulting shape of the diamond heat sink on a planar geometry one.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, einen selbsttragenden Diamantenformkörper bereitzustellen, der ohne Substrat verwendet und in beliebigen Formen hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen selbsttragenden Diamantenformkörper in einem möglichst einfachen Verfahren herzustellen, ohne dass dessen Wärmeleitfähigkeit und somit dessen Eigenschaften als Kühlkörper nachteilig beeinflusst werden.A Object of the present invention is to be seen in a self-supporting Diamond shaped body to provide that used without substrate and in any shapes can be produced. Another object of the present invention consists of a self-supporting diamond shaped body in one possible simple process without the thermal conductivity and thus adversely affects its properties as a heat sink become.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Diamantenformkörpers, der eine Vielzahl von Diamantkristalliten umfasst, deren Grenzflächen unter Ausbildung einer selbsttragenden Struktur miteinander verbunden sind.The inventive task is solved by the provision of a diamond shaped body containing a variety of Diamond crystallites includes their interfaces to form a self-supporting Structure are interconnected.

Der erfindungsgemäße Diamantenformkörper kann als effektives Wärmeübertragungsmaterial verwendet werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher ein Wärmerohr, das einen derartigen Diamantkörper aufweist.Of the Diamond shaped body according to the invention can used as an effective heat transfer material become. Another aspect of the invention therefore relates to a heat pipe, such a diamond body having.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden Diamantenformkörpers bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:

(a) Beschichtung von Diamantkristalliten mit einem Metall,
(b) Kompaktieren der metallbeschichteten Diamantkristallite unter Ausbildung einer kompaktierten Masse,
(c) Durchsetzen der kompaktierten Masse mit einer Legierung, die Kupfer, Nickel und Zink umfasst,
(d) Herauslösen der Metallbestandteile der kompaktierten Masse.

According to the invention, there is further provided a process for producing a self-supporting diamond shaped body, comprising the following steps:

(a) coating diamond crystallites with a metal,
(b) compacting the metal-coated diamond crystallites to form a compacted mass,
(c) permeating the compacted mass with an alloy comprising copper, nickel and zinc,
(d) removing the metal components of the compacted mass.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines selbsttragenden Diamantenformkörpers werden in einem ersten Schritt Diamantkristallite mit einer Metallschicht überzogen. Hierfür können solche Metalle verwendet werden, deren mechanische Eigenschaften die Auftragung als Schicht ermöglichen. Bevorzugt werden Wolfram und/oder Molybdän als Beschichtungsmaterial verwendet.In the method according to the invention for producing a self-supporting diamond shaped body in a first step diamond crystallites coated with a metal layer. Therefor can Such metals are used whose mechanical properties allow the application as a layer. Tungsten and / or molybdenum are preferred as the coating material used.

In Abhängigkeit von dem ausgewählten Metall kann die Beschichtung über chemische oder physikalische Abscheidungsverfahren erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Metallschicht durch Plattieren auf die Diamanten aufgebracht. Besonders bevorzugt erfolgt die Beschichtung durch Warmwalzen. Das Warmwalzen wird bevorzugt bei einer Temperatur von 90–110 °C durchgeführt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Beschichtung mit einem Metall auch durch CVD erfolgen.In dependence from the selected one Metal can over the coating chemical or physical deposition processes take place. According to one preferred embodiment the metal layer is applied to the diamonds by plating. Particularly preferably, the coating is carried out by hot rolling. The Hot rolling is preferably carried out at a temperature of 90-110 ° C. In a further preferred embodiment For example, coating with a metal may also be by CVD.

Um eine möglichst gute Anhaftung der Metallschicht auf den Diamanten zu gewährleisten, werden diese vor der Beschichtung bevorzugt gereinigt, z.B. durch Ultraschallbehandlung und Spülen mit geeigneten Reinigungsflüssigkeiten. Als Reinigungsflüssigkeiten werden z.B. Wasser und ein Gemisch aus Aceton, Ether und Ethanol verwendet.In order to ensure the best possible adhesion of the metal layer to the diamond, they are preferably cleaned before coating, for example by ultrasonic treatment and rinsing with suitable cleaning fluids. As a cleaning For example, water and a mixture of acetone, ether and ethanol are used.

Bevorzugt weisen die zu beschichtenden Diamantkristallite eine mittlere Korngröße im Bereich von 35–600 μm auf. Noch bevorzugter ist eine mittlere Korngröße von 100–500 μm. Die mittlere Korngröße kann über gängige Verfahren der Granulometrie bestimmt werden, z.B. durch Siebanalyse, Messung der Sedimentationsgeschwindigkeit, Oberflächenbestimmungen (z.B. BET-Verfahren), mikroskopische Verfahren oder Lichtstreuung. Liegen Partikel vor, die augrund eines ausgeprägten anisotropen Wachstums in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Abmessungen aufweisen, so ist in der vorliegenden Erfindung der größere Wert als relevante Korngröße anzusehen.Prefers For example, the diamond crystallites to be coated have a mean grain size in the range of 35-600 μm. Yet more preferred is a mean grain size of 100-500 microns. The mean particle size can be determined by common methods granulometry, e.g. through sieve analysis, measurement of Sedimentation rate, surface conditions (e.g., BET method), microscopic method or light scattering. If there are particles that form a pronounced anisotropic Growth in different directions different dimensions have, in the present invention, the larger value to be considered as relevant grain size.

Für das Verfahren können sowohl natürliche wie auch synthetische Diamanten verwendet werden. Aus Kostengründen bevorzugt sind synthetische Diamanten, die inzwischen über gängige Abscheidungsverfahren, insbesondere CVD-Verfahren, mit variablen Korngrößen hergestellt werden können. In derartigen Verfahren werden in Abhängigkeit von der Wachstumsgeschwindigkeit und dem Reinheitsgrad Diamanten unterschiedlicher Qualität erhalten. Bei niedrigen Wachstumsraten werden transparente ("weiße") Diamanten erhalten, während bei höheren Wachstumsraten graue und schwarze Diamanten erhalten werden. Da weiße Diamanten die höchste Wärmeleitfähigkeit aufweisen, sind diese für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt.For the procedure can both natural and also synthetic diamonds are used. For cost reasons preferred are synthetic diamonds that are now commonly used in deposition processes, in particular CVD method, with produced variable grain sizes can be. In Such methods are dependent on the growth rate and the purity obtained diamonds of different quality. at low growth rates will result in transparent ("white") diamonds, while at higher growth rates gray and black diamonds are obtained. Because white diamonds the highest thermal conductivity These are for the inventive method prefers.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem "Diamantkristallit" ein Partikel verstanden, das im Wesentlichen die Diamantkristallstruktur aufweist. Dieses Partikel kann als Einkristall oder auch als Konglomerat von zwei oder mehr miteinander verwachsenen, einkristallinen Bereichen vorliegen.in the In the context of the present invention, a "diamond crystallite" is understood to mean a particle, which essentially has the diamond crystal structure. This Particles can be used as a single crystal or as a conglomerate of two or more intergrown, monocrystalline regions.

Nach erfolgter Beschichtung der Diamanten können diese erneut einem Reinigungsschritt unterzogen werden, z.B. unter Verwendung von Ultraschall und den oben beschriebenen Reinigungsflüssigkeiten.To Once the diamonds have been coated, they can be cleaned again be subjected to e.g. using ultrasound and the cleaning fluids described above.

In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die metallbeschichteten Diamantkristallite unter Ausbildung einer kompaktierten Masse kompaktiert bzw. verdichtet. Diese Kompaktierung kann über gängige Methoden bewirkt werden. Bevorzugt erfolgt die Kompaktierung bzw. Verdichtung, indem die Diamanten starken Vibrationen ausgesetzt werden, z.B. durch eine Ultraschallbehandlung. Alternativ oder ergänzend zur Ultraschallbehandlung können die Diamanten durch Anwendung von Druck kompaktiert werden, z.B. durch Pressen mit einem beweglichen Stempel.In Step (b) of the method according to the invention the metal-coated diamond crystallites undergo formation a compacted mass compacted or compacted. This compaction can be done using common methods be effected. Preferably, the compaction or compaction, by exposing the diamonds to strong vibrations, e.g. by an ultrasound treatment. Alternatively or in addition to Ultrasonic treatment can the diamonds are compacted by applying pressure, e.g. by pressing with a movable stamp.

Bevorzugt wird die Kompaktierung in einer Form durchgeführt. Hierzu werden die beschichteten Diamantkristallite in eine Form gegeben und in dieser Form auf die oben angegebene Weise kompaktiert. Bevorzugt wird eine Graphitform verwendet.Prefers the compaction is performed in a mold. For this purpose, the coated diamond crystallites given in a mold and in this form to the above Way compacted. Preferably, a graphite mold is used.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden vor der Kompaktierung noch weitere Partikel der Form zugegeben, die als Bindematrix zwischen den Diamanten fungieren und so die Kompaktierung unterstützen können. Bei diesen Partikeln kann es sich um SiO₂ und/oder Silikat enthaltende Partikel handeln. Bevorzugt wird den Diamanten Quarzsand hinzugefügt, wobei das resultierende Gemisch eine Zusammensetzung von 75–95 Gew.-% Diamanten und 5–25 Gew.-% Quarzsand aufweist.In a preferred embodiment, further particles of the form are added before the compaction, which act as a binding matrix between the diamonds and can thus support the compaction. These particles may be SiO ₂ and / or silicate-containing particles. Preferably, quartz sand is added to the diamond, the resulting mixture having a composition of 75-95% by weight of diamond and 5-25% by weight of silica sand.

Nach Erhalt der kompaktierten Masse wird diese in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Legierung durchsetzt, die Kupfer, Nickel und Zink umfasst. Bevorzugt wird hierfür Neusilber verwendet. Neusilber ist eine ternäre Legierung mit den Metallkomponenten Kupfer, Nickel und Zink. In üblichen Neusilberlegierungen beträgt der Kupferanteil etwa 44–66 Gew.-% und der Nickelanteil etwa 6–19 Gew.-%, der Rest ist Zink. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung liegt der Schmelzpunkt im Bereich von etwa 950–1240°C.To Obtaining the compacted mass becomes this in step (c) of the process according to the invention interspersed with an alloy comprising copper, nickel and zinc. Preference is given for this German silver used. German silver is a ternary alloy with the metal components Copper, nickel and zinc. In usual Nickel silver alloys amounts the copper content is about 44-66 Wt .-% and the nickel content about 6-19 wt .-%, the remainder is zinc. Dependent on from the composition, the melting point is in the range of about 950-1240 ° C.

Bevorzugt wird die Durchsetzung der kompaktierten Masse bewirkt, indem diese mit geschmolzenem Neusilber in Kontakt gebracht wird, so dass die Schmelze in Hohkäume der kompaktierten Masse eindiffundiert.Prefers the enforcement of the compacted mass is effected by these is brought into contact with molten nickel silver, so that the Melting in skirts the compacted mass diffused.

Die Neusilber-Schmelze kann durch Erhitzen in einem Ofen erzeugt werden. Bevorzugt wird hierfür ein Vakuumofen oder ein Ofen mit inerter Gasatmosphäre verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Neusilber, z.B. als Granulat, auf die kompaktierte Masse aufgebracht und die Form anschließend in den Ofen gestellt. Nachdem das Neusilber geschmolzen ist, diffundiert es aufgrund der Schwerkraft und Kapillarwirkung von oben nach unten in die Hohlräume der kompaktierten Masse. Da die Diamantkristallite mit einer Metallschicht überzogen sind, ist eine gute Benetzbarkeit der Partikel gegeben. Es wird bevorzugt soviel Neusilber bereitgestellt, dass die Schmelze im Wesentlichen alle zugänglichen Hohlräume zwischen den Diamanten ausfüllen kann. Üblicherweise können dafür 5–10 Gew.-% Neusilber, bezogen auf das Gewicht der kompaktierten Masse, ausreichend sein. In Abhängigkeit von der mittleren Korngröße der Diamantkristallite und des Kompaktierungsgrades kann es jedoch zu mehr oder weniger deutlichen Abweichungen von diesem Wert kommen.The Nickel silver melt can be produced by heating in an oven. Preference is given for this purpose Vacuum oven or oven with inert gas atmosphere used. In a preferred embodiment German nickel, e.g. as granules, applied to the compacted mass and the shape afterwards put in the oven. After the nickel silver has melted, it diffuses it's from top to bottom due to gravity and capillary action in the cavities the compacted mass. Since the diamond crystallites are coated with a metal layer, is given a good wettability of the particles. It is preferred so much nickel silver provided that the melt essentially all accessible cavities fill in between the diamonds can. Usually can for 5-10% by weight Nickel silver, based on the weight of the compacted mass, sufficient be. Dependent on from the mean grain size of diamond crystallites and the degree of compaction may, however, be more or less significant deviations from this value come.

Die Diffusion der Schmelze wird bevorzugt solange aufrecht erhalten, bis im Wesentlichen sämtliche zugänglichen Hohlräume der kompaktierten Masse ausgefüllt sind. Bei einer Höhe der kompaktierten Masse im Bereich von einigen cm wird dies üblicherweise innerhalb weniger Stunden, z.B. 4–8 Stunden, erreicht.The diffusion of the melt is preferably maintained until substantially all Liche accessible cavities of the compacted mass are filled. At a height of the compacted mass in the range of a few cm, this is usually achieved within a few hours, eg 4-8 hours.

Nach Abschluss des Diffusionsvorgangs wird die kompaktierte Masse bevorzugt solange abgekühlt, bis die zugeführte Schmelze erstarrt ist. Vorteilhafterweise wird die Abkühlgeschwindigkeit niedrig gehalten, um thermische Spannungen zu vermeiden.To Upon completion of the diffusion process, the compacted mass is preferred as long as cooled, until the supplied Melt is solidified. Advantageously, the cooling rate kept low to avoid thermal stress.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die kompaktierte Masse nach Beendigung der Abkühlphase der Form entnommen. Dies kann durch Aufschlagen oder Abschleifen der Graphitform erfolgen.In a preferred embodiment becomes the compacted mass after completion of the cooling phase taken from the mold. This can be done by hitting or grinding the graphite form.

In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die durch die Diamantbeschichtung und Neusilberbehandlung zugeführten Metallbestandteile der kompaktierten Masse herausgelöst. Bevorzugt erfolgt dies durch eine Säurebehandlung der kompaktierten Masse. Eine bevorzugte Säure ist Salpetersäure, insbesondere konzentrierte Salpetersäure. Weitere beispielhafte Säuren sind Schwefelsäure, Königswasser oder ein Salpetersäure-Flußsäure-Gemisch. Die Einwirkzeit der Säure wird so gewählt, dass die Metallkomponenten der kompaktierten Masse im Wesentlichen vollständig entfernt werden. Bevorzugt werden mindestens 98 Gew.-% der Metallkomponenten entfernt. Durch entsprechende Erhöhung der Einwirkzeit bzw. Wahl der Säure können mindestens 99 Gew.-%, bevorzugter mindestens 99.5 Gew.-% und noch bevorzugter mindestens 99.9 Gew.-% der zuvor vorhandenen Metallkomponenten entfernt werden.In Step (d) of the method according to the invention Be the by the diamond coating and nickel silver treatment supplied Metal components of the compacted mass extracted. Prefers this is done by an acid treatment of compacted mass. A preferred acid is nitric acid, especially concentrated nitric acid. Other exemplary acids are sulfuric acid, aqua regia or a nitric acid-hydrofluoric acid mixture. The exposure time the acid is chosen that the metal components of the compacted mass substantially Completely be removed. At least 98% by weight of the metal components are preferred away. By appropriate increase of the exposure time or choice the acid can at least 99% by weight, more preferably at least 99.5% by weight and still more preferably at least 99.9% by weight of the previously present metal components are removed become.

Enthält die kompaktierte Masse noch SiO₂ oder Silikat enthaltende Partikel, so können diese unter Verwendung von Flußsäure entfernt werden. Bevorzugt wird die Flußsäure im Gemisch mit der Säure für die Metallentfernung eingesetzt.If the compacted mass still contains SiO ₂ or silicate-containing particles, these can be removed using hydrofluoric acid. Preferably, the hydrofluoric acid is used in admixture with the acid for metal removal.

Nach Beendigung des Ätzschrittes wird ein selbsttragender Diamantenformkörper erhalten. Der Begriff "selbsttragend" bezieht sich auf einen Körper, der ohne äußere Stabilisierung, insbesondere ohne Stabilisierung durch ein Substrat oder eine ihn umgebende Form, seine Geometrie beibehält. Durch die Behandlung mit der Neusilber-Schmelze werden die Grenzflächen benachbarter Diamantpartikel in engeren Kontakt gebracht und auf atomarer Ebene verschweißt.To Termination of the etching step a self-supporting diamond shaped body is obtained. The term "self-supporting" refers to a body that without external stabilization, in particular without stabilization by a substrate or a him surrounding form, maintaining its geometry. By treatment with The nickel silver melt becomes the interface of adjacent diamond particles brought into closer contact and welded at the atomic level.

Der erfindungsgemäße Diamantenformkörper, der z.B. durch das oben beschriebene Verfahren herstellbar ist, umfasst somit eine Vielzahl von Diamantkristalliten, deren Grenzflächen so miteinander verbunden sind, dass sich eine selbsttragende Struktur ausbildet.Of the Diamond shaped bodies according to the invention, the e.g. can be produced by the method described above includes thus a large number of diamond crystallites whose interfaces are so connected to each other, that is a self-supporting structure formed.

Da Verunreinigungen und Fremdpartikel die Wärmeleitfähigkeit negativ beeinflussen können, besteht der Diamantenformkörper bevorzugt zu mindestens 75 Gew.-%, noch bevorzugter zu mindestens 85 Gew.-% und besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% aus Diamantkristalliten.There Impurities and foreign particles negatively affect the thermal conductivity can, consists of the diamond shaped body preferably at least 75% by weight, more preferably at least 85 wt .-% and particularly preferably at least 95 wt .-% of diamond crystallites.

Aufgrund der sehr guten Wärmeleitfähigkeit des Diamantenformkörpers kann dieser als Wärmeübertragungsmedium, insbesondere als Kühlkörper verwendet werden.by virtue of the very good thermal conductivity of the Diamond shaped body can this as a heat transfer medium, used in particular as a heat sink become.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Wärmerohr bereit, das den erfindungsgemäßen Diamantenformkörper als Wärmeübertragungsmedium enthält. Herkömmliche Wärmerohre bestehen meist aus einem geschlossenen Metallhohlkörper (z.B. Aluminium oder Kupfer), auf dessen Innenseite ein kapillar wirksames, dochtartiges Material angebracht ist. Im Hohlkörper befindet sich eine Flüssigkeit unter Eigendruck, die durch die Kapillaren alle internen Flächen benetzt. Wird nun an einem Ende des Wärmerohrs, dem Erwärmungsbereich, thermische Energie zugeführt, so wird die Flüssigkeit in diesem Bereich in die Gasphase überführt und der Dampf verteilt sich im Rohrinneren. An einer kälteren Stelle des Rohrs, dem Kondensationsbereich, kondensiert der Dampf wiederum unter Abgabe von Wärme. Es findet somit entlang des Rohrs ein Wärmetransfer vom Erwärmungs- zum Kondensationsbereich statt. Um eine möglichst effektive Wärmeabgabe zu bewirken, befindet sich der Diamantenformkörper bevorzugt im Kondensationsbereich des erfindungsgemäßen Wärmerohrs. Es können auch mehrere Diamantenformkörper verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform weist auch der Erwärmungsbereich zumindest einen Diamantenformkörper auf, damit die Wärmezufuhr zum Wärmerohr ebenfalls möglichst effektiv erfolgt.The The present invention also provides a heat pipe comprising the diamond shaped body according to the invention Contains heat transfer medium. conventional heat pipes usually consist of a closed metal hollow body (for example aluminum or copper), on the inside of which a capillary-active, wick-like Material is attached. The hollow body contains a liquid under autogenous pressure, which wets all internal surfaces through the capillaries. Now, at one end of the heat pipe, the heating area, supplied with thermal energy, this is how the liquid gets transferred to the gas phase in this area and spread the steam in the interior of the pipe. On a colder Instead of the tube, the condensation zone, the vapor condenses again with release of heat. There is thus a heat transfer along the pipe from the heating to the condensation area. For the most effective heat dissipation to effect, the diamond shaped body is preferably in the condensation region of the heat pipe according to the invention. It can also several diamond shaped bodies be used. In a further embodiment, the heating area also has at least one diamond shaped body on, so that the heat to the heat pipe also as effective as possible he follows.

Wärmerohre können je nach Einsatzbereich verschiedene Geometrien aufweisen, z.B. Rohre mit kreisförmigem oder mit ellipsenförmigem Querschnitt. Da die erfindungsgemäßen Diamantenformkörper in beliebigen Formen gefertigt werden können, ist eine individuelle Anpassung an den jeweiligen Rohrquerschnitt möglich.heat pipes can depending on the application, have different geometries, e.g. Tube with circular or elliptical Cross-section. Since the diamond shaped bodies according to the invention in can be made of any shape is an individual Adaptation to the respective pipe cross-section possible.

Die erfindungsgemäßen Diamantenformkörper können auch als Kühlkörper für elektronische Bauteile verwendet werden.The Diamond shaped bodies according to the invention can also as a heat sink for electronic components be used.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels für die Herstellung eines selbsttragenden Diamantenformkörpers eingehender erläutert.following The invention is based on an example of the production of a self-supporting Diamond shaped body explained in more detail.

7 g synthetische Diamantkristallite mit einer mittleren Korngröße von etwa 500 μm werden durch Warmwalzen bei einer Temperatur von 100 °C mit einer Molybdänschicht überzogen. Für das Warmwalzen wird eine Molybdänfolie mit einer Dicke von ca. 0,002 mm verwendet. Nach erfolgter Beschichtung werden die Diamantkristalle zur Reinigung der Oberfläche zweimal gespült. Als Spülflüssigkeit werden Wasser und ein Aceton-Ether-Ethanol-Gemisch verwendet.7 g synthetic diamond crystallites with an average grain size of about 500 μm coated by hot rolling at a temperature of 100 ° C with a molybdenum layer. For the Hot rolling becomes a molybdenum foil used with a thickness of about 0.002 mm. After coating, be the diamond crystals are rinsed twice to clean the surface. When rinse Water and an acetone-ether-ethanol mixture are used.

Die mit Molybdän beschichteten Diamantkristallite werden zusammen mit 1 g Quarzsand (Korngröße des Quarzsandes: ca. 450 μm) in eine Graphitform gegeben. Die Verdichtung des Gemisches zu einer kompaktierten Masse erfolgt über einen Zeitraum von ca. 9–12 Minuten durch Ultraschallbehandlung. Die Ultraschallfrequenz beträgt 20.000 Hz.The with molybdenum Coated diamond crystallites are used together with 1 g of silica sand (particle size of quartz sand: approx. 450 μm) given in a graphite form. The compression of the mixture to a compacted mass is over a period of about 9-12 Minutes by sonication. The ultrasonic frequency is 20,000 Hz.

Auf die kompaktierte Masse wird ca. 1 g Neusilberlegierung (45 Gew.-% Cu, 12 Gew.-% Ni, 43 Gew.-% Zn) in Granulatform gegeben. Die Graphitform wird in einen Röhrenofen gestellt, aus dem anschließend die Luft unter Erzeugung eines Vakuums abgesaugt wird (Restdruck ca. 1–13 mbar). Der Ofen wird auf 960 °C aufgeheizt und für ca. 6 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Für den Abkühlvorgang wird der Ofen einfach ausgeschaltet und die Ofentür geöffnet.On the compacted mass will contain about 1 g of nickel silver alloy (45% by weight) Cu, 12% by weight of Ni, 43% by weight of Zn) in granular form. The graphite form gets into a tube oven subsequently made the air is sucked out while generating a vacuum (residual pressure about 1-13 mbar). The oven is at 960 ° C heated and for kept at this temperature for about 6 hours. For the cooling process, the stove is easy switched off and the oven door opened.

Nachdem der Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt ist, wird die Graphitform aufgebrochen und die mit dem Neusilber durchsetzte kompaktierte Masse entnommen. Anschließend werden die Metallbestandteile sowie der Quarzsand durch Einwirkung von konzentrierter Salpetersäure und Flußsäure in einem Säurebad über einen Zeitraum von ca. 12 Stunden entfernt, wodurch ein selbsttragender Diamantenformkörper erhalten wird.After this the furnace is cooled to room temperature, becomes the graphite mold broken up and the compacted with the German silver compacted Taken from the mass. Subsequently become the metal components as well as the quartz sand by the action of concentrated nitric acid and hydrofluoric acid in one Acid bath over one Period of about 12 hours away, creating a self-supporting Diamond shaped body is obtained.

Claims

Diamond shaped body comprising a plurality of diamond crystallites, their interfaces forming a self-supporting structure are interconnected.

Diamond shaped body according to claim 1, wherein the diamond crystallites have an average particle size of 35-600 microns.

Diamond shaped body according to claim 1 or 2, where the body consists of at least 75 wt .-% of diamond crystallites.

Heat pipe comprising one or more diamond shaped bodies according to one of claims 1-3.

heat pipe according to claim 4, wherein the diamond shaped body so attached is that the heat dissipation and / or the heat absorption of the heat pipe over the Diamond shaped body can be done.

Use of the diamond molding according to any one of claims 1-3 as a heat transfer medium.

Use according to claim 6, wherein the diamond shaped body as a heat sink for electronic components is used.

A method for producing a self-supporting diamond shaped body, comprising following steps: (a) Coating of diamond crystallites with a metal, (b) compacting the metal coated Diamond crystallites to form a compacted mass, (C) Enforcing the compacted mass with an alloy containing copper, Includes nickel and zinc, (d) removing the metal components the compacted mass.

Method according to claim 8, wherein the diamond crystallites in step (a) by plating with molybdenum and / or tungsten.

Method according to claim 9, wherein the coating is carried out by hot rolling.

Method according to one the claims 8-10, where the compaction in step (b) takes place in a mold.

A method according to any one of claims 8-11, wherein in step (b) the diamond crystallites prior to compaction SiO ₂ and / or silicate-containing particles are added.

Method according to claim 12, wherein the compacted mass obtained in step (b) contains 75-95% by weight Diamond crystallites and 5-25 Wt .-% quartz sand contains.

Method according to one the claims 8-13, where the compaction in step (b) by the action of ultrasound he follows.

Method according to one the claims 8-14, where in step (c) the compacted mass with molten nickel silver is brought into contact, so that the melt in cavities of the compacted mass diffused.

Method according to one the claims 8-15, where in step (d) the metal components by treatment with a Acid are dissolved out.

Method according to claim 16, the acid concentrated nitric acid includes.

A method according to any one of claims 12-17, wherein in step (d) additionally hydrofluoric acid is used to dissolve out the SiO ₂ and / or silicate-containing particles.