JP2018162949A - Vapor chamber, vapor chamber mounting substrate, and metal sheet for vapor chamber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作動液が密封された密封空間を有するベーパーチャンバ、ベーパーチャンバ搭載基板およびベーパーチャンバ用金属シートに関する。 The present invention relates to a vapor chamber having a sealed space in which a working fluid is sealed, a vapor chamber mounting substrate, and a metal sheet for a vapor chamber.
携帯端末やタブレット端末といったモバイル端末等で使用される中央演算処理装置（ＣＰＵ）等の発熱を伴うデバイスの冷却のために、ベーパーチャンバ（ヒートパイプとも言う）が使用されている（例えば、特許文献１参照）。ベーパーチャンバ内には、作動液が封入されており、この作動液がデバイスの熱を吸収して外部に放出することで、デバイスの冷却を行っている。 A vapor chamber (also referred to as a heat pipe) is used for cooling devices that generate heat, such as a central processing unit (CPU) used in mobile terminals such as mobile terminals and tablet terminals (for example, Patent Documents). 1). A working fluid is sealed in the vapor chamber, and the working fluid absorbs the heat of the device and releases it to the outside, thereby cooling the device.
より具体的には、ベーパーチャンバ内の作動液は、デバイスに近接した部分（蒸発部）でデバイスから熱を受けて蒸発して蒸気になり、その後蒸気が、蒸発部から離れた位置に移動して冷却され、凝縮して液状になる。液状になった作動液は、ベーパーチャンバ内の流路を通過して蒸発部に輸送され、再び蒸発部で熱を受けて蒸発する。このようにして、作動液が、相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながらベーパーチャンバ内を還流することによりデバイスの熱を移動させ、熱輸送効率を高めている。 More specifically, the working fluid in the vapor chamber receives heat from the device at a portion close to the device (evaporation unit) and evaporates into vapor, and then the vapor moves to a position away from the evaporation unit. Cooled and condensed into a liquid state. The liquid working fluid that has become liquid passes through the flow path in the vapor chamber and is transported to the evaporating unit, where it again receives heat and evaporates. In this way, the working fluid recirculates in the vapor chamber while repeating phase change, that is, evaporation and condensation, thereby moving the heat of the device and improving the heat transport efficiency.
ところで、ベーパーチャンバにおいては、デバイスが取り付けられる面とは反対側の面に、モバイル端末等のハウジングの一部を構成するハウジング部材が取り付けられる。そして、ベーパーチャンバを構成する金属シートが受け取る熱は、このハウジング部材を介して外気に放出される。このため、金属シートの冷却が制限されてしまい、ベーパーチャンバの熱輸送効率の向上が困難になっている。 By the way, in the vapor chamber, a housing member constituting a part of a housing such as a mobile terminal is attached to a surface opposite to a surface to which a device is attached. And the heat which the metal sheet which comprises a vapor chamber receives is discharge | released to external air through this housing member. For this reason, the cooling of the metal sheet is limited, and it is difficult to improve the heat transport efficiency of the vapor chamber.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、熱輸送効率を向上させることができるベーパーチャンバ、ベーパーチャンバ搭載基板およびベーパーチャンバ用金属シートを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a vapor chamber, a vapor chamber mounting substrate, and a metal sheet for a vapor chamber that can improve heat transport efficiency.
本発明は、
基板に実装された被冷却装置を冷却するベーパーチャンバであって、
作動液が封入された密封空間と、前記被冷却装置の前記基板に実装される面とは反対側の面に取り付けられる取付面と、を有し、前記被冷却装置の熱を受けるチャンバ本体と、
前記チャンバ本体の熱を前記基板に伝導させる熱伝導部と、を備えた、ベーパーチャンバ、
を提供する。
The present invention
A vapor chamber for cooling a device to be cooled mounted on a substrate,
A chamber body having a sealed space in which a working fluid is sealed, and a mounting surface attached to a surface opposite to a surface mounted on the substrate of the cooled device, and receiving heat of the cooled device; ,
A vapor chamber comprising: a heat conduction part for conducting heat of the chamber body to the substrate;
I will provide a.
なお、上述したベーパーチャンバにおいて、前記熱伝導部は、前記チャンバ本体とは別体に形成されている、ようにしてもよい。 In the vapor chamber described above, the heat conducting portion may be formed separately from the chamber body.
また、上述したベーパーチャンバにおいて、前記熱伝導部は、前記チャンバ本体と一体に形成されている、ようにしてもよい。 In the above-described vapor chamber, the heat conducting portion may be formed integrally with the chamber body.
また、上述したベーパーチャンバにおいて、前記熱伝導部は、前記取付面の周囲に枠状に形成されている、ようにしてもよい。 In the above-described vapor chamber, the heat conducting portion may be formed in a frame shape around the mounting surface.
また、上述したベーパーチャンバにおいて、前記熱伝導部は、平面視で前記チャンバ本体の外側に設けられ、前記熱伝導部と前記チャンバ本体との間に屈曲部が介在されている、ようにしてもよい。 In the above-described vapor chamber, the heat conducting portion is provided outside the chamber main body in a plan view, and a bent portion is interposed between the heat conducting portion and the chamber main body. Good.
また、本発明は、
上述したベーパーチャンバと、
前記基板と、
前記基板に実装された前記被冷却装置と、を備えた、ベーパーチャンバ搭載基板、
を提供する。
The present invention also provides:
The vapor chamber described above;
The substrate;
A substrate mounted with a vapor chamber, the apparatus to be cooled mounted on the substrate,
I will provide a.
また、本発明は、
作動液が封入された密封空間を有し、基板に実装された被冷却装置を冷却するベーパーチャンバのためのベーパーチャンバ用金属シートであって、
前記被冷却装置の前記基板に実装される面とは反対側の面に取り付けられる取付面を有し、前記被冷却装置の熱を受けるシート本体と、
前記シート本体の熱を前記基板に伝導させる熱伝導部と、を備えた、ベーパーチャンバ用金属シート、
を提供する。
The present invention also provides:
A metal sheet for a vapor chamber for a vapor chamber having a sealed space in which a working fluid is sealed and cooling a device to be cooled mounted on a substrate,
A sheet main body that has a mounting surface that is attached to a surface opposite to a surface mounted on the substrate of the cooled device, and that receives heat of the cooled device;
A metal sheet for a vapor chamber, comprising: a heat conducting part for conducting heat of the sheet main body to the substrate;
I will provide a.
本発明によれば、熱輸送効率を向上させることができる。 According to the present invention, heat transport efficiency can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale and the vertical / horizontal dimensional ratio are appropriately changed and exaggerated from those of the actual ones.
（第１の実施の形態）
図１乃至図１６を用いて、本発明の第１の実施の形態におけるベーパーチャンバ、ベーパーチャンバ搭載基板およびベーパーチャンバ用金属シートについて説明する。ここで、本実施の形態によるベーパーチャンバ搭載基板は、基板に実装された被冷却装置を冷却するためのベーパーチャンバが搭載された基板を意味する。このうち被冷却装置は、ベーパーチャンバの冷却対象物であり、携帯端末やタブレット端末といったモバイル端末等で使用される中央演算処理装置（ＣＰＵ）等の発熱を伴う装置を意味する。ベーパーチャンバは、作動液が封入された密封空間を有しており、密封空間内の作動液が相変化を繰り返すことにより、被冷却装置を冷却するための装置である。ベーパーチャンバは、概略的に薄い平板状に形成されている。
(First embodiment)
The vapor chamber, the vapor chamber mounting substrate, and the vapor chamber metal sheet according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the vapor chamber mounting substrate according to the present embodiment means a substrate on which a vapor chamber for cooling an apparatus to be cooled mounted on the substrate is mounted. Among them, the cooled device is an object to be cooled in the vapor chamber, and means a device with heat generation such as a central processing unit (CPU) used in a mobile terminal such as a portable terminal or a tablet terminal. The vapor chamber has a sealed space in which a working fluid is enclosed, and the working fluid in the sealed space is a device for cooling the apparatus to be cooled by repeating the phase change. The vapor chamber is generally formed in a thin flat plate shape.
まず、図１を用いて、第１の実施の形態によるベーパーチャンバ搭載基板１００について説明する。
First, the vapor
図１に示すように、ベーパーチャンバ搭載基板１００は、基板１０１と、基板１０１に実装されたデバイス１０２（被冷却装置）と、デバイス１０２上に取り付けられ、デバイス１０２を冷却するベーパーチャンバ１と、を備えている。
As shown in FIG. 1, a vapor
デバイス１０２とベーパーチャンバ１との間には、熱伝導シート１０３が介在されている。この熱伝導シート１０３は、デバイス１０２およびベーパーチャンバ１に密着して、デバイス１０２とベーパーチャンバ１との間の熱抵抗を低減させるためのものである。この熱伝導シート１０３を設けることにより、デバイス１０２で発生した熱が、ベーパーチャンバ１に効率良く伝導されるようになっている。なお、熱伝導シート１０３は、熱伝導性の良好な材料をシート状に形成したものである。この熱伝導シート１０３の代わりに、熱伝導性の良好なサーマルグリスを用いることもできる。
A heat
図１および図２に示すように、本実施の形態によるベーパーチャンバ１は、作動液２が封入された密封空間３を有するチャンバ本体５と、チャンバ本体５の熱を基板１０１に伝導させる熱伝導部６と、を備えている。このうちチャンバ本体５は、後述する下側金属シート１０の少なくとも一部を構成する下側シート本体１０Ｘと、後述する上側金属シートの少なくとも一部を構成する上側シート本体２０Ｘと、によって構成されている。本実施の形態では、下側シート本体１０Ｘは、下側金属シート１０の全体を構成し、上側シート本体２０Ｘは、上側金属シート２０の全体を構成している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘ（本実施の形態では下側金属シート１０に相当）は、デバイス１０２が取り付けられる取付面１０ｃ（後述）を有している。この取付面１０ｃは、密封空間３よりも基板１０１の側（図１における下側）に設けられている。取付面１０ｃには、デバイス１０２の上面１０２ａ（基板１０１に実装される面１０２ｂとは反対側の面）が、熱伝導シート１０３を介して取り付けられている。この取付面１０ｃを介して、チャンバ本体５は、デバイス１０２の熱を受けるようになっている。
The lower sheet
熱伝導部６は、この取付面１０ｃの周囲に設けられている。熱伝導部６によって、取付面１０ｃに取り付けられたデバイス１０２を収容する装置収容部７が形成されている。
The
本実施の形態による熱伝導部６についてより具体的に説明する。
The
本実施の形態では、熱伝導部６は、チャンバ本体５とは別体に形成されており、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘに接合されている。また、熱伝導部６は、下側シート本体１０Ｘの基板１０１の側の面（すなわち、下面１０ｂ）から、基板１０１の側に延びている。そして、熱伝導部６は、デバイス１０２上にベーパーチャンバ１が取り付けられた場合に、基板１０１に接することができる厚さ（図１における上下方向寸法）を有している。すなわち、熱伝導部６の厚さは、デバイス１０２の厚さと熱伝導シート１０３の厚さとの合計厚さにほぼ等しくなっている。このことにより、ベーパーチャンバ１が基板１０１に搭載された状態では、熱伝導部６の下端（すなわち、後述する熱伝導面６ａ）は、基板１０１の受熱部１０１ａ（後述）に接して、チャンバ本体５の熱を受熱部１０１ａに放出可能になっている。
In the present embodiment, the
また、熱伝導部６は、図１および図２に示すように、平面視（後述）で、下側シート本体１０Ｘの取付面１０ｃの周囲、すなわち装置収容部７の周囲に枠状に形成されている。ここでは、熱伝導部６は、装置収容部７の周囲に全周にわたって連続状に形成されており、装置収容部７を囲むように矩形枠状に形成されている。このことにより、熱伝導部６における熱の主要な移動方向（図１における上下方向）に垂直な断面の面積を確保している。なお、図２においては、熱伝導部６が、後述するアライメント孔１５、２４に平面視で重なる位置に配置されている例が示されているが、平面視における熱伝導部６の位置は、装置収容部７を形成することができれば、これに限られることはない。また、熱伝導部６の平面形状は、装置収容部７を形成することができれば、矩形枠状に限られることはなく、任意の形状で枠状に形成されていてもよい。また、熱伝導部６は、平面視で、円柱状もしくは角柱状などに形成されて、デバイス１０２の周囲に複数設けられるようにしてもよい。この場合、隣り合う熱伝導部６の間に間隙が形成されて、熱伝導部６が全体として断続的に形成されるようにしてもよい。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
熱伝導部６を形成する材料は、熱伝導性が良好な材料であれば特に限られることはなく任意とすることができるが、例えば、ステンレスやニッケル、銅、銅合金等の金属材料を用いることが好適である。このように、熱伝導部６は、熱伝導性を確保することができれば、チャンバ本体５とは異なる材料で形成されていてもよく、あるいはチャンバ本体５と同一の材料で形成されていてもよい。
The material for forming the
熱伝導部６は、チャンバ本体５の熱を基板１０１に伝導させる熱伝導面６ａを有している。この熱伝導面６ａは、熱伝導部６のうち基板１０１の側の面（図１に示す下面）に設けられている。熱伝導面６ａは、接着剤、銀ペースト、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、レーザ溶接等によって基板１０１に接合されている。しかしながら、このことに限られることはなく、熱伝導面６ａは、基板１０１にかしめ等の結合部材（図示せず）によって、機械的に結合されていてもよい。なお、基板１０１が、熱伝導性が良好な材料（例えば、金属材料等）から形成された受熱部１０１ａを有し、この受熱部１０１ａに、熱伝導面６ａが接合または結合されていることが好適である。この場合、熱伝導部６からの熱を、効率良く基板１０１に逃がすことができる。
The
また、熱伝導部６は、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘの下面１０ｂに接合されている。例えば、熱伝導部６は、この下面１０ｂに、接着剤、銀ペースト、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、レーザ溶接等によって接合されていてもよい。
The
なお、熱伝導部６を、装置収容部７の周囲に全周にわたって連続状に形成し、グランド電極と電気的に接続して接地電位を持たせることにより、熱伝導部６に、磁気シールドとしての機能を付与することもできる。
The
次に、本実施の形態によるベーパーチャンバ１のチャンバ本体５について、図２乃至図５を用いて説明する。
Next, the
図２乃至図５に示すように、ベーパーチャンバ１のチャンバ本体５は、上述したように、下側シート本体１０Ｘと、下側シート本体１０Ｘ上に設けられた上側シート本体２０Ｘと、を備えている。本実施の形態では、下側シート本体１０Ｘが、下側金属シート１０の全体を構成し、上側シート本体２０Ｘが、上側金属シート２０の全体を構成している。すなわち、本実施の形態によるチャンバ本体５は、下側金属シート１０と、下側金属シート１０上に設けられた上側金属シート２０と、によって構成されている。そこで、以下では、下側シート本体１０Ｘの代わりに下側金属シート１０を用い、上側シート本体２０Ｘの代わりに上側金属シート２０を用いて説明する。なお、下側金属シート１０および上側金属シート２０が、ベーパーチャンバ用金属シートにそれぞれ相当する。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
下側金属シート１０の下面１０ｂのうち取付面１０ｃ（後述する蒸発部１１の下面）に、装置収容部７に収容されたデバイス１０２が取り付けられる。取付面１０ｃは、下側金属シート１０の下面１０ｂの一部であり、本実施の形態では、平面視でベーパーチャンバ１の中央部に形成されている。
The
下側金属シート１０と上側金属シート２０との間には、作動液２が封入された密封空間３が形成されている。作動液２の例としては、純水、エタノール、メタノール、アセトン等が挙げられる。
Between the
下側金属シート１０と上側金属シート２０とは、後述する拡散接合によって接合されている。図２に示す形態では、下側金属シート１０および上側金属シート２０は、平面視でいずれも矩形状に形成されている例が示されているが、これに限られることはない。ここで平面視とは、ベーパーチャンバ１がデバイス１０２から熱を受ける面（下側金属シート１０の下面１０ｂ、とりわけ取付面１０ｃ）、および受けた熱を放出する面（上側金属シート２０の上面２０ｂ）に直交する方向から見た状態であって、例えば、ベーパーチャンバ１を上方から見た状態（図２参照）、または下方から見た状態に相当している。
The
なお、ベーパーチャンバ１がモバイル端末内に設置される場合、モバイル端末の姿勢によっては、下側金属シート１０と上側金属シート２０との上下関係が崩れる場合もある。しかしながら、本実施の形態では、デバイス１０２から熱を受ける液相側の金属シートを下側金属シート１０と称し、受けた熱を放出する気相側の金属シートを上側金属シート２０と称して、下側金属シート１０が下側に配置され、上側金属シート２０が上側に配置された状態で説明する。
When the
図２乃至図５に示すように、下側金属シート１０は、作動液２が蒸発して蒸気を生成する蒸発部１１と、上面１０ａ（上側金属シート２０の側の面）に設けられ、平面視で矩形状に形成された下側流路凹部１２と、を有している。このうち下側流路凹部１２は、上述した密封空間３の一部を構成しており、主として、蒸発部１１で生成された蒸気から凝縮した作動液２（図３乃至図５参照）を蒸発部１１に輸送するように構成されている。この蒸発部１１は、下側金属シート１０の取付面１０ｃに取り付けられるデバイス１０２から熱を受けて、密封空間３内の作動液２が蒸発する部分である。このため、蒸発部１１という用語は、デバイス１０２に重なっている部分に限られる概念ではなく、デバイス１０２に重なっていなくても作動液２が蒸発可能な部分をも含む概念として用いている。ここで蒸発部１１は、下側金属シート１０の任意の場所に設けることができるが、図２においては、下側金属シート１０の中央部に設けられている例が示されている。この場合、ベーパーチャンバ１が設置されたモバイル端末の姿勢が、ベーパーチャンバ１の動作の安定化に影響を及ぼすことを抑制できる。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
本実施の形態では、図２、図３および図５に示すように、下側金属シート１０の下側流路凹部１２内に、下側流路凹部１２の底面１２ａ（後述）から上方（底面１２ａに垂直な方向）に突出する複数の下側流路突出部１３が設けられている。本実施の形態では、下側流路突出部１３は、円柱状のボスとして形成されている例が示されており、上面１３ａと側面とを含んでいる。また、各下側流路突出部１３は、ベーパーチャンバ１の長手方向（図２における左右方向）に沿って、等間隔に離間して配置されている。また、下側流路突出部１３は、ベーパーチャンバ１の横断方向（長手方向に直交する横方向、図２における上下方向）にも沿って配置されている。このようにして配置された下側流路突出部１３の周囲には、下側流路凹部１２の底面１２ａが形成されている。このようにして、下側流路突出部１３の周囲を作動液２の蒸気が流れるように構成されており、蒸気の流れが妨げられることを抑制している。また、下側流路突出部１３は、上側金属シート２０の対応する上側流路突出部２２（後述）に平面視で重なるように配置されており、ベーパーチャンバ１の機械的強度の向上を図っている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2, 3, and 5, the
図３乃至図５に示すように、下側流路凹部１２には、ウィックＷが設けられている。ここで、ウィックとは、例えば銅線を不定形状に圧接した金属メッシュや、多孔質焼結体により形成され、毛細管作用を発揮する部材である。このウィックＷは、毛細管作用を発揮することにより、下側流路凹部１２内の作動液２に、蒸発部１１に向かう推進力を与えることができるように構成されている。このようにして、蒸気から凝縮した下側流路凹部１２内の作動液２が、蒸発部１１に向かってスムースに輸送されるようになっている。なお、図３乃至図５に示すように、ウィックＷは、下側流路凹部１２の底面１２ａの全領域に設けられていてもよい。底面１２ａのうち蒸発部１１に設けられたウィックＷは、液状の作動液２とデバイス１０２から受けた熱との熱交換面積を増大させ、熱効率向上をさせることに寄与し得る。一方、底面１２ａのうち蒸発部１１の周囲に設けられたウィックＷは、液状の作動液２を、蒸発部１１に効果的に輸送することに寄与し得る。なお、ウィックＷは、下側流路凹部１２のうち下側流路突出部１３の間の領域に嵌められるように取り付けられており、ベーパーチャンバ１の姿勢によってウィックＷが移動することを防止している。また、ウィックＷの高さは、蒸発部１１における熱交換面積を増大させることや、毛細管作用によって蒸発部１１に向かう作動液２の流量を確保することができれば任意とすることができる。
As shown in FIGS. 3 to 5, a wick W is provided in the lower
図２乃至図５に示すように、下側金属シート１０の周縁部には、下側周縁壁１４が設けられている。下側周縁壁１４は、密封空間３、とりわけ下側流路凹部１２を囲むように形成されており、密封空間３を画定している。また、図２に示すように、平面視で下側周縁壁１４の四隅に、下側金属シート１０と上側金属シート２０との位置決めをするための下側アライメント孔１５がそれぞれ設けられている。
As shown in FIGS. 2 to 5, a lower
本実施の形態では、上側金属シート２０は、下側金属シート１０と同一の構造を有している。すなわち、本実施の形態によるベーパーチャンバ１は、下側金属シート１０を上下反転させると上側金属シート２０になるように構成されており、下側金属シート１０と同一構造の金属シートを２枚作製して、一方を上下反転させて互いに接合した構成になっている。以下に、上側金属シート２０の構成についてより詳細に説明する。
In the present embodiment, the
図２乃至図５に示すように、上側金属シート２０は、下面２０ａ（下側金属シート１０の側の面）に設けられた上側流路凹部２１を有している。この上側流路凹部２１は、密封空間３の一部を構成しており、主として、蒸発部１１で生成された蒸気を拡散して冷却するように構成されている。より具体的には、上側流路凹部２１内の蒸気は、蒸発部１１から離れる方向に拡散して、蒸気の多くは、比較的温度の低い周縁部に輸送される。また、図３および図４に示すように、上側金属シート２０の上面２０ｂには、モバイル端末等のハウジングの一部を構成するハウジング部材Ｈが配置される。このことにより、上側流路凹部２１内の蒸気は、上側金属シート２０およびハウジング部材Ｈを介して外気によって冷却される。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
本実施の形態では、図２に示すように、上側金属シート２０の上側流路凹部２１内に、上側流路凹部２１の天井面２１ａ（上側金属シート２０を上下反転させた場合には上側流路凹部２１の底面に相当する）から下方（天井面２１ａに垂直な方向）に突出する複数の上側流路突出部２２が設けられている。本実施の形態では、上側流路突出部２２は、円柱状のボスとして形成されている例が示されており、下面２２ａと側面とを含んでいる。また、各上側流路突出部２２は、ベーパーチャンバ１の長手方向に沿って延び、等間隔に離間して配置されている。また、上側流路突出部２２は、ベーパーチャンバ１の横断方向にも沿って配置されている。このようにして配置された上側流路突出部２２の周囲には、上側流路凹部２１の天井面２１ａ（下側流路凹部１２の底面１２ａに相当する面）が形成されている。このようにして、上側流路突出部２２の周囲を作動液２の蒸気が流れるように構成されており、蒸気の流れが妨げられることを抑制している。また、上側流路突出部２２は、下側金属シート１０の対応する下側流路突出部１３に平面視で重なるように配置されており、ベーパーチャンバ１の機械的強度の向上を図っている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the ceiling surface 21 a of the upper flow path recess 21 (in the case where the
図２乃至図５に示すように、上側金属シート２０の周縁部には、上側周縁壁２３が設けられている。上側周縁壁２３は、密封空間３、とりわけ上側流路凹部２１を囲むように形成されており、密封空間３を画定している。また、図２に示すように、平面視で上側周縁壁２３の四隅に、下側金属シート１０と上側金属シート２０との位置決めをするための上側アライメント孔２４がそれぞれ設けられている。すなわち、各上側アライメント孔２４は、後述する仮止め時に、上述した各下側アライメント孔１５に重なるように配置され、下側金属シート１０と上側金属シート２０との位置決めが可能に構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, an upper
このような下側金属シート１０と上側金属シート２０とは、好適には拡散接合で、互いに恒久的に接合されている。より具体的には、図３乃至図５に示すように、下側金属シート１０の下側周縁壁１４の上面１４ａと、上側金属シート２０の上側周縁壁２３の下面２３ａとが当接し、下側周縁壁１４と上側周縁壁２３とが互いに接合されている。このことにより、下側金属シート１０と上側金属シート２０との間に、作動液２を密封した密封空間３が形成されている。また、下側金属シート１０の下側流路突出部１３の上面１３ａと、上側金属シート２０の上側流路突出部２２の下面２２ａとが当接し、各下側流路突出部１３と対応する上側流路突出部２２とが互いに接合されている。このことにより、ベーパーチャンバ１の機械的強度を向上させている。とりわけ、本実施の形態による下側流路突出部１３および上側流路突出部２２は等間隔に配置されているため、ベーパーチャンバ１の各位置における機械的強度を均等化させることができる。なお下側金属シート１０と上側金属シート２０とは、拡散接合ではなく、恒久的に接合できれば、ろう付け等の他の方式で接合されていてもよい。
Such
また、図２および図４に示すように、ベーパーチャンバ１は、長手方向における一対の端部のうちの一方の端部に、密封空間３に作動液２を注入する注入部４を更に備えている。この注入部４は、下側金属シート１０の端面から突出する下側注入突出部１６と、上側金属シート２０の端面から突出する上側注入突出部２５と、を有している。このうち下側注入突出部１６の上面に下側注入流路凹部１７が形成され、上側注入突出部２５の下面に上側注入流路凹部２６が形成されている。下側注入流路凹部１７は、下側流路凹部１２に連通しており、上側注入流路凹部２６は、上側流路凹部２１に連通している。下側注入流路凹部１７および上側注入流路凹部２６は、下側金属シート１０と上側金属シート２０とが接合された際、作動液２の注入流路を形成する。当該注入流路を通過して作動液２は密封空間３に注入される。なお、本実施の形態では、注入部４は、ベーパーチャンバ１の長手方向における一対の端部のうちの一方の端部に設けられている例が示されているが、これに限られることはない。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
ところで、下側金属シート１０および上側金属シート２０に用いる材料は、熱伝導率が良好な材料であれば特に限られることはないが、例えば、下側金属シート１０および上側金属シート２０は、銅または銅合金により形成されていることが好適である。このことにより、下側金属シート１０および上側金属シート２０の熱伝導率を高めることができる。このため、ベーパーチャンバ１の熱輸送効率を高めることができる。また、ベーパーチャンバ１のチャンバ本体５の厚さＴ０は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。下側金属シート１０の厚さＴ１および上側金属シート２０の厚さＴ２は、ハンドリングを良好にするために、ベーパーチャンバ１の厚さの半分にし、Ｔ１とＴ２を等しくすることが好適である。
By the way, the material used for the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、まず、ベーパーチャンバ１の製造方法について、図６乃至図１２を用いて説明するが、上側金属シート２０のハーフエッチング工程の説明は簡略化する。なお、図６乃至図１２では、図５の横断面と同様の横断面を示している。
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described. Here, although the manufacturing method of the
まず、本体作製工程として、ベーパーチャンバ１のチャンバ本体５が作製される。
First, as a main body manufacturing process, the chamber
本体作製工程においては、まず、準備工程として、図６に示すように、平板状の金属材料シートＭを準備する。 In the main body manufacturing step, first, as a preparation step, a flat metal material sheet M is prepared as shown in FIG.
続いて、ハーフエッチング工程として、図７に示すように、金属材料シートＭがハーフエッチングされて、密封空間３の一部を構成する下側流路凹部１２を有する下側金属シート１０が形成される。この場合、まず、金属材料シートＭの上面Ｍａに図示しないレジスト膜が、フォトリソグラフィー技術によって、複数の下側流路突出部１３および下側周縁壁１４に対応するパターン状に形成される。続いて、ハーフエッチング工程として、金属材料シートＭの上面Ｍａがハーフエッチングされる。このことにより、金属材料シートＭの上面Ｍａのうちレジスト膜の開口（図示せず）に対応する部分がハーフエッチングされて、図７に示すような下側流路凹部１２、下側流路突出部１３および下側周縁壁１４が形成される。この際、図２に示す下側注入流路凹部１７も同時に形成され、また、図２に示すような外形輪郭形状を有するように金属材料シートＭが上面Ｍａおよび下面からエッチングされて、所定の外形輪郭形状が得られる。ハーフエッチング工程の後、レジスト膜が除去される。なお、ハーフエッチングとは、材料を貫通しないような凹部を形成するためのエッチングを意味している。このため、ハーフエッチングにより形成される凹部の深さは、下側金属シート１０の厚さの半分であることには限られない。エッチング液には、例えば、塩化第二鉄水溶液等の塩化鉄系エッチング液、または塩化銅水溶液等の塩化銅系エッチング液を用いることができる。
Subsequently, as a half-etching step, as shown in FIG. 7, the metal material sheet M is half-etched to form a
一方、下側金属シート１０と同様にして、上側金属シート２０用の金属材料シート（図示せず）が下面からハーフエッチングされて、上側流路凹部２１、上側流路突出部２２および上側周縁壁２３が形成される。このようにして、上述した上側金属シート２０が得られる。
On the other hand, in the same manner as the
次に、ウィック取付工程として、図８に示すように、下側流路凹部１２の下側流路突出部１３の間にウィックＷが挿入されて嵌められる。
Next, as shown in FIG. 8, the wick W is inserted and fitted between the
次に、仮止工程として、図９に示すように、下側流路凹部１２を有する下側金属シート１０と、上側流路凹部２１を有する上側金属シート２０とが仮止めされる。この場合、まず、下側金属シート１０の下側アライメント孔１５（図２参照）と上側金属シート２０の上側アライメント孔２４（図２参照）とを利用して、下側金属シート１０と上側金属シート２０とが位置決めされる。続いて、下側金属シート１０と上側金属シート２０とが固定される。固定の方法としては、特に限られることはないが、例えば、下側金属シート１０と上側金属シート２０とに対して抵抗溶接を行うことによって下側金属シート１０と上側金属シート２０とを固定してもよい。この場合、図９に示すように、電極棒４０を用いてスポット的に抵抗溶接を行うことが好適である。抵抗溶接の代わりにレーザ溶接を行ってもよい。このようにして、下側金属シート１０と上側金属シート２０とが、位置決めされた状態で固定される。
Next, as a temporary fixing step, as shown in FIG. 9, the
仮止工程の後、拡散接合工程として、図１０に示すように、下側金属シート１０と上側金属シート２０とが、拡散接合によって恒久的に接合される。拡散接合とは、接合する下側金属シート１０と上側金属シート２０とを密着させ、減圧雰囲気中で、各金属シート１０、２０を密着させる方向に加圧するとともに加熱して、接合面に生じる原子の拡散を利用して接合する方法である。拡散接合は、下側金属シート１０および上側金属シート２０の材料を融点に近い温度まで加熱するが、融点よりは低いため、各金属シート１０、２０が溶融して変形することを回避できる。より具体的には、下側金属シート１０の下側周縁壁１４の上面１４ａと上側金属シート２０の上側周縁壁２３の下面２３ａとが、接合面となって拡散接合される。このことにより、下側周縁壁１４と上側周縁壁２３とによって、下側金属シート１０と上側金属シート２０との間に密封空間３が形成される。また、下側注入流路凹部１７（図２参照）と上側注入流路凹部２６（図２参照）とによって、密封空間３に連通する作動液２の注入流路が形成される。さらに、下側金属シート１０の下側流路突出部１３の上面１３ａと、上側金属シート２０の上側流路突出部２２の下面２２ａとが、接合面となって拡散接合され、ベーパーチャンバ１の機械的強度が向上する。
After the temporary fixing step, as a diffusion bonding step, as shown in FIG. 10, the
このようにして、本実施の形態によるチャンバ本体５が作製される。
In this way, the
本体作製工程の後、封入工程として、図１１に示すように、注入部４（図２参照）から密封空間３に作動液２が注入される。この際、まず、密封空間３が真空引きされて減圧され、その後に、作動液２が密封空間３に注入される。注入時、作動液２は、下側注入流路凹部１７と上側注入流路凹部２６とにより形成された注入流路を通過する。
After the main body manufacturing process, as a sealing process, as shown in FIG. 11, the working
作動液２の注入の後、上述した注入流路が封止される。例えば、注入部４にレーザを照射し、注入部４を部分的に溶融させて注入流路を封止することが好適である。このことにより、密封空間３と外気との連通が遮断され、作動液２が密封空間３に封入される。このようにして、密封空間３内の作動液２が外部に漏洩することが防止される。
After the injection of the working
封入工程の後、熱伝導部取付工程として、図１２に示すように、チャンバ本体５の下側金属シート１０の下面１０ｂに熱伝導部６が取り付けられる。この場合、例えば、下側金属シート１０と熱伝導部６とが、接着剤、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、レーザ溶接等によって接合される。上述した封入工程においてベーパーチャンバ１が加熱される場合があることから、熱伝導部取付工程は、特に接着剤やはんだ付けで熱伝導部６を下側金属シート１０に接合する場合には、接着剤やはんだに熱が加えられることを回避するために封入工程の後に行うことが好適である。なお、熱伝導部６は、予めチャンバ本体５とは別体に形成される。熱伝導部６は、エッチング等の方法で、矩形枠状に形成することができるが、形成方法は任意である。例えば、熱伝導部６は、下側金属シート１０の下面１０ｂに、めっきによって形成されてもよい。
As shown in FIG. 12, the
以上のようにして、本実施の形態によるベーパーチャンバ１が得られる。
As described above, the
上述のようにして得られたベーパーチャンバ１は、搭載工程として、図１３に示すように、デバイス１０２が実装された基板１０１に搭載される。
The
この場合、まず、基板１０１に実装されたデバイス１０２上に熱伝導シート１０３が載置される。また、例えば、ベーパーチャンバ１の熱伝導部６の熱伝導面６ａおよび基板１０１の受熱部１０１ａのうちの少なくとも一方に、接着剤が塗布される。
In this case, first, the heat
続いて、ベーパーチャンバ１が、デバイス１０２が実装された基板１０１に搭載される。このことにより、図１に示すように、デバイス１０２が、ベーパーチャンバ１の装置収容部７に収容されて、チャンバ本体５の下側金属シート１０の取付面１０ｃに、熱伝導シート１０３を介して取り付けられる。また、熱伝導部６の熱伝導面６ａが、基板１０１の受熱部１０１ａに接着剤によって接合される。このようにして、本実施の形態によるベーパーチャンバ搭載基板１００が得られる。
Subsequently, the
上述のようにして得られたベーパーチャンバ搭載基板は、モバイル端末等のハウジング内に設置される。 The vapor chamber mounting substrate obtained as described above is installed in a housing of a mobile terminal or the like.
次に、ベーパーチャンバ１の作動方法、すなわち、デバイス１０２の冷却方法について説明する。
Next, a method for operating the
下側金属シート１０が鉛直下方に配置され、上側金属シート２０が鉛直上方に配置される場合には、密封空間３に封入された作動液２の多くは、重力の影響を受けて、下側金属シート１０の下側流路凹部１２に滞留する。
When the
この状態でデバイス１０２が発熱すると、下側流路凹部１２のうち蒸発部１１に存在する作動液２が、デバイス１０２から熱を受ける。受けた熱は潜熱として吸収されて作動液２が蒸発（気化）し、作動液２の蒸気が生成される。生成された蒸気の多くは、密封空間３内を上昇して上側流路凹部２１内に拡散する。生成された蒸気の一部は、下側金属シート１０の下側流路凹部１２内でも拡散する。上側流路凹部２１内および下側流路凹部１２内の蒸気は、蒸発部１１から離れ、蒸気の多くは、比較的温度の低い周縁部に輸送される（図４の実線矢印参照）。拡散した蒸気は、チャンバ本体５の下側金属シート１０および上側金属シート２０に放熱して冷却される。下側金属シート１０および上側金属シート２０が蒸気から受けた熱の一部は、ハウジング部材Ｈ（図３および図４参照）を介して外気に伝達される。
When the
チャンバ本体５の下側金属シート１０および上側金属シート２０が作動液２の蒸気から受けた熱の一部は、熱伝導部６を介して、デバイス１０２が実装された基板１０１にも伝導され、各金属シート１０、２０の熱を基板１０１に逃がすことができる。このように、チャンバ本体５の熱が、ハウジング部材Ｈだけでなく、熱伝導部６および基板１０１を介して放出されるため、チャンバ本体５の放熱経路を増やすことができる。このことにより、各金属シート１０、２０を効率良く冷却することができ、これにより、密封空間３の下側流路凹部１２内および上側流路凹部２１内の作動液２の蒸気を効率良く冷却することができる。このため、密封空間３内の蒸気の凝縮速度を高めることができ、作動液２の相変化を促進することができる。
Part of the heat received from the vapor of the
蒸気は、下側金属シート１０および上側金属シート２０に放熱することにより、蒸発部１１において吸収した潜熱を失って凝縮する。上側流路凹部２１内において液状になった作動液２は、上側流路凹部２１内を下降して、下側流路凹部１２に達する。蒸発部１１では作動液２が蒸発し続けているため、下側流路凹部１２のうち蒸発部１１以外の部分における作動液２は、蒸発部１１に向かって輸送される（図４の破線矢印参照）。この際、下側流路凹部１２には、毛細管作用を発揮することができるウィックＷが設けられている。このため、ウィックＷの毛細管作用により、作動液２は、蒸発部１１に向かう推進力を得て、蒸発部１１に向かってスムースに輸送される。
The steam loses the latent heat absorbed in the
蒸発部１１に達した作動液２は、デバイス１０２から再び熱を受けて蒸発する。このようにして、作動液２が、相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながらベーパーチャンバ１内を還流してデバイス１０２の熱を移動させて放出する。この結果、デバイス１０２が冷却される。
The
このように本実施の形態によれば、チャンバ本体５の熱が、熱伝導部６によって基板１０１に伝導される。このことにより、チャンバ本体５の熱を基板１０１に逃がすことができ、密封空間３内の作動液２を効率良く凝縮させることができる。このため、作動液２の相変化を促進させることができ、ベーパーチャンバ１の熱輸送効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the heat of the
また、本実施の形態によれば、熱伝導部６は、チャンバ本体５とは別体に形成されている。この場合、装置収容部７を形成するためのエッチング工程を不要にすることができる。このことにより、ベーパーチャンバ１を形成するために準備するエッチング前の金属材料シートＭ（図６参照）の材料の使用量を低減することができる。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施の形態によれば、熱伝導部６は、下側金属シート１０の取付面１０ｃの周囲に枠状に形成されている。このことにより、熱伝導部６がデバイス１０２に干渉することを回避しながら、熱伝導部６における熱の主要な移動方向に垂直な断面の面積を確保することができる。このため、熱伝導部６により、チャンバ本体５の下側金属シート１０および上側金属シート２０の熱を、基板１０１の受熱部１０１ａに効率良く逃がすことができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
なお、上述した本実施の形態においては、密封空間３が、蒸発部１１で生成された蒸気が主として上側流路凹部２１内を拡散するように構成され、蒸気から凝縮した液状の作動液２が、下側流路凹部１２内に設けられたウィックＷによって蒸発部１１に輸送される例について説明した。しかしながら、密封空間３の構成は、これに限られることはない。例えば、下側流路凹部１２にウィックＷが設けられることなく、蒸発部１１で生成された蒸気が主として下側流路凹部１２および上側流路凹部２１内を拡散するように密封空間３が構成され、蒸気から凝縮した液状の作動液２が、下側流路凹部１２および上側流路凹部２１とは異なる液流路凹部３０によって蒸発部１１に輸送されるようにしてもよい。この場合のベーパーチャンバ１のチャンバ本体５の構成の一例について、図１４乃至図１６を用いて説明する。
In the above-described embodiment, the sealed
図１４に示す形態では、下側金属シート１０の下側流路突出部１３は、ベーパーチャンバ１の長手方向（図１４における左右方向）に沿って細長状に延びている。各下側流路突出部１３は、等間隔に離間して、互いに平行に配置されている。このようにして、各下側流路突出部１３の周囲を作動液２の蒸気が流れて、下側流路凹部１２の周縁部に蒸気が輸送される（図１４に示す実線矢印参照）ように構成されており、蒸気の流れが妨げられることを抑制している。
In the form shown in FIG. 14, the
図１５に示すように、上側金属シート２０の上側流路突出部２２は、ベーパーチャンバ１の長手方向（図１５における左右方向）に沿って細長状に延びている。各上側流路突出部２２は、等間隔に離間して、互いに平行に配置されている。このようにして、各上側流路突出部２２の周囲を作動液２の蒸気が流れて、上側流路凹部２１の周縁部に蒸気が輸送される（図１５に示す実線矢印参照）ように構成されており、蒸気の流れが妨げられることを抑制している。上側流路突出部２２は、下側金属シート１０の対応する下側流路突出部１３に平面視で重なるように配置されており、ベーパーチャンバ１の機械的強度の向上を図っている。
As shown in FIG. 15, the
下側流路突出部１３の上面１３ａおよび上側流路突出部２２の下面２２ａのうちの少なくとも一方に、上述した液流路凹部３０が設けられている。ここでは、図１４および図１６に示すように、下側流路突出部１３の上面１３ａに、液流路凹部３０が設けられている例について説明する。
The
液流路凹部３０は、図１４に示すように、下側流路突出部１３の長手方向（図１４における左右方向）に沿って、細長状に延びている例が示されており、下側流路突出部１３の長手方向における一端から他端まで延びている。図１６に示すように、液流路凹部３０の幅は、下側流路突出部１３の幅よりも小さく、互いに隣り合う下側流路突出部１３同士の間隔よりも小さくなっている。このようにして、液流路凹部３０は、下側流路凹部１２の周縁部および上側流路凹部２１の周縁部において凝縮した液状の作動液２を、毛細管作用によって蒸発部１１に輸送するようになっている（図１４に示す破線矢印参照）。１つの下側流路突出部１３の上面１３ａには、複数の液流路凹部３０が形成されており、各液流路凹部３０は、等間隔に離間して、互いに平行に配置されている。
As shown in FIG. 14, the
なお、下側流路突出部１３の一端から他端にわたって、各液流路凹部３０は、図示しない複数の連絡凹部によって、下側流路凹部１２に連通している。このことにより、蒸発部１１においては、液流路凹部３０内の液状の作動液２が蒸発すると、流路断面積が大きい下側流路凹部１２および上側流路凹部２１に拡散され、蒸気から凝縮した液状の作動液２が、下側流路凹部１２および上側流路凹部２１から、液流路凹部３０内に入り込むようになっている。
In addition, each liquid flow path recessed
（第２の実施の形態）
次に、図１７を用いて、本発明の第２の実施の形態におけるベーパーチャンバ、ベーパーチャンバ搭載基板およびベーパーチャンバ用金属シートについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a vapor chamber, a vapor chamber mounting substrate, and a vapor chamber metal sheet according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図１７に示す第２の実施の形態においては、熱伝導部が、チャンバ本体と一体に形成されている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図１６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１７において、図１乃至図１６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The second embodiment shown in FIG. 17 is mainly different in that the heat conducting portion is formed integrally with the chamber body, and the other configurations are the same as those in the first embodiment shown in FIGS. It is almost the same as the form. In FIG. 17, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図１７に示すように、本実施の形態においては、熱伝導部６は、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘと一体に形成されている。すなわち、本実施の形態では、下側シート本体１０Ｘは、下側金属シート１０の一部を構成しており、下側金属シート１０は、この下側シート本体１０Ｘと熱伝導部６とによって構成されている。この下側金属シート１０が、本実施の形態によるベーパーチャンバ用金属シートに相当する。なお、下側シート本体１０Ｘは、主として、蒸発部１１、下側流路凹部１２、下側流路突出部１３および下側周縁壁１４によって構成されている部分に相当する。
As shown in FIG. 17, in the present embodiment, the
本実施の形態においても、熱伝導部６は、下側シート本体１０Ｘの取付面１０ｃ、すなわち装置収容部７の周囲に矩形枠状に形成されるとともに、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘの下面１０ｂから、基板１０１の側に延びている。
Also in the present embodiment, the
すなわち、本実施の形態による下側金属シート１０は、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘと熱伝導部６とを形成可能な厚さを有する金属材料シート（図示せず）を準備し、この金属材料シートの下面に凹部を形成することにより得られる。この凹部が、上述した装置収容部７に相当する。このようにして、装置収容部７の周囲に矩形枠状に形成された熱伝導部６が、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘと一体化されている。なお、凹部は，ハーフエッチングにより形成することが好適であるが、これに限られることはない。ハーフエッチングで装置収容部７を形成する場合には、例えば、図１０に示す拡散接合工程と図１１に示す封入工程との間に、装置収容部７を形成するための第２のハーフエッチング工程を実施することが好適である。この場合には、拡散接合工程において、下側金属シート１０の下面１０ｂが残存しているため、下側金属シート１０を均等に加圧することができ、拡散接合を好適に行うことができる。しかしながら、これに限られることはなく、工程の煩雑化を回避するという観点では、装置収容部７は、図７に示すハーフエッチング工程において、下側流路凹部１２等と同時に形成するようにしてもよい。
That is, the
ところで、図１７に示すベーパーチャンバ１においては、下側シート本体１０Ｘに密封空間３を構成する第２の下側流路凹部１８が設けられている。この第２の下側流路凹部１８は、下側シート本体１０Ｘから熱伝導部６にわたって形成されている。また、上側シート本体２０Ｘには、密封空間３を構成する第２の上側流路凹部２７が設けられている。このように、熱伝導部６の領域を利用することにより、比較的大きな流路断面積を有する第２の下側流路凹部１８および第２の上側流路凹部２７を形成することができる。この場合、作動液２の蒸気をより一層拡散させやすくすることができ、蒸気の輸送効率を向上させることができる。なお、この第２の下側流路凹部１８および第２の上側流路凹部２７で構成される流路内には、凝縮して液状になった作動液２を蒸発部１１に輸送させるために、図３等に示すウィックＷが設けられていてもよい。
By the way, in the
このように本実施の形態によれば、チャンバ本体５の熱が、熱伝導部６によって基板１０１に伝導される。このことにより、チャンバ本体５の熱を基板１０１に逃がすことができ、密封空間３内の作動液２を効率良く凝縮させることができる。このため、作動液２の相変化を促進させることができ、ベーパーチャンバ１の熱輸送効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the heat of the
また、本実施の形態によれば、熱伝導部６は、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘと一体に形成されている。このことにより、下側シート本体１０Ｘと熱伝導部６との間に熱抵抗が発生することを防止でき、チャンバ本体５の熱を、基板１０１の受熱部１０１ａに効率良く逃がすことができる。また、熱伝導部６を備えるベーパーチャンバ１を形成するための部品点数が増大することを防止できるとともに、上述した図１２に示す熱伝導部接合工程を不要にすることができる。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施の形態によれば、熱伝導部６は、下側シート本体１０Ｘの取付面１０ｃの周囲に枠状に形成されている。このことにより、熱伝導部６がデバイス１０２に干渉することを回避しながら、熱伝導部６は、熱伝導部６における熱の主要な移動方向（図１における上下方向）に垂直な断面の面積を確保することができる。このため、熱伝導部６により、チャンバ本体５の熱を、基板１０１の受熱部１０１ａに効率良く逃がすことができる。とりわけ、本実施の形態によれば、下側シート本体１０Xの下面をハーフエッチングすることにより装置収容部７とともに熱伝導部６を形成している。このことにより、熱伝導部６の平面面積を容易に増大させることができる。
Furthermore, according to this Embodiment, the heat
なお、上述した本実施の形態においては、上側シート本体２０Ｘに、第２の上側流路凹部２７が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第２の上側流路凹部２７は設けられていなくてもよい。この場合においても、第２の下側流路凹部１８によって、作動液２の蒸気を拡散させるための流路断面積を確保することができ、作動液２の蒸気をより一層拡散させやすくすることができる。とりわけ、第２の上側流路凹部２７が設けられていない場合には、上側流路凹部２１は、主として液状の作動液２を蒸発部１１に輸送するように構成されていてもよい。この場合には、例えば図１６に示す液流路凹部３０のように、上側流路凹部２１の横断面形状を小さくすることができる。すなわち、上側金属シート２０に、密封空間３の一部として形成される上側流路凹部２１を、主として液状の作動液２を通すように構成する場合には、上側流路凹部２１の深さを小さくすることができる。この場合、上側金属シート２０の厚さを低減することができ、ベーパーチャンバ１のチャンバ本体５の薄型化に寄与し得る。
In the present embodiment described above, the example in which the second upper
（第３の実施の形態）
次に、図１８を用いて、本発明の第３の実施の形態におけるベーパーチャンバ、ベーパーチャンバ搭載基板およびベーパーチャンバ用金属シートについて説明する。
(Third embodiment)
Next, a vapor chamber, a vapor chamber mounting substrate, and a vapor chamber metal sheet according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図１８に示す第３の実施の形態においては、熱伝導部が、チャンバ本体と一体に形成されており、熱伝導部とチャンバ本体との間に屈曲部が介在されている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図１６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１８において、図１乃至図１６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The third embodiment shown in FIG. 18 is mainly different in that the heat conducting portion is formed integrally with the chamber body, and a bent portion is interposed between the heat conducting portion and the chamber body. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS. In FIG. 18, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 16 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図１８に示すように、本実施の形態においては、装置収容部７の周囲に設けられた熱伝導部６は、下側シート本体１０Ｘおよび上側シート本体２０Ｘを含むチャンバ本体５と一体に形成されている。そして、熱伝導部６は、平面視でチャンバ本体５の外側に設けられており、熱伝導部６とチャンバ本体５との間に、屈曲部５０が介在されている。この屈曲部５０によって、熱伝導部６は、チャンバ本体５よりも基板１０１の側に配置されている。熱伝導部６および屈曲部５０は、チャンバ本体５の周囲に全周にわたって連続状に形成されていることが好適であるが、周方向に断続的であってもよい。
As shown in FIG. 18, in the present embodiment, the
本実施の形態による熱伝導部６についてより具体的に説明する。
The
本実施の形態では、チャンバ本体５の下側シート本体１０Ｘは、下側金属シート１０の一部を構成しており、下側金属シート１０は、この下側シート本体１０Ｘと下側熱伝導部５１（後述）と下側屈曲部５３（後述）とによって構成されている。このうち下側シート本体１０Ｘは、主として、蒸発部１１、下側流路凹部１２、下側流路突出部１３および下側周縁壁１４によって構成されている部分に相当する。同様に、上側シート本体２０Ｘは、上側金属シート２０の一部を構成しており、上側金属シート２０は、この上側シート本体２０Ｘと上側熱伝導部５２（後述）と上側屈曲部５４（後述）とによって構成されている。このうち上側シート本体２０Ｘは、主として、上側流路凹部２１、上側流路突出部２２および上側周縁壁２３によって構成されている部分に相当する。
In the present embodiment, the lower sheet
熱伝導部６は、下側金属シート１０の下側シート本体１０Ｘの下側周縁壁１４に連結された下側熱伝導部５１と、上側金属シート２０の上側シート本体２０Ｘの上側周縁壁２３に連結された上側熱伝導部５２と、を有している。このうち下側熱伝導部５１と下側周縁壁１４との間に下側屈曲部５３が介在されており、上側熱伝導部５２と上側周縁壁２３との間に上側屈曲部５４が介在されている。下側屈曲部５３および上側屈曲部５４は、上述した屈曲部５０を構成している。下側熱伝導部５１および下側屈曲部５３は、下側周縁壁１４に対して連続状に一体に形成されており、上側熱伝導部５２および上側屈曲部５４は、上側周縁壁２３に対して連続状に一体に形成されている。下側熱伝導部５１と上側熱伝導部５２とが拡散接合されており、下側屈曲部５３と上側屈曲部５４とが拡散接合されている。
The
上述した屈曲部５０が設けられていることにより、熱伝導部６の熱伝導面６ａは、下側金属シート１０の下面１０ｂよりも基板１０１の側に変位されている。そして、熱伝導面６ａは、基板１０１の受熱部１０１ａに接し、チャンバ本体５の熱を基板１０１に伝導可能になっている。
By providing the
本実施の形態によるベーパーチャンバ１を製造する場合には、下側シート本体１０Ｘ、下側屈曲部５３および下側熱伝導部５１を形成するために、これらの部分を形成可能な大きさを有する金属材料シート（図示せず）を用いる。また、上側シート本体２０Ｘ、上側屈曲部５４および上側熱伝導部５２を形成するために、これらの部分を形成可能な大きさを有する金属材料シート（図示せず）を用いる。
In the case of manufacturing the
図１１に示す作動液２の封入工程の後、折曲工程が実施される。より具体的には、屈曲部５０のうち下側周縁壁１４および上側周縁壁２３の側において、下側屈曲部５３が内側になるように、下側金属シート１０および上側金属シート２０が折り曲げられる。また、屈曲部５０のうち下側熱伝導部５１および上側熱伝導部５２の側において、上側屈曲部５４が内側になるように、下側金属シート１０および上側金属シート２０が折り曲げられる。このようにして、図１８に示す屈曲部５０が形成され、熱伝導部６が、チャンバ本体５よりも基板１０１の側に変位され、基板１０１の受熱部１０１ａに接する熱伝導面６ａが得られる。
A bending process is implemented after the sealing process of the
その後、図１３に示す搭載工程と同様にして、ベーパーチャンバ１が、デバイス１０２が実装された基板１０１に搭載され、図１８に示すベーパーチャンバ搭載基板１００を得ることができる。
Thereafter, in the same manner as the mounting process shown in FIG. 13, the
このように本実施の形態によれば、チャンバ本体５の熱が、熱伝導部６によって基板１０１に伝導される。このことにより、チャンバ本体５の熱を基板１０１に逃がすことができ、密封空間３内の作動液２を効率良く凝縮させることができる。このため、作動液２の相変化を促進させることができ、ベーパーチャンバ１の熱輸送効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the heat of the
また、本実施の形態によれば、熱伝導部６は、チャンバ本体５とは一体に形成されている。このことにより、チャンバ本体５と熱伝導部６との間に熱抵抗が発生することを防止でき、チャンバ本体５の熱を、基板１０１の受熱部１０１ａに効率良く逃がすことができる。また、熱伝導部６を備えるベーパーチャンバ１を形成するための部品点数が増大することを防止できるとともに、上述した図１２に示す熱伝導部接合工程を不要にすることができる。
Further, according to the present embodiment, the
さらに、本実施の形態によれば、熱伝導部６とチャンバ本体５との間に屈曲部５０が介在されている。このことにより、熱伝導部６がデバイス１０２に干渉することを回避しながら、熱伝導部６の熱伝導面６ａが、基板１０１の受熱部１０１ａに接することができる。このため、チャンバ本体５の熱を、基板１０１の受熱部１０１ａに効率良く逃がすことができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態および変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments and modifications. You may delete a some component from all the components shown by embodiment and a modification. Furthermore, constituent elements over different embodiments and modifications may be combined as appropriate.
例えば、上述した本実施の形態においては、下側シート本体１０Ｘ（あるいは下側金属シート１０）の下側流路凹部１２内に、下側流路突出部１３がボスとして設けられるとともに、上側シート本体２０Ｘ（あるいは上側金属シート２０）の上側流路凹部２１内に、上側流路突出部２２がボスとして設けられている例について説明した。しかしながら、下側流路突出部１３および上側流路突出部２２の形状や構成は、これに限られることはなく、任意である。
For example, in the present embodiment described above, the
１ ベーパーチャンバ
２ 作動液
３ 密封空間
５ チャンバ本体
６ 熱伝導部
１０ 下側金属シート
１０Ｘ 下側シート本体
１０ｃ 取付面
２０ 上側金属シート
５０ 屈曲部
１００ ベーパーチャンバ搭載基板
１０１ 基板
１０２ デバイス
１０２ａ 上面
１０２ｂ 面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
作動液が封入された密封空間と、前記被冷却装置の前記基板に実装される面とは反対側の面に取り付けられる取付面と、を有し、前記被冷却装置の熱を受けるチャンバ本体と、
前記チャンバ本体の熱を前記基板に伝導させる熱伝導部と、を備えた、ベーパーチャンバ。 A vapor chamber for cooling a device to be cooled mounted on a substrate,
A chamber body having a sealed space in which a working fluid is sealed, and a mounting surface attached to a surface opposite to a surface mounted on the substrate of the cooled device, and receiving heat of the cooled device; ,
A vapor chamber, comprising: a heat conducting portion that conducts heat of the chamber body to the substrate.
前記熱伝導部と前記チャンバ本体との間に屈曲部が介在されている、請求項３に記載のベーパーチャンバ。 The heat conducting portion is provided outside the chamber body in plan view,
The vapor chamber according to claim 3, wherein a bent portion is interposed between the heat conducting portion and the chamber body.
前記基板と、
前記基板に実装された前記被冷却装置と、を備えた、ベーパーチャンバ搭載基板。 The vapor chamber according to any one of claims 1 to 5,
The substrate;
A vapor chamber mounting substrate comprising: the cooled device mounted on the substrate.
前記被冷却装置の前記基板に実装される面とは反対側の面に取り付けられる取付面を有し、前記被冷却装置の熱を受けるシート本体と、
前記シート本体の熱を前記基板に伝導させる熱伝導部と、を備えた、ベーパーチャンバ用金属シート。 A metal sheet for a vapor chamber for a vapor chamber having a sealed space in which a working fluid is sealed and cooling a device to be cooled mounted on a substrate,
A sheet main body that has a mounting surface that is attached to a surface opposite to a surface mounted on the substrate of the cooled device, and that receives heat of the cooled device;
A metal sheet for a vapor chamber, comprising: a heat conducting portion that conducts heat of the sheet main body to the substrate.
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