FR2810395A1

FR2810395A1 - Heat dissipator for electronic tubes has sealed metal jacket enclosing metal matrix with diamond particles

Info

Publication number: FR2810395A1
Application number: FR0007735A
Authority: FR
Inventors: Georges Faillon; Philippe Denis
Original assignee: Thomson Tubes Electroniques
Current assignee: Thales Electron Devices SA
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2001-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: DE10128245A1; FR2810395B1

Abstract

The heat dissipator for an electronic tube, such as an X-ray emission tube has a metal matrix (2) containing diamond particles (3). The metal matrix is placed in a sealed metal jacket (4) to protect the diamond from oxygen. The matrix metal can be chosen from copper, aluminum, titanium, molybdenum or their alloys. An Independent claim is also included for a method for forming the dissipator

Description

DISSIPATEUR THERMIQUE A PERFORMANCES THERMIQU ACCRUES ET PROCEDE DE FABRICATION présente invention est relative à un dissipateur thermique à performances thermiques accrues et à son procédé de fabrication. The present invention relates to a heatsink with increased thermal performance and to its manufacturing process.

dissipateur thermique est destiné notamment au refroidissement de pièces soumises à des bombardements de particules tels que électrons ou des ions, ces pièces étant confinées dans le vide. Elles peuvent être le siège de courants très intenses, la chaleur étant alors produite par effet Joule. Ces pièces peuvent appartenir à tubes électroniques à grille, des tubes hyperfréquences, des tubes émetteurs de rayons X, accélérateurs de particules, des réacteurs à plasma, des sources d'ions, etc... heat sink is intended in particular for cooling parts subjected to bombardment of particles such as electrons or ions, these parts being confined in a vacuum. They can be the seat of very intense currents, the heat being then produced by Joule effect. These parts may belong to grid electron tubes, microwave tubes, X-ray emitter tubes, particle accelerators, plasma reactors, ion sources, etc.

Dans ces dispositifs, la chaleur est généralement evacuée par conduction thermique dans des dissipateurs thermiques métalliques qui sont en contact avec la source de chaleur et qui conduisent cette chaleur jusqu'à une surface où s'opère un échange d'énergie vers un fluide de refroidissement. Dans d'autres dispositifs, notamment ceux utilisés dans le domaine spatial, l'évacuation se fait par rayonnement depuis le dissipateur thermique. Le ou les matériaux à travers lesquels est évacuée la chaleur doivent présenter un certain nombre de propriétés une très bonne conductivité électrique pour minimiser les échauffements par effet Joule, une très bonne conductivité thermique pour réduire au maximum les impédances thermiques entre la paroi où est engendrée la chaleur et la paroi où a lieu son évacuation, et selon les applications un très bon comportement au vide avec des pressions de vapeur très faibles (inférieurs par exemple à 10$ Pa à 500 C), une bonne aptitude à se braser sur d'autres matériaux, une compatibilité avec les cathodes émettrices d'électrons. Actuellement le cuivre pur ou en alliage (par exemple cuivre- nickel), et notamment dans les applications sous vide, le cuivre connu sous la dénomination anglo-saxonne de "oxygen free high conductivity copper" sont couramment utilisés. D'autres matériaux conviennent également tels que l'acier inoxydable, le molybdène, le nickel et de nombreux autres alliages tels que le fer-nickel-cobalt. Pour des puissances de l'ordre de 1 à 10 kWImz l'évacuation c'est à dire l'échange thermique, se fait par convection naturelle ou par forcé. Au-dela jusqu'à environ quelques dizaines voire une centaine W/cmz, l'échange thermique se fait avec de l'eau en régime d'écoulement linéaire puis turbulent, Pour des densités de puissance encore plus élevées, de l'ordre de quelques kW/cm', on met en aeuvre des régimes biphasés où vaporise de l'eau pour ensuite la condenser en évitant caléfaction. In these devices, the heat is generally evacuated by thermal conduction in metal heat sinks which are in contact with the heat source and which conduct this heat to a surface where energy exchange is effected to a cooling fluid. . In other devices, especially those used in the space field, the evacuation is by radiation from the heat sink. The material or materials through which the heat is removed must have a certain number of properties, a very good electrical conductivity to minimize Joule heating, a very good thermal conductivity to minimize the thermal impedances between the wall where the heat is generated. heat and the wall where its evacuation takes place, and depending on the applications a very good vacuum behavior with very low vapor pressures (for example less than 10 $ Pa at 500 C), a good ability to be soldered on others materials, compatibility with electron-emitting cathodes. Currently pure copper or alloy (eg copper-nickel), and especially in vacuum applications, the copper known under the name Anglo-Saxon "oxygen free high conductivity copper" are commonly used. Other materials are also suitable such as stainless steel, molybdenum, nickel and many other alloys such as iron-nickel-cobalt. For powers of the order of 1 to 10 kWImz evacuation ie heat exchange, is by natural convection or forced. Beyond a few tens or even a hundred W / cm 2, the heat exchange is done with water in linear flow regime and then turbulent, For even higher power densities, of the order of a few kW / cm ', two-phase regimes are used to vaporise water and then condense it, avoiding heating up.

L'evolution de la demande conduit à la réalisation dissipateurs thermiques de plus en plus performants capables d'évacuer toujours plus de chaleur. Bien souvent le cuivre ne convient plus maigre sa conductivité thermique élevée, de l'ordre de 390 W/m. C, car lorsqu'il est porté dans sa masse à des températures supérieures à environ 300 C les dilatations et contractions répétées entraînent des cristallisations des grossissements de grains, ce qui conduit à l'apparition de fissures. The evolution of demand leads to the realization of heat sinks more and more efficient able to evacuate more and more heat. Very often copper is no longer suitable for its high thermal conductivity, of the order of 390 W / m. C, because when it is carried in its mass at temperatures above about 300 C repeated dilations and contractions result in crystallizations of grain magnifications, which leads to the appearance of cracks.

Plus la conductivité thermique du dissipateur thermique élevée plus température qu'il atteint est faible pour une même quantite de chaleur à évacuer. The higher the thermal conductivity of the high heat sink, the lower the temperature it reaches, the same quantity of heat to be evacuated.

Mais des cuivres alliés (par exemple du cuivre avec 0 d'alumine) supportant des températures plus élevées, de l'ordre de 600 C à 700 C sans danger de recristallisation commencent à faire leur apparition. But alloy brass (for example copper with 0 alumina) supporting higher temperatures, of the order of 600 C to 700 C without danger of recrystallization begin to appear.

II a aussi été proposé un matériau composite possédant conductivité thermique élevée formé d'une matrice métallique, (généralement du cuivre) avec des inclusions de diamant. Le diamant une conductivité thermique supérieure à 1700 W/m. C et la conductivite thermique composite est bien entendu supérieure à celle du cuivre. Mais l'inconvénient du diamant est qu'il brûle très facilement en présence d'oxygène a des températures de l'ordre de 400 C à 500 C. L'intérêt d'un tel matériau composite est donc réduit. De plus dans les applications a bombardement de particules, le diamant risque de perturber le fonctionnement en se chargeant électriquement. Un autre inconvénient est que ce composite est difficilement usinable à cause des inclusions de diamant, et c'est gênant dans des applications où une très grande précision mécanique est requise. La présente invention vise à proposer un dissipateur thermique à performances thermiques accrues qui ne possède pas les inconvénients cités plus haut. Ce dissipateur est apte à supporter des températures élevées et est particulièrement intéressant dans des applications de tubes à vide sans que cette application ne soit limitative. It has also been proposed a composite material having high thermal conductivity formed of a metal matrix, (usually copper) with diamond inclusions. The diamond has a thermal conductivity greater than 1700 W / m. C and the composite thermal conductivity is of course greater than that of copper. But the disadvantage of diamond is that it burns very easily in the presence of oxygen at temperatures of the order of 400 C to 500 C. The interest of such a composite material is reduced. Moreover, in particle bombardment applications, the diamond may disturb the operation by charging itself electrically. Another disadvantage is that this composite is difficult to machine because of diamond inclusions, and it is troublesome in applications where very high mechanical precision is required. The present invention aims to provide a heatsink with increased thermal performance that does not have the disadvantages mentioned above. This heatsink is able to withstand high temperatures and is particularly advantageous in vacuum tube applications without this application being limiting.

Plus précisément le dissipateur thermique selon l'invention comporte matrice métallique contenant des particules de diamant, et cette matrice métallique est insérée dans une gaine métallique étanche destinée ' protéger le diamant de l'oxygène. More precisely, the heat sink according to the invention comprises a metal matrix containing diamond particles, and this metal matrix is inserted into a sealed metal sheath for protecting the diamond from oxygen.

Le matériau de la matrice peut être choisi parmi cuivre, l'aluminium, le titane, le molybdène ou leurs alliages. The matrix material may be selected from copper, aluminum, titanium, molybdenum or their alloys.

Le matériau de la gaine peut être choisi parmi cuivre, l'aluminium, le titane, le molybdène ou leurs alliages. The material of the sheath may be selected from copper, aluminum, titanium, molybdenum or their alloys.

La taille des particules de diamant est supérieure à environ 50 micromètres et va jusqu'à environ 200 micromètres. The size of the diamond particles is greater than about 50 microns and up to about 200 microns.

proportion de diamant, en masse, est de preférence comprise entre environ 5 et 50% par rapport au matériau de la matrice. dissipateur thermique peut être une pièce tube électronique à vide. Son bombardement par des particules ne pose pas de problème. peut appartenir à une enceinte à vide et dans cette configuration, la gaine maintient le vide dans l'enceinte. The proportion of diamond, by weight, is preferably between about 5 and 50% with respect to the matrix material. heatsink can be a vacuum tube piece. Its bombardment by particles is not a problem. may belong to a vacuum chamber and in this configuration, the sheath maintains the vacuum in the enclosure.

Dans les applications des tubes à vide, il est préférable que la gaine puisse être brasée. In vacuum tube applications, it is preferable that the jacket be brazed.

présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un dissipateur thermique qui comporte les étapes suivantes: realisation d'un mélange comportant des particules de diamant et des particules de métal, remplissage d'un conteneur métallique avec ce mélange, positionnement d'un un couvercle métallique sur le conteneur rempli, compression à chaud du conteneur rempli avec couvercle dans une atmosphère exempte d'oxygène de manière à obtenir une matrice métallique contenant des particules de diamant, logée dans une gaine métallique etanche formée par le conteneur et le couvercle et destinée à protéger le diamant de l'oxygène. est préférable de prévoir avant l'étape de compression à chaud une étape de compression à température ambiante. The present invention also relates to a method of producing a heat sink which comprises the steps of: producing a mixture comprising diamond particles and metal particles, filling a metal container with this mixture, positioning a metal lid on the filled container, hot pressing of the filled container with lid in an oxygen-free atmosphere so as to obtain a metal matrix containing diamond particles, housed in a sealed metal sheath formed by the container and the lid and intended to to protect the diamond from oxygen. it is preferable to provide a compressive step at room temperature before the hot compression step.

peut aussi ajouter une étape de compression du mélange avant le positionnement du couvercle. L'etape de compression à température ambiante est, de préférence une compression isostatique. can also add a compression step of the mixture before positioning the lid. The compression step at room temperature is preferably isostatic compression.

On peut placer le conteneur dans un moule pour l'étape de compression à chaud aussi bien que pour l'étape de compression à température ambiante, peut prévoir une étape d'usinage du conteneur et/ou du couvercle soit avant l'étape de compression à chaud soit après. The container can be placed in a mold for the hot compression step as well as for the compression step at room temperature, can provide a step of machining the container and / or the lid before the compression step hot afterwards.

est préférable que les particules de métal de la matrice et les particules diamant aient sensiblement la même masse. It is preferable that the matrix metal particles and the diamond particles have substantially the same mass.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à lecture de la description suivante illustrée par les figures annexées parmi lesquelles - figure 1 a montre, en coupe, un exemple de dissipateur thermique selon l'invention, ce dissipateur étant une partie d'un collecteur de tube électronique ; - la figure 1 b montre, en coupe, un exemple de dissipateur thermique selon l'invention, ce dissipateur thermique étant une partie d'une anode de tube à rayons X ; les figures 2a à 2g illustrent différentes étapes de réalisation d'un dissipateur thermique selon l'invention. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description illustrated by the appended figures, in which - FIG. 1a shows, in section, an exemplary heat sink according to the invention, this dissipator being a part of an electronic tube collector; - Figure 1b shows, in section, an exemplary heat sink according to the invention, the heat sink being a part of an anode X-ray tube; FIGS. 2a to 2g illustrate different stages of production of a heat sink according to the invention.

On se réfère aux figures 1 a, 1 b qui montrent des exemples non limitatifs dissipateurs thermiques 1 selon l'invention. Sur la figurela, le dissipateur thermique est la paroi d'un collecteur d'électrons 100 destiné à recueillir électrons 101 en sortie d'une structure d'interaction 102 (seulement schématisée) d'un tube hyperfréquence 1 à interaction longitudinale. II est donc une partie de l'enceinte étanche du tube. Le dissipateur thermique aurait pu se situer à un autre endroit du tube, par exemple autour de la structure d'interaction. Referring to Figures 1a, 1b which show non-limiting examples heat sink 1 according to the invention. In FIG. 1A, the heat sink is the wall of an electron collector 100 intended to collect electrons 101 at the output of an interaction structure 102 (only shown schematically) of a tube microwave 1 with longitudinal interaction. It is therefore a part of the sealed chamber of the tube. The heat sink could have been at another location on the tube, for example around the interaction structure.

Sur la figurelb, le dissipateur thermique 1 une partie de l'anode 21 d'un tube à rayons X. In FIG. 1, the heat sink 1 a portion of the anode 21 of an X-ray tube.

Dans ces deux cas, le dissipateur thermique comporte une matrice métallique 2 contenant des particules de diamant 3. Cette matrice métallique 2 est enfermée dans une gaine 4 métallique étanche destinée à protéger le diamant de l'oxygène. II n'y a pas d'interaction entre diamant et l'oxygène. In these two cases, the heat sink comprises a metal matrix 2 containing diamond particles 3. This metal matrix 2 is enclosed in a sealed metal sheath 4 intended to protect the diamond from oxygen. There is no interaction between diamond and oxygen.

Dans l'exemple de la figure 1 a, le dissipateur thermique 1 de forme tubulaire est entouré d'un dispositif de refroidissement 104 à circulation de fluide. La paroi interne 5 du dissipateur thermique tubulaire est bombardée par les électrons 101 et sa paroi externe 6 est baignée par le fluide de refroidissement. La chaleur provenant essentiellement du bombardement électronique est transférée de la paroi interne vers la paroi externe 6 à travers la matrice 2 métallique à particules diamant. Au niveau de la paroi externe 6 s'opère un échange avec fluide de refroidissement. Dans l'exemple de la figurelb, le dissipateur thermique 1 fait partie de l'anode 21 d'un tube à rayons X. Le tube comporte dans une enceinte à vide 20 une cathode (non représentée) qui émet electrons 22 vers l'anode 21. Cette anode 21 comporte un support 1 à fonction de dissipateur thermique. Le dissipateur thermique est en forme de cylindre tronqué sa face 25 tronquée porte une cible 23 qui émet des rayons X 24 lorsqu'elle est percutée par les électrons 22. L'inclinaison de face 25 tronquée choisie de manière que les électrons percutent la cible avec un angle approprié. La cible 23 est généralement en tungstène. L'enceinte à vide comporte une zone perméable aux rayons X à proximité de l'endroit où les électrons 22 percutent la cible 23. L'autre face 26 du dissipateur thermique à l'opposé de la face tronquée 25 est destinée à être parcourue par un fluide d'un dispositif de refroidissement 27 de refroidissement. Le dissipateur thermique est de même nature celui de la figure 1 a avec la matrice métallique 2 contenant des particules de diamant 3 et sa gaine 4 de protection métallique étanche à l'oxygene. In the example of Figure 1a, the heat sink 1 of tubular shape is surrounded by a cooling device 104 to fluid circulation. The inner wall 5 of the tubular heat sink is bombarded by the electrons 101 and its outer wall 6 is bathed by the cooling fluid. The heat coming essentially from the electron bombardment is transferred from the inner wall to the outer wall 6 through the diamond-shaped metal matrix 2. At the outer wall 6 is exchanged with cooling fluid. In the example of FIG. 1, the heat sink 1 is part of the anode 21 of an X-ray tube. The tube comprises in a vacuum chamber 20 a cathode (not represented). which emits electrons 22 to the anode 21. This anode 21 comprises a support 1 with heat sink function. The heat sink is in the shape of a truncated cylinder, and its truncated face carries a target 23 which emits X-rays 24 when it is struck by the electrons 22. The truncated face inclination 25 chosen so that the electrons strike the target with an appropriate angle. Target 23 is generally tungsten. The vacuum chamber has an X-ray permeable zone near the point where the electrons 22 strike the target 23. The other face 26 of the heat sink opposite the truncated face 25 is intended to be traversed by a fluid of a cooling device 27 for cooling. The heat sink is of the same kind as that of FIG. 1a with the metal matrix 2 containing diamond particles 3 and its oxygen-resistant metal protective sheath 4.

On choisira le matériau métallique de la matrice pour ses bonnes propriétés thermiques, c'est à dire pour sa conductivité thermique relativement élevée. Le cuivre, l'aluminium, le titane, le molybdène purs ou en alliage conviennent. La liste n'est pas limitative. En particulier le cuivre allié à l'alumine est intéressant. The metallic material of the matrix will be chosen for its good thermal properties, ie for its relatively high thermal conductivity. Pure copper, aluminum, titanium, molybdenum or alloy are suitable. The list is not exhaustive. In particular copper alloyed with alumina is interesting.

La taille des particules de diamant est supérieure à environ 50 micromètres et va jusqu'à environ 200 micromètres. Ces dimensions s'obtiennent facilement et donnent de bons résultats. Pour obtenir les meilleures performances les particules de diamant seront réparties de manière la plus homogène possible dans la matrice métallique de manière à éviter les points chauds. The size of the diamond particles is greater than about 50 microns and up to about 200 microns. These dimensions are easily obtained and give good results. To obtain the best performances, the diamond particles will be distributed as evenly as possible in the metal matrix so as to avoid hot spots.

Tout type de diamant peut être utilisé en pratique, le diamant synthétique étant meilleur marché. La conductivité thermique du diamant est fonction de son degré de pureté. Elle va d'environ 900 W/m. C à environ 2300 W/m. C, la valeur la plus élevée correspondant à plus grande pureté et à une température proche de 20 à 50 C. Les proportions de diamant et de métal sont adaptées à la conductivité thermique recherchée. Any type of diamond can be used in practice, synthetic diamond being cheaper. The thermal conductivity of the diamond is a function of its degree of purity. It ranges from about 900 W / m. C at about 2300 W / m. C, the highest value corresponding to higher purity and a temperature close to 20 to 50 C. The proportions of diamond and metal are adapted to the desired thermal conductivity.

On choisira le matériau métallique de la gaine pour ses bonnes propriétés thermiques, c'est à dire pour sa conductivité thermique relativement élevée. Le cuivre, l'aluminium, le titane, le molybdène purs ou allies conviennent. La liste n'est pas limitative. Le cuivre sera choisi de préférence qu'il soit pur ou allié notamment à l'alumine. La gaine n'est forcément réalisée dans le même matériau que la matrice 2. The metallic material of the sheath will be chosen for its good thermal properties, ie for its relatively high thermal conductivity. Pure copper, aluminum, titanium, molybdenum or alloyed are suitable. The list is not exhaustive. The copper will preferably be chosen whether it is pure or alloyed, in particular with alumina. The sheath is necessarily made of the same material as the matrix 2.

Dans les tubes à vide, la mise sous vide se fait une operation d'étuvage à chaud pendant laquelle il se produit des dégazages de certains composants employés. L'ambiance à l'intérieur de l'enceinte peut être oxydante et si la gaine du dissipateur thermique placé à l'intérieur de l'enceinte n'était pas étanche, le diamant risquerait se sublimer. In the vacuum tubes, the vacuum is a hot steaming operation during which there is degassing of some components used. The atmosphere inside the enclosure may be oxidizing and if the heat sink sheath placed inside the enclosure was not waterproof, the diamond may sublimate.

Dans certaines applications sous vide, le dissipateur thermique une partie au moins d'une enceinte étanche à l'intérieur de laquelle règne le vide (pression de l'ordre de 10-' Pa). C'est le cas du collecteur de la figure 1a. La matrice métallique chargée en particules de diamant sans sa gaine peut, selon ses dimensions et ses proportions en diamant en métal, ne pas être parfaitement étanche. Les particules de diamant n'adhèrent pas forcément parfaitement et partout au matériau la matrice. La gaine 4 elle maintient le vide dans l'enceinte. In some vacuum applications, the heat sink at least part of a sealed enclosure within which the vacuum prevails (pressure of the order of 10- 'Pa). This is the case of the collector of Figure 1a. The metal matrix loaded with diamond particles without its sheath may, depending on its dimensions and proportions of diamond metal, not be perfectly sealed. The diamond particles do not necessarily adhere perfectly and everywhere to the matrix material. The sheath 4 maintains the vacuum in the enclosure.

Une autre propriété de la gaine, recherchée dans certaines applications, est son aptitude à être brasée et c'est notamment les cas dans les tubes à vide. Le diamant est difficilement brasable. Sur les figuresla, la gaine 4 est brasée à la structure d'interaction 102 ainsi qu'au fond 105 du collecteur et sur la figure 1 b elle est brasée au dispositif de refroidissement 27. Une autre propriété de la gaine, recherchée dans certaines applications, son aptitude à être usinée. Le diamant est très difficilement usinable. Another property of the sheath, sought in certain applications, is its ability to be brazed and this is particularly the case in vacuum tubes. The diamond is difficult to solder. In Figures 1 a, the sheath 4 is brazed to the interaction structure 102 and the bottom 105 of the manifold and in Figure 1b it is brazed to the cooling device 27. Another property of the sheath, sought in certain applications, its ability to be machined. The diamond is very difficult to machine.

simulations thermiques basées sur le dissipateur thermique de la figure b ont donné les résultats suivants. Une température maximum l'ordre de 845 C à l'interface cible-support sur la face tronquée a éte obtenue tandis qu'au niveau de l'autre face à l'interface avec le fluide de refroidissement la température était d'environ 100 C. L'épaisseur la gaine 4, réalisée en cuivre n'est que de 0,2 millimètre tandis que le diamètre de la cible n'est que de 0,8 millimètre. La matrice est en cuivre et les proportions, en masse, de matériau composite sont de 60% de cuivre et de 40% de diamant. Un flux thermique de 50kW/cm2 a pu être transporté, ce qui correspond à une puissance de 250 W au niveau de la cible. Cette simulation montre bien tous les avantages que l'on peut retirer de l'utilisation d'un tel dissipateur thermique tout en bénéficiant d'une fiabilité accrue. Thermal simulations based on the heat sink of Figure b gave the following results. A maximum temperature in the order of 845 C at the target-support interface on the truncated face was obtained while at the other side at the interface with the cooling fluid the temperature was about 100 ° C. The sheath 4, made of copper is only 0.2 millimeters while the diameter of the target is only 0.8 millimeters. The matrix is made of copper and the proportions by mass of composite material are 60% copper and 40% diamond. A heat flow of 50kW / cm2 could be transported, which corresponds to a power of 250 W at the target. This simulation shows all the advantages that can be obtained from the use of such a heat sink while benefiting from increased reliability.

Le procédé de fabrication d'un dissipateur thermique selon l'invention est simple. En voici un exemple non limitatif illustré aux figures 2aà2g: On mélange des particules de diamant 3 et des particules du matériau de la matrice 2 dans les proportions désirées. On choisit ces particules tous sensiblement de même masse de manière à rendre le mélange le plus homogène possible. Les proportions en masse de diamant pourront aller de 5 à 50% par exemple, cela depend de la conductivité thermique recherchée. The method of manufacturing a heat sink according to the invention is simple. Here is a non-limiting example illustrated in Figures 2a to 2g: Diamond particles 3 and particles of the matrix material 2 are mixed in the desired proportions. These particles are all of substantially the same mass so as to make the mixture as homogeneous as possible. The mass proportions of diamond may range from 5 to 50% for example, it depends on the desired thermal conductivity.

On verse ce mélange dans un conteneur métallique qui est une partie 30 de la gaine 4. (figure 2a) On peut, avant de fermer le conteneur, proceder à une première opération de compression au pilon 32 du mélange dans le conteneur, à froid (température ambiante) (figure 2b). Cette étape est facultative. This mixture is poured into a metal container which is part of the sheath 4. (FIG. 2a) It is possible, before closing the container, to carry out a first pressing operation of the pestle 32 of the mixture in the cold container ( room temperature) (Figure 2b). This step is optional.

On place sur le conteneur un couvercle 31 manière à matérialiser la totalité de la gaine. Le conteneur 30 et son couvercle 31 sont donc conformés selon la forme que doit prendre le dissipateur thermique (figure 2c). continue par une nouvelle étape de compression plus forte, à froid, en agissant à l'extérieur du conteneur 30 et de son couvercle 31. (figure 2d). Cette étape permet la fermeture par diffusion du conteneur et du couvercle de manière à rendre la gaine étanche 1. Cette compression autour de gaine est de préférence isostatique de manière à réaliser une matrice la moins poreuse possible. Les pressions peuvent atteindre de 1 à 5.108 Pascals. Après cette étape, la matrice peut encore être poreuse par endroit. Un traitement thermique va suivre, pourrait réaliser une simple compression latérale conteneur 30, si on plaçait le conteneur dans un moule 34 approprie (figure 2e). La fermeture étanche du conteneur et de son couvercle pour réaliser gaine serait obtenue ultérieurement lors du traitement thermique. A lid 31 is placed on the container so as to materialize the entire sheath. The container 30 and its lid 31 are thus shaped according to the shape that the heat sink must assume (FIG. 2c). continues by a new step of stronger compression, cold, acting outside the container 30 and its cover 31. (Figure 2d). This step allows the closure by diffusion of the container and the lid so as to make the sheath tight 1. This compression around sheath is preferably isostatic so as to make a matrix as porous as possible. The pressures can reach from 1 to 5.108 Pascals. After this step, the matrix can still be porous in places. Heat treatment will follow, could achieve a simple container side compression 30, if the container was placed in a suitable mold 34 (Figure 2e). The sealed closure of the container and its cover to achieve sheath would be obtained later during the heat treatment.

Pour le traitement thermique (figure 2f), le dissipateur thermique est placé dans un moule 33. II est chauffé dans une atmosphère exempte d'oxygène pour ne pas risquer de détruire le diamant, et est comprime fortement. Cette compression à chaud peut se faire sous vide ou sous atmosphere inerte. La température de chauffage est inférieure à température de fusion de la gaine 4 et de la matrice 2. Le moule 33 doit supporter ' la fois la température de chauffage et la pression de l'ordre 107 Pascals ou plus. La durée du traitement thermique est telle que les matériaux jeu soient suffisamment malléables et elle dépend de l'inertie thermique l'ensemble représenté en figure 2f. Si la gaine et la matrice sont en cuivre, la température de traitement est au maximum de 1030 C et sa durée en général de quelques minutes voire 10 minutes au maximum. For the heat treatment (Figure 2f), the heat sink is placed in a mold 33. It is heated in an oxygen-free atmosphere to avoid the risk of destroying the diamond, and is strongly compressed. This hot compression can be done under vacuum or inert atmosphere. The heating temperature is less than the melt temperature of the sheath 4 and the die 2. The mold 33 must withstand both the heating temperature and the pressure of the order of 107 Pascals or more. The duration of the heat treatment is such that the game materials are sufficiently malleable and it depends on the thermal inertia the assembly shown in Figure 2f. If the sheath and die are made of copper, the treatment temperature is at most 1030 C and its duration in general from a few minutes to 10 minutes maximum.

un usinage doit être effectué sur la gaine 4, on peut le faire sur le conteneur fermé avant le traitement thermique (figure 2 e) ou après.machining must be performed on the sheath 4, it can be done on the closed container before the heat treatment (Figure 2 e) or after.

Claims

1. Heat sink comprising a matrix (2) containing metal particles (3) of diamond, characterized in that this metal matrix is inserted into a sheath (4) sealed metal for protecting the diamond oxygen. Heat sink according to claim 1, characterized in that the material of the matrix (2) is selected from copper, aluminum, titanium, molybdenum or their alloys. Heat sink according to one of claims 1 or 2, characterized in that the material of the sheath (4) is selected from copper, aluminum, titanium, molybdenum or their alloys. 4. Heat sink according to one of claims 1 to 3, characterized in that the size of the diamond particles (3) is greater than about 50 micrometers and up to about 200 micrometers. 5. Heat sink according to one of claims 1 to 4, characterized in that the proportion of diamond, by mass, is between about 5 and 50% relative to the material of the matrix. 6. Heat sink according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is a component part of a vacuum electron tube. 7. Heat sink according to one of claims 1 to 6, characterized in that it belongs to a vacuum chamber, the sheath (4) maintaining the vacuum inside the enclosure. 8. Heat sink according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sheath (4) is capable of being brazed. 9. Heat sink production method, characterized in that it comprises the following steps: - realization of a mixture comprising diamond particles and metal particles, - filling a metal container (30) with this mixture, positioning a lid (31) on the filled container; - compressing the filled container (30) with lid (31) in an oxygen-free atmosphere to obtain a metal matrix containing the diamond particles inserted in a container; sealed metallic sheath formed by the container (30) and the cover (31) and intended to protect the diamond from oxygen 10. Production method according to claim 9, characterized in that the hot compression step preceded by a compression step at ambient temperature 11. Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that it comprises a step of compressing the mixture in the e container (30) before positioning the lid (31). 12. Process according to claim 1, characterized in that the compression step at ambient temperature is an isostatic compression. 13. Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the container is placed in a mold (33, 34) for the hot pressing step and / or the compression step at room temperature. 14. Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that it comprises a container machining step (30) and / or cover (31). 15. Method according to one of claims 9 to 14, characterized in that the metal particles and the diamond particles have substantially the same mass.