JP2022049768A

JP2022049768A - Vapor chamber

Info

Publication number: JP2022049768A
Application number: JP2020155972A
Authority: JP
Inventors: 早紀 ▲高▼田; Saki Takada
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2040-09-17

Abstract

To provide a vapor chamber that is equipped with a wick structure hard to be broken, has excellent heat transport characteristics, and can be easily manufactured.SOLUTION: A vapor chamber having a working fluid in an internal space formed between a first metal plate and a second metal plate, is equipped with a wick structure that is disposed in the internal space, contacts with the first metal plate and the second metal plate, and extends and displaces in a direction in which the first metal plate and the second metal plate separate following compression displacement in a direction in which the first metal plate and the second metal plate come close to each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、ベーパーチャンバに関する。 The present disclosure relates to a vapor chamber.

ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などの電気・電子機器に搭載されている半導体素子などの電子部品では、高機能化に伴う高密度搭載などにより、発熱量が増大する傾向にある。そのため、電子部品には、効率よく冷却可能な構成を採用することが求められている。近年では、ベーパーチャンバで電子部品を冷却する構成が採用されている。 Electronic components such as semiconductor elements mounted on electrical and electronic devices such as notebook computers, digital cameras, and mobile phones tend to generate more heat due to high-density mounting due to higher functionality. Therefore, electronic components are required to adopt a configuration capable of efficiently cooling. In recent years, a configuration has been adopted in which electronic components are cooled by a vapor chamber.

例えば、特許文献１には、ウィックを密閉容器の内部に備え、凝縮部側のウィックに比べて、蒸発部側のウィックが大きい毛細管圧力を有し、蒸発部側のウィックに比べて、凝縮部側のウィックが小さい作動流体の流動抵抗を有するベーパーチャンバが記載されている。また、特許文献１には、凝縮部側のウィックおよび蒸発部側のウィックが多孔質焼結体で構成されることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, a wick is provided inside a closed container, and the wick on the evaporating part side has a larger capillary pressure than the wick on the condensing part side, and the wick on the evaporating part side has a larger capillary pressure than the wick on the evaporating part side. A vapor chamber is described in which the wick on the side has a small working fluid flow resistance. Further, Patent Document 1 describes that the wick on the condensed portion side and the wick on the evaporated portion side are composed of a porous sintered body.

特許第４３５４２７０号Patent No. 4354270

しかしながら、特許文献１のベーパーチャンバでは、ベーパーチャンバの熱輸送特性に影響を及ぼすウィックが焼結体で構成されているため、ウィックの機械的強度は弱い傾向にあり、ウィックは振動などの衝撃で破壊される可能性がある。ベーパーチャンバの内部空間の厚さよりも大きい厚さの焼結体を設置した後に密閉容器を組み立てる場合、密閉容器の組み立て時に、焼結体が容器と衝突して破壊されることがある。焼結体であるウィックが破壊されると、ウィックと密閉容器との間に隙間が生じるため、ベーパーチャンバの熱輸送特性が低下する。また、焼結体の前駆体を密閉容器内に設置した後に、前駆体を備えるベーパーチャンバを熱処理する場合、熱処理で形成される焼結体は前駆体に比べて小さくなり、焼結体と密閉容器との間に隙間が生じることがある。この場合も同様に、ベーパーチャンバの熱輸送特性が低下する。このように、ウィックが破壊されやすく、さらには、ベーパーチャンバの製造時にウィックとベーパーチャンバの内部空間とのサイズ調整が困難であるため、ベーパーチャンバの熱輸送特性は低下しやすい。 However, in the vapor chamber of Patent Document 1, since the wick that affects the heat transport characteristics of the vapor chamber is composed of a sintered body, the mechanical strength of the wick tends to be weak, and the wick is subjected to an impact such as vibration. It can be destroyed. When assembling a closed container after installing a sintered body having a thickness larger than the thickness of the internal space of the vapor chamber, the sintered body may collide with the container and be destroyed when the closed container is assembled. When the wick, which is a sintered body, is destroyed, a gap is created between the wick and the closed container, so that the heat transport characteristics of the vapor chamber deteriorate. Further, when the vapor chamber provided with the precursor is heat-treated after the precursor of the sintered body is installed in the closed container, the sintered body formed by the heat treatment becomes smaller than the precursor and is sealed with the sintered body. There may be a gap between the container and the container. In this case as well, the heat transport characteristics of the vapor chamber are deteriorated. As described above, the wick is easily destroyed, and further, it is difficult to adjust the size of the wick and the internal space of the vapor chamber at the time of manufacturing the vapor chamber, so that the heat transport characteristics of the vapor chamber are liable to deteriorate.

本開示の目的は、破壊されにくいウィック構造体を備え、優れた熱輸送特性を有し、容易に製造できるベーパーチャンバを提供することである。 It is an object of the present disclosure to provide a vapor chamber that comprises a wick structure that is resistant to destruction, has excellent heat transfer properties, and is easy to manufacture.

［１］第１金属板と第２金属板との間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、前記内部空間に配置され、前記第１金属板と前記第２金属板とに接触し、前記第１金属板と前記第２金属板とが近づく方向への圧縮変位に追随して前記第１金属板と前記第２金属板とが離れる方向に伸長変位するウィック構造体を備えることを特徴とするベーパーチャンバ。
［２］前記ウィック構造体は、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成される、上記［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］前記ウィック構造体は、銅系材料の丸編組線から構成される、上記［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］前記ウィック構造体は、前記ベーパーチャンバの厚さ方向に沿って重なり合う複数の第１ウィック構造部を有し、前記第１ウィック構造部は、前記第１金属板と前記第２金属板とが近づく方向への圧縮変位に追随して前記第１金属板と前記第２金属板とが離れる方向に伸長変位する、上記［１］に記載のベーパーチャンバ。
［５］前記ウィック構造体は、前記ベーパーチャンバの厚さ方向に沿って重なり合う１つ以上の第１ウィック構造部と１つ以上の第２ウィック構造部とを有し、前記第１ウィック構造部は、前記第１金属板と前記第２金属板とが近づく方向への圧縮変位に追随して前記第１金属板と前記第２金属板とが離れる方向に伸長変位する、上記［１］に記載のベーパーチャンバ。
［６］前記第２ウィック構造部は、焼結体、メッシュシートおよび繊維シートよりなる群から選択される少なくとも１種から構成される、上記［５］に記載のベーパーチャンバ。
［７］前記第１ウィック構造部は、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成される、上記［４］～［６］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［８］前記第１ウィック構造部は、銅系材料の丸編組線から構成される、上記［４］～［７］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［９］前記第１金属板および前記第２金属板は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金およびステンレス鋼よりなる群から選択されるいずれかから構成される、上記［１］～［８］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１０］前記作動流体はシス－１－クロロ－３，３，３－トリフルオロプロペンである、上記［１］～［９］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。 [1] A vapor chamber having a working fluid in an internal space formed between a first metal plate and a second metal plate, which is arranged in the internal space and has the first metal plate and the second metal plate. A wick structure that is in contact with and extends and displaces in the direction in which the first metal plate and the second metal plate are separated from each other, following the compression displacement in the direction in which the first metal plate and the second metal plate approach each other. A vapor chamber characterized by being equipped with.
[2] The vapor chamber according to the above [1], wherein the wick structure is composed of at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge.
[3] The vapor chamber according to the above [1] or [2], wherein the wick structure is composed of a circular braided wire made of a copper-based material.
[4] The wick structure has a plurality of first wick structures overlapping along the thickness direction of the vapor chamber, and the first wick structure includes the first metal plate and the second metal plate. The vapor chamber according to the above [1], wherein the first metal plate and the second metal plate are elongated and displaced in a direction in which the first metal plate and the second metal plate are separated from each other in accordance with the compression displacement in the direction of approaching.
[5] The wick structure has one or more first wick structures and one or more second wick structures that overlap along the thickness direction of the vapor chamber, and the first wick structure portion. Follows the compressive displacement in the direction in which the first metal plate and the second metal plate approach each other, and extends and displaces in the direction in which the first metal plate and the second metal plate separate from each other, according to the above [1]. The described vapor chamber.
[6] The vapor chamber according to the above [5], wherein the second wick structure portion is composed of at least one selected from the group consisting of a sintered body, a mesh sheet and a fiber sheet.
[7] The first wick structure is described in any one of [4] to [6] above, wherein the first wick structure is composed of at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge. Vapor chamber.
[8] The vapor chamber according to any one of the above [4] to [7], wherein the first wick structure portion is composed of a circular braided wire made of a copper-based material.
[9] The first metal plate and the second metal plate are composed of any one selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys and stainless steels [1] to [8]. The vapor chamber according to any one of the above.
[10] The vapor chamber according to any one of the above [1] to [9], wherein the working fluid is cis-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene.

本開示によれば、破壊されにくいウィック構造体を備え、優れた熱輸送特性を有し、容易に製造できるベーパーチャンバを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a vapor chamber having a wick structure that is not easily broken, having excellent heat transport properties, and being easily manufactured.

図１は、第１実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of the vapor chamber of the first embodiment. 図２は、図１のＡ面の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the A plane of FIG. 図３は、図２のベーパーチャンバを製造する前の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration before manufacturing the vapor chamber of FIG. 2. 図４は、第１実施形態のベーパーチャンバの他の例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing another example of the vapor chamber of the first embodiment. 図５は、図４のＢ面の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the B plane of FIG. 図６は、第２実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example of the vapor chamber of the second embodiment. 図７は、図６のＣ面の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the C plane of FIG. 図８は、図７のベーパーチャンバを製造する前の構成を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration before manufacturing the vapor chamber of FIG. 7. 図９は、第２実施形態のベーパーチャンバの他の例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing another example of the vapor chamber of the second embodiment.

以下、実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, a detailed description will be given based on the embodiment.

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ベーパーチャンバの熱輸送特性に影響を及ぼすウィック構造体の構成に着目することによって、変形追随性を有して破壊されにくいウィック構造体を採用し、ベーパーチャンバに対する熱輸送特性の向上および製造の容易化を図った。 As a result of intensive research, the present inventor has adopted a wick structure that has deformation followability and is not easily destroyed by focusing on the configuration of the wick structure that affects the heat transport characteristics of the vapor chamber. The heat transport characteristics for the vapor chamber have been improved and the production has been facilitated.

実施形態のベーパーチャンバ１、２は、第１金属板１０と第２金属板２０との間に形成される内部空間Ｓに作動流体を有するベーパーチャンバであって、内部空間Ｓに配置され、第１金属板１０と第２金属板２０とに接触し、第１金属板１０と第２金属板２０とが近づく方向への圧縮変位に追随して第１金属板１０と第２金属板２０とが離れる方向に伸長変位するウィック構造体３０、３０ａを備える。 The vapor chambers 1 and 2 of the embodiment are vapor chambers having a working fluid in the internal space S formed between the first metal plate 10 and the second metal plate 20, and are arranged in the internal space S. 1 The first metal plate 10 and the second metal plate 20 come into contact with the first metal plate 10 and the second metal plate 20, and follow the compression displacement in the direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 approach each other. A wick structure 30, 30a that extends and displaces in a direction away from the metal.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。図２は、図１のＡ面の断面図である。図３は、図２のベーパーチャンバを製造する前の構成を示す断面図である。なお、図１では、便宜上、ベーパーチャンバの内部構造がわかるように部分的に透過した状態を示している。また、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が流れる方向を黒塗り矢印で示し、気相の作動流体Ｆ（ｇ）が流れる方向を白抜き矢印で示している。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the vapor chamber of the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the A plane of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration before manufacturing the vapor chamber of FIG. 2. Note that FIG. 1 shows a partially transparent state so that the internal structure of the vapor chamber can be seen for convenience. Further, the direction in which the working fluid F (L) of the liquid phase flows is indicated by a black arrow, and the direction in which the working fluid F (g) of the gas phase flows is indicated by a white arrow.

図１～２に示すように、第１実施形態のベーパーチャンバ１は、第１金属板１０および第２金属板２０を有する。第１金属板１０および第２金属板２０が対向するように、第１金属板１０および第２金属板２０が接合される。また、ベーパーチャンバ１は、第１金属板１０および第２金属板２０の間に形成される内部空間Ｓに作動流体を有する。内部空間Ｓは、第１金属板１０および第２金属板２０の接合によって密閉されている。ベーパーチャンバ１の内部に設けられる内部空間Ｓには、作動流体が封入されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the vapor chamber 1 of the first embodiment has a first metal plate 10 and a second metal plate 20. The first metal plate 10 and the second metal plate 20 are joined so that the first metal plate 10 and the second metal plate 20 face each other. Further, the vapor chamber 1 has a working fluid in the internal space S formed between the first metal plate 10 and the second metal plate 20. The internal space S is sealed by joining the first metal plate 10 and the second metal plate 20. A working fluid is sealed in the internal space S provided inside the vapor chamber 1.

ベーパーチャンバ１を構成する第１金属板１０は、第１板部１１および第１周縁壁部１２を有する。第１金属板１０の第１周縁壁部１２は、第１板部１１の周縁から第２金属板２０に向かって延在している。例えば、第１周縁壁部１２は、第１板部１１の周縁全体に亘って設けられる。 The first metal plate 10 constituting the vapor chamber 1 has a first plate portion 11 and a first peripheral wall portion 12. The first peripheral wall portion 12 of the first metal plate 10 extends from the peripheral edge of the first plate portion 11 toward the second metal plate 20. For example, the first peripheral wall portion 12 is provided over the entire peripheral edge of the first plate portion 11.

ベーパーチャンバ１を構成する第２金属板２０は、第１金属板１０の第１板部１１と対向する。すなわち、第２金属板２０の内面２０ａと第１金属板１０の第１板部１１の内面１１ａとは互いに対向する。第１金属板１０の第１周縁壁部１２が第２金属板２０の内面２０ａに接合されることで、ベーパーチャンバ１の内部空間Ｓが密閉される。 The second metal plate 20 constituting the vapor chamber 1 faces the first plate portion 11 of the first metal plate 10. That is, the inner surface 20a of the second metal plate 20 and the inner surface 11a of the first plate portion 11 of the first metal plate 10 face each other. The internal space S of the vapor chamber 1 is sealed by joining the first peripheral wall portion 12 of the first metal plate 10 to the inner surface 20a of the second metal plate 20.

第２金属板２０の外面２０ｂには、被冷却部材４０および放熱フィン４１が設けられる。被冷却部材４０は、ベーパーチャンバ１で冷却される部材であり、例えば、ＩＣ（集積回路）、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）のような発熱体である。 The outer surface 20b of the second metal plate 20 is provided with a member to be cooled 40 and heat radiation fins 41. The member to be cooled 40 is a member cooled by the vapor chamber 1, and is, for example, a heating element such as an IC (integrated circuit) or an ECU (engine control unit).

ベーパーチャンバ１は、内部空間Ｓに配置され、第１金属板１０と第２金属板２０とに接触しているウィック構造体３０を備える。ウィック構造体３０は、液相の作動流体に対する毛細管現象を発揮し、液相の作動流体に対する吸い上げ機能を有する。ウィック構造体３０は、第１板部１１の内面１１ａに接触していると共に、対向する第２金属板２０の内面２０ａに接触している。 The vapor chamber 1 is arranged in the internal space S and includes a wick structure 30 in contact with the first metal plate 10 and the second metal plate 20. The wick structure 30 exhibits a capillary phenomenon with respect to the working fluid of the liquid phase, and has a function of sucking up the working fluid of the liquid phase. The wick structure 30 is in contact with the inner surface 11a of the first plate portion 11 and is in contact with the inner surface 20a of the second metal plate 20 facing the wick structure 30.

ウィック構造体３０は、第１金属板１０および第２金属板２０を直線で結ぶ方向であるベーパーチャンバ１の厚さ方向Ｌにおいて、第１金属板１０と第２金属板２０とが近づく方向（以下、圧縮方向ともいう）への圧縮変位に追随して第１金属板１０と第２金属板２０とが離れる方向（以下、伸長方向ともいう）に伸長変位する。 The wick structure 30 has a direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 approach each other in the thickness direction L of the vapor chamber 1, which is the direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are connected by a straight line. Hereinafter, following the compression displacement in the compression direction), the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are extended and displaced in a direction away from each other (hereinafter, also referred to as an extension direction).

このような変形追随性を有するウィック構造体３０は、圧縮方向に沿って生じた所定の圧縮変位に基づく反力を生じる。そして、ウィック構造体３０は、反力に基づき、圧縮変位に追随して、伸長方向に伸長変位する。ウィック構造体３０が変形追随性を有するため、ウィック構造体３０の圧縮変位後の伸長変位は、外部からウィック構造体３０への外力を受けずに、自動で行われる。最大圧縮時のウィック構造体３０の厚さに比べて、伸長変位後のウィック構造体３０の厚さは大きい。 The wick structure 30 having such deformation followability generates a reaction force based on a predetermined compression displacement generated along the compression direction. Then, the wick structure 30 expands and displaces in the extension direction following the compression displacement based on the reaction force. Since the wick structure 30 has deformation followability, the extensional displacement of the wick structure 30 after the compression displacement is automatically performed without receiving an external force from the outside to the wick structure 30. The thickness of the wick structure 30 after the extensional displacement is larger than the thickness of the wick structure 30 at the time of maximum compression.

上記のようなベーパーチャンバ１の厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有するウィック構造体３０は、ベーパーチャンバ１の製造に対して以下のように作用する。 The wick structure 30 having deformation followability along the thickness direction L of the vapor chamber 1 as described above acts on the production of the vapor chamber 1 as follows.

まず、図３に示すように、ベーパーチャンバ１を製造する前の構成では、ウィック構造体３０が第１金属板１０の第１板部１１の内面１１ａや第２金属板２０の内面２０ａに事前に設置される。第１金属板１０および第２金属板２０は、互いに接合されずに、対向配置される。 First, as shown in FIG. 3, in the configuration before manufacturing the vapor chamber 1, the wick structure 30 is previously formed on the inner surface 11a of the first plate portion 11 of the first metal plate 10 and the inner surface 20a of the second metal plate 20. Will be installed in. The first metal plate 10 and the second metal plate 20 are arranged so as to face each other without being joined to each other.

図２に示すベーパーチャンバ１における第１板部１１の内面１１ａと第２金属板２０の内面２０ａとの間の長さ、すなわち、ベーパーチャンバ１の内部空間Ｓの厚さに比べて、図３に示すベーパーチャンバ１を製造する前の構成における厚さ方向Ｌに沿ったウィック構造体３０の厚さは大きい。このように、図３に示す状態では、第１金属板１０の第１周縁壁部１２の長さよりも、ウィック構造体３０の厚さが大きい。 3 is the length between the inner surface 11a of the first plate portion 11 and the inner surface 20a of the second metal plate 20 in the vapor chamber 1 shown in FIG. 2, that is, the thickness of the internal space S of the vapor chamber 1. The thickness of the wick structure 30 along the thickness direction L in the configuration before manufacturing the vapor chamber 1 shown in the above is large. As described above, in the state shown in FIG. 3, the thickness of the wick structure 30 is larger than the length of the first peripheral wall portion 12 of the first metal plate 10.

このように、内部空間Ｓの厚さよりも大きい厚さを有するウィック構造体３０を第１板部１１の内面１１ａや第２金属板２０の内面２０ａに予め設置する。その後、第１金属板１０と第２金属板２０とを互いに近づく方向に移動させながら、厚さ方向Ｌに沿ってウィック構造体３０を圧縮して、第１金属板１０と第２金属板２０とを接合させる。 In this way, the wick structure 30 having a thickness larger than the thickness of the internal space S is preliminarily installed on the inner surface 11a of the first plate portion 11 and the inner surface 20a of the second metal plate 20. After that, the wick structure 30 is compressed along the thickness direction L while moving the first metal plate 10 and the second metal plate 20 in a direction approaching each other, and the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are compressed. To join.

第１金属板１０と第２金属板２０との接合時には、ウィック構造体３０は第１金属板１０と第２金属板２０とが近づく方向に圧縮変位する。ウィック構造体３０の最大圧縮時の厚さが内部空間Ｓの厚さよりも小さくなると、第１金属板１０の第１板部１１の内面１１ａおよび第２金属板２０の内面２０ａのいずれか一方の面とウィック構造体３０とは接触しない。そして、ウィック構造体３０はベーパーチャンバ１の厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有するため、ウィック構造体３０の最大圧縮時の厚さが内部空間Ｓの厚さよりも小さくなっても、ウィック構造体３０は、第１金属板１０と第２金属板２０とが離れる方向、すなわち第１金属板１０および第２金属板２０に向かう方向に伸長変位する。伸長変位したウィック構造体３０は、第１金属板１０の第１板部１１の内面１１ａと第２金属板２０の内面２０ａとに接触する。このように、ウィック構造体３０の厚さが内部空間Ｓの厚さに合うように、ウィック構造体３０は厚さを自動的に調整することができる。 At the time of joining the first metal plate 10 and the second metal plate 20, the wick structure 30 is compressionally displaced in the direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 approach each other. When the thickness of the wick structure 30 at maximum compression becomes smaller than the thickness of the internal space S, either the inner surface 11a of the first plate portion 11 of the first metal plate 10 or the inner surface 20a of the second metal plate 20 The surface does not come into contact with the wick structure 30. Since the wick structure 30 has deformation followability along the thickness direction L of the vapor chamber 1, even if the thickness of the wick structure 30 at the time of maximum compression becomes smaller than the thickness of the internal space S, the wick structure 30 is wicked. The structure 30 is extended and displaced in the direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are separated from each other, that is, in the direction toward the first metal plate 10 and the second metal plate 20. The stretched and displaced wick structure 30 comes into contact with the inner surface 11a of the first plate portion 11 of the first metal plate 10 and the inner surface 20a of the second metal plate 20. In this way, the wick structure 30 can automatically adjust the thickness so that the thickness of the wick structure 30 matches the thickness of the internal space S.

第１金属板１０および第２金属板２０に接触しているウィック構造体３０は、液相の作動流体に対して毛細管現象を発揮する。そのため、第１金属板１０の第１板部１１の内面１１ａを流れている液相の作動流体は、ウィック構造体３０によって吸い上げられて、第２金属板２０の内面２０ａに向かって流れる。被冷却部材４０で発生した熱は、第２金属板２０を介して、外面２０ｂから内面２０ａに伝達される。被冷却部材４０から伝達された熱は、第２金属板２０の内面２０ａで、液相の作動流体を蒸発して、気相の作動流体を生成する。 The wick structure 30 in contact with the first metal plate 10 and the second metal plate 20 exhibits a capillary phenomenon with respect to the working fluid of the liquid phase. Therefore, the working fluid of the liquid phase flowing on the inner surface 11a of the first plate portion 11 of the first metal plate 10 is sucked up by the wick structure 30 and flows toward the inner surface 20a of the second metal plate 20. The heat generated by the member to be cooled 40 is transferred from the outer surface 20b to the inner surface 20a via the second metal plate 20. The heat transferred from the member to be cooled 40 evaporates the working fluid of the liquid phase on the inner surface 20a of the second metal plate 20 to generate the working fluid of the gas phase.

このように、ウィック構造体３０は第１金属板１０の第１板部１１および第２金属板２０に接触しているため、ベーパーチャンバ１の厚さ方向Ｌに沿った作動流体の流れおよび被冷却部材４０と作動流体との間の熱の移動が効率的であり、ベーパーチャンバ１の内部空間Ｓにおける熱の移動が優れている。このようなウィック構造体３０を備えるベーパーチャンバ１は、優れた熱輸送特性を有する。 As described above, since the wick structure 30 is in contact with the first plate portion 11 and the second metal plate 20 of the first metal plate 10, the flow of working fluid and the cover along the thickness direction L of the vapor chamber 1 are covered. The heat transfer between the cooling member 40 and the working fluid is efficient, and the heat transfer in the internal space S of the vapor chamber 1 is excellent. The vapor chamber 1 provided with such a wick structure 30 has excellent heat transport properties.

さらに、ウィック構造体３０は変形追随性を有するため、第１金属板１０と第２金属板２０との接合時の衝撃がウィック構造体３０に加わっても、ウィック構造体３０は破壊されにくい。 Further, since the wick structure 30 has deformation followability, the wick structure 30 is not easily destroyed even if an impact at the time of joining the first metal plate 10 and the second metal plate 20 is applied to the wick structure 30.

さらに、ベーパーチャンバ１の製造前の第１金属板１０や第２金属板２０に設置されたウィック構造体３０は、第１金属板１０および第２金属板２０の接合時に、破壊されずに厚さ方向Ｌに沿って変形する。そのため、ベーパーチャンバ１を製造する前に、ウィック構造体３０の厚さおよびベーパーチャンバ１の内部空間Ｓの厚さの事前のサイズ調整が不要になる。さらには、ベーパーチャンバ１の製造時において、ウィック構造体３０はベーパーチャンバ１の内部空間Ｓの厚さに自動で調整できるため、ウィック構造体３０の厚さおよびベーパーチャンバ１の内部空間Ｓの厚さのサイズ調整が容易になり、内部空間Ｓへのウィック構造体３０の設置が容易になる。その結果、ベーパーチャンバ１は容易に製造できる。 Further, the wick structure 30 installed on the first metal plate 10 and the second metal plate 20 before the manufacture of the vapor chamber 1 is thick without being destroyed when the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are joined. It deforms along the radial direction L. Therefore, prior size adjustment of the thickness of the wick structure 30 and the thickness of the internal space S of the vapor chamber 1 becomes unnecessary before manufacturing the vapor chamber 1. Further, since the wick structure 30 can be automatically adjusted to the thickness of the internal space S of the vapor chamber 1 at the time of manufacturing the vapor chamber 1, the thickness of the wick structure 30 and the thickness of the internal space S of the vapor chamber 1 S. The size of the wick can be easily adjusted, and the wick structure 30 can be easily installed in the internal space S. As a result, the vapor chamber 1 can be easily manufactured.

このようなウィック構造体３０を備えるベーパーチャンバ１は、主に以下の冷却経路によって、被冷却部材４０を冷却する。 The vapor chamber 1 provided with such a wick structure 30 cools the member to be cooled 40 mainly by the following cooling paths.

第１板部１１の内面１１ａを流れる液相の作動流体は、第１板部１１の内面１１ａと第２金属板２０の内面２０ａとに接触しているウィック構造体３０によって、矢印Ｆ（Ｌ）で示すように、第２金属板２０に向かって流れる。蒸発部５０は、被冷却部材４０から第２金属板２０に伝達した熱によって、第２金属板２０に流通した液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる。加熱された気相の作動流体は、矢印Ｆ（Ｇ）で示すように、蒸発部５０から離れた位置の凝縮部５１に流れる。気相の作動流体が凝縮部５１に向かって流れる過程で、作動流体の温度が低下する。凝縮部５１では、温度の低下した気相の作動流体が凝縮されて液相の作動流体に相変化する。相変化で生じた潜熱は、第２金属板２０を介して放熱フィン４１に伝達されて、ベーパーチャンバ１の外部に放出される。凝縮された液相の作動流体は、第１板部１１の内面１１ａを良好に流れる。内面１１ａ上の液相の作動流体は、ウィック構造体３０によって、再び第２金属板２０に流れる。このような液相および気相の作動流体の良好な循環によって、ベーパーチャンバ１は被冷却部材４０を効率的に冷却できる。 The working fluid of the liquid phase flowing through the inner surface 11a of the first plate portion 11 is an arrow F (L) by the wick structure 30 in contact with the inner surface 11a of the first plate portion 11 and the inner surface 20a of the second metal plate 20. ), It flows toward the second metal plate 20. The evaporating unit 50 evaporates the working fluid of the liquid phase flowing through the second metal plate 20 by the heat transferred from the member to be cooled 40 to the second metal plate 20, and changes the phase into the working fluid of the gas phase. The heated working fluid of the gas phase flows to the condensing section 51 at a position away from the evaporating section 50, as shown by the arrow F (G). In the process of the working fluid of the gas phase flowing toward the condensed portion 51, the temperature of the working fluid drops. In the condensing section 51, the working fluid in the gas phase whose temperature has dropped is condensed and changed into a working fluid in the liquid phase. The latent heat generated by the phase change is transmitted to the heat radiation fin 41 via the second metal plate 20 and released to the outside of the vapor chamber 1. The condensed working fluid of the liquid phase flows satisfactorily on the inner surface 11a of the first plate portion 11. The working fluid of the liquid phase on the inner surface 11a flows again to the second metal plate 20 by the wick structure 30. Due to such good circulation of the working fluids of the liquid phase and the gas phase, the vapor chamber 1 can efficiently cool the member to be cooled 40.

仮にウィック構造体３０が上記のような変形追随性を有しない場合、第１金属板１０と第２金属板２０との接合時に圧縮変位したウィック構造体３０は、伸長変位せずに、圧縮変位したままである。そのため、ウィック構造体３０は第１金属板１０と第２金属板２０とに接触せずに、ウィック構造体３０と第１板部１１の内面１１ａとの間やウィック構造体３０と第２金属板２０の内面２０ａとの間に隙間を生じることがある。この隙間は、ベーパーチャンバ１の厚さ方向Ｌに沿った液相の作動流体の流通を阻害し、作動流体と被冷却部材４０との間の熱移動の効率を低下させる。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性は低下する。さらに、第１金属板１０と第２金属板２０との接合時の衝撃によって、ウィック構造体３０は破壊されやすい。さらに、ベーパーチャンバ１の製造時において、ウィック構造体３０の厚さおよび内部空間Ｓの厚さのサイズ調整を行うため、ベーパーチャンバ１の製造は容易ではない。 If the wick structure 30 does not have the deformation followability as described above, the wick structure 30 that has been compression-displaced at the time of joining the first metal plate 10 and the second metal plate 20 does not have an extensional displacement but has a compression displacement. It remains. Therefore, the wick structure 30 does not come into contact with the first metal plate 10 and the second metal plate 20, but is between the wick structure 30 and the inner surface 11a of the first plate portion 11 or between the wick structure 30 and the second metal. A gap may be created between the plate 20 and the inner surface 20a. This gap hinders the flow of the working fluid of the liquid phase along the thickness direction L of the vapor chamber 1 and reduces the efficiency of heat transfer between the working fluid and the member to be cooled 40. Therefore, the heat transport characteristics of the vapor chamber 1 are deteriorated. Further, the wick structure 30 is easily destroyed by the impact at the time of joining the first metal plate 10 and the second metal plate 20. Further, since the size of the thickness of the wick structure 30 and the thickness of the internal space S are adjusted at the time of manufacturing the vapor chamber 1, it is not easy to manufacture the vapor chamber 1.

ウィック構造体３０の上記変形追随性および破壊されにくさ、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性の向上から、ウィック構造体３０は、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成されることが好ましい。編組線は、複数の金属の素線を用いて編組したものである。撚線は、複数の金属の素線を撚り合わせたものである。また、上記観点から、金属は、銅や銅合金を含む銅系材料が好ましく、銅がさらに好ましい。これらの理由から、ウィック構造体３０は、銅系材料の編組線から構成されることが好ましく、銅系材料の丸編組線から構成されることがより好ましい。好ましい編組線の構成は、線径１ｍｍの１０～５０本の銅素線を１束にして、１０～２０束で編組したものである。 The wick structure 30 is at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge because of the deformation followability and resistance to breakage of the wick structure 30 and the improvement of the heat transport property of the vapor chamber 1. It is preferably composed of. The braided wire is braided using a plurality of metal strands. The stranded wire is made by twisting a plurality of metal strands. From the above viewpoint, the metal is preferably a copper-based material containing copper or a copper alloy, and more preferably copper. For these reasons, the wick structure 30 is preferably composed of a braided wire of a copper-based material, and more preferably composed of a circular braided wire of a copper-based material. A preferable structure of the braided wire is a bundle of 10 to 50 copper strands having a wire diameter of 1 mm and braided with 10 to 20 bundles.

ウィック構造体３０は、変形追随性を有しない物質、例えば焼結体から構成されない。特に、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成されるウィック構造体３０が、延在方向に沿って中空部分を内部に有すると、気相の作動流体が中空部分内を容易に流れるため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。このような中空部分は、焼結体の空孔に比べて大きいため、気相の作動流体は、焼結体に比べて、ウィック構造体の中空部分内を流通しやすい。 The wick structure 30 is not composed of a substance having no deformation followability, for example, a sintered body. In particular, when the wick structure 30 composed of at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge has a hollow portion inside along the extending direction, the working fluid of the gas phase becomes Since it easily flows in the hollow portion, the heat transport characteristics of the vapor chamber 1 are further improved. Since such a hollow portion is larger than the pores of the sintered body, the working fluid of the gas phase is more likely to flow in the hollow portion of the wick structure than the sintered body.

例えば、ウィック構造体３０は、編組線から構成される３つのウィック部３１から構成されてもよいし、編組線から構成される１つのウィック部３１と撚線から構成される１つのウィック部３１と金属スポンジから構成される１つのウィック部３１とから構成されてもよい。ウィック部３１の構成部材やウィック部３１の配置数など、ウィック部３１の配置構成は、ベーパーチャンバ１の用途に応じて、適宜選択される。 For example, the wick structure 30 may be composed of three wick portions 31 composed of braided wires, or one wick portion 31 composed of braided wires and one wick portion 31 composed of stranded wires. And one wick portion 31 composed of a metal sponge. The arrangement configuration of the wick portion 31, such as the constituent members of the wick portion 31 and the number of arrangements of the wick portion 31, is appropriately selected according to the use of the vapor chamber 1.

また、図４～５に示すように、ベーパーチャンバ１は第１板部１１の内面１１ａに設けられる１つ以上の第１突起部１３を有することが好ましい。 Further, as shown in FIGS. 4 to 5, it is preferable that the vapor chamber 1 has one or more first protrusions 13 provided on the inner surface 11a of the first plate portion 11.

第１突起部１３は、第１板部１１の内面１１ａから第２金属板２０の内面２０ａに向かって突出し、第２金属板２０の内面２０ａに当接する。第１突起部１３は対向する第２金属板２０に当接するため、ベーパーチャンバ１の耐圧性は向上する。また、ウィック構造体３０は、第１突起部１３の間に任意の形状で配置できる。また、第１突起部１３は、ベーパーチャンバ１内に設置されたウィック構造体３０の移動を抑制できる。第１突起部１３の形状、配置数、配置位置などの配置構成は、ベーパーチャンバ１の用途に応じて、適宜選択される。 The first projection portion 13 projects from the inner surface 11a of the first plate portion 11 toward the inner surface 20a of the second metal plate 20, and abuts on the inner surface 20a of the second metal plate 20. Since the first protrusion 13 comes into contact with the facing second metal plate 20, the pressure resistance of the vapor chamber 1 is improved. Further, the wick structure 30 can be arranged in any shape between the first protrusions 13. Further, the first protrusion 13 can suppress the movement of the wick structure 30 installed in the vapor chamber 1. The arrangement configuration such as the shape, the number of arrangements, and the arrangement positions of the first protrusions 13 is appropriately selected according to the application of the vapor chamber 1.

また、図４～５では、第１突起部１３を有するベーパーチャンバ１を示したが、ベーパーチャンバ１は、第２金属板２０の内面２０ａに設けられる１つ以上の第２突起部（不図示）を有してもよい。ベーパーチャンバ１が第２突起部を有する場合、ベーパーチャンバ１は、第１突起部１３を具備してもよいし、第１突起部１３を具備しなくてもよい。 Further, in FIGS. 4 to 5, the vapor chamber 1 having the first protrusion 13 is shown, but the vapor chamber 1 is one or more second protrusions (not shown) provided on the inner surface 20a of the second metal plate 20. ) May have. When the vapor chamber 1 has the second protrusion, the vapor chamber 1 may or may not include the first protrusion 13.

第２突起部は、第２金属板２０の内面２０ａから第１板部１１の内面１１ａに向かって突出し、第１板部１１の内面１１ａに当接する。第２突起部は対向する第１板部１１に当接するため、ベーパーチャンバ１の耐圧性は向上する。第１突起部１３と同様に、ウィック構造体３０は、第２突起部の間に任意の形状で配置できる。また、第２突起部は、ベーパーチャンバ１内に設置されたウィック構造体３０の移動を抑制できる。第２突起部の形状、配置数、配置位置などの配置構成は、ベーパーチャンバ１の用途に応じて、適宜選択される。また、第１突起部１３および第２突起部の設置割合についても、ベーパーチャンバ１の用途に応じて、適宜選択される。 The second protrusion protrudes from the inner surface 20a of the second metal plate 20 toward the inner surface 11a of the first plate portion 11 and abuts on the inner surface 11a of the first plate portion 11. Since the second protrusion comes into contact with the facing first plate portion 11, the pressure resistance of the vapor chamber 1 is improved. Similar to the first protrusion 13, the wick structure 30 can be arranged between the second protrusions in any shape. Further, the second protrusion can suppress the movement of the wick structure 30 installed in the vapor chamber 1. The arrangement configuration such as the shape, the number of arrangements, and the arrangement positions of the second protrusions is appropriately selected according to the application of the vapor chamber 1. Further, the installation ratio of the first protrusion 13 and the second protrusion is also appropriately selected according to the use of the vapor chamber 1.

また、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性向上の観点から、第１金属板１０および第２金属板２０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金およびステンレス鋼よりなる群から選択されるいずれかから構成されることが好ましい。その中でも、ベーパーチャンバ１の軽量化のためには、第１金属板１０および第２金属板２０は共にアルミニウムから構成されることがより好ましい。また、ベーパーチャンバ１の耐圧性を高めるためには、第１金属板１０および第２金属板２０は共にステンレス鋼から構成されることがより好ましい。また、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性を高めるためには、第１金属板１０および第２金属板２０は共に銅から構成されることがより好ましい。また、使用環境に応じて、第１金属板１０および第２金属板２０には、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金などを使用してもよい。 Further, from the viewpoint of improving the heat transport characteristics of the vapor chamber 1, the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are composed of any one selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy and stainless steel. It is preferable to be done. Among them, in order to reduce the weight of the vapor chamber 1, it is more preferable that both the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are made of aluminum. Further, in order to increase the pressure resistance of the vapor chamber 1, it is more preferable that both the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are made of stainless steel. Further, in order to enhance the heat transport characteristics of the vapor chamber 1, it is more preferable that both the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are made of copper. Further, depending on the usage environment, tin, tin alloy, titanium, titanium alloy, nickel, nickel alloy or the like may be used for the first metal plate 10 and the second metal plate 20.

ベーパーチャンバ１の内部空間Ｓに封入されている作動流体は、ベーパーチャンバ１の冷却性能の観点から、純水、エタノール、メタノール、アセトン、フッ素系溶媒などが好ましい。その中でも、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性向上や環境負荷抑制の観点から、作動流体は、フッ素系溶媒であることがより好ましく、シス－１－クロロ－３，３，３－トリフルオロプロペン（１２３３ｚｄＺ）であることがさらに好ましい。また、作動流体が水系溶媒である場合、ウィック構造体に付着している油成分などのコンタミネーションを除去するために、ウィック構造体を酸化還元処理するが、作動流体がフッ素系溶媒であると、ウィック構造体に対する上記の処理が不要になる。 The working fluid enclosed in the internal space S of the vapor chamber 1 is preferably pure water, ethanol, methanol, acetone, a fluorine-based solvent or the like from the viewpoint of the cooling performance of the vapor chamber 1. Among them, the working fluid is more preferably a fluorinated solvent from the viewpoint of improving the heat transport characteristics of the vapor chamber 1 and suppressing the environmental load, and the cis-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (1233zdZ). ) Is more preferable. Further, when the working fluid is an aqueous solvent, the wick structure is subjected to oxidation-reduction treatment in order to remove contamination such as oil components adhering to the wick structure, but when the working fluid is a fluorine-based solvent. , The above processing for the wick structure becomes unnecessary.

以上説明した第１実施形態によれば、ベーパーチャンバの厚さ方向に沿った変形追随性を有するウィック構造体をベーパーチャンバ内に設置することによって、ウィック構造体は破壊されにくく、ベーパーチャンバの熱輸送特性は向上し、ベーパーチャンバは容易に製造できる。 According to the first embodiment described above, by installing the wick structure having deformation followability along the thickness direction of the vapor chamber in the vapor chamber, the wick structure is not easily destroyed and the heat of the vapor chamber is increased. The transport characteristics are improved and the vapor chamber can be easily manufactured.

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。図７は、図６のＣ面の断面図である。図８は、図７のベーパーチャンバを製造する前の構成を示す断面図である。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is a perspective view showing an example of the vapor chamber of the second embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view of the C plane of FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration before manufacturing the vapor chamber of FIG. 7.

なお、以下に示す実施形態では、第１実施形態のベーパーチャンバと同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。 In the embodiments shown below, the same components as those of the vapor chamber of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or simplified.

第２実施形態のベーパーチャンバ２において、ウィック構造体３０ａの構成が異なること以外は、第１実施形態のベーパーチャンバ１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。 The configuration of the wick structure 30a in the vapor chamber 2 of the second embodiment is basically the same as that of the vapor chamber 1 of the first embodiment, except that the configuration of the wick structure 30a is different. Therefore, the different configurations will be mainly described here.

図６～７に示すように、ベーパーチャンバ２では、ウィック構造体３０ａは、ベーパーチャンバ２の厚さ方向Ｌに沿って重なり合う複数の第１ウィック構造部３５を有し、第１ウィック構造部３５は、第１金属板１０と第２金属板２０とが近づく方向への圧縮変位に追随して第１金属板１０と第２金属板２０とが離れる方向に伸長変位する。例えば、図示するように、ウィック構造体３０ａは、互いに重なり合う同一形状の２つの第１ウィック構造部３５を有し、２つの第１ウィック構造部３５は、相対的に９０°回転させて配置される。 As shown in FIGS. 6 to 7, in the vapor chamber 2, the wick structure 30a has a plurality of first wick structure portions 35 overlapping along the thickness direction L of the vapor chamber 2, and the first wick structure portion 35. Follows the compression displacement in the direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 approach each other, and extends and displaces in the direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 separate from each other. For example, as shown, the wick structure 30a has two first wick structures 35 of the same shape that overlap each other, and the two first wick structures 35 are arranged so as to be relatively rotated by 90 °. To.

厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有する第１ウィック構造部３５は、第１実施形態のベーパーチャンバ１に設置されるウィック構造体３０に相当する。すなわち、第２実施形態のベーパーチャンバ２は、厚さ方向Ｌに沿って配置される複数の第１ウィック構造部３５を備える一方で、第１実施形態のベーパーチャンバ１は、１つのウィック構造体３０を備える。 The first wick structure portion 35 having deformation followability along the thickness direction L corresponds to the wick structure 30 installed in the vapor chamber 1 of the first embodiment. That is, the vapor chamber 2 of the second embodiment includes a plurality of first wick structure portions 35 arranged along the thickness direction L, while the vapor chamber 1 of the first embodiment has one wick structure. 30 is provided.

ウィック構造体３０と同様の観点から、ウィック構造体３０ａを構成する第１ウィック構造部３５は、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成されることが好ましい。また、上記観点から、金属は、銅や銅合金を含む銅系材料が好ましく、銅がさらに好ましい。これらの理由から、第１ウィック構造部３５は、銅系材料の編組線から構成されることが好ましく、銅系材料の丸編組線から構成されることがより好ましい。 From the same viewpoint as the wick structure 30, the first wick structure portion 35 constituting the wick structure 30a is preferably composed of at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge. .. From the above viewpoint, the metal is preferably a copper-based material containing copper or a copper alloy, and more preferably copper. For these reasons, the first wick structure portion 35 is preferably composed of a braided wire made of a copper-based material, and more preferably made of a circular braided wire made of a copper-based material.

また、ウィック構造体３０と同様に、第１ウィック構造部３５は、変形追随性を有しない物質、例えば焼結体から構成されない。特に、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成される第１ウィック構造部３５が、延在方向に沿って中空部分を内部に有すると、気相の作動流体が中空部分内を容易に流れるため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。 Further, like the wick structure 30, the first wick structure portion 35 is not composed of a substance having no deformation followability, for example, a sintered body. In particular, when the first wick structure 35 composed of at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge has a hollow portion inside along the extending direction, the gas phase operates. Since the fluid easily flows in the hollow portion, the heat transport characteristics of the vapor chamber 1 are further improved.

ウィック構造体３０ａを構成する第１ウィック構造部３５は、第１実施形態のウィック構造体３０と同様に、厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有する。そのため、第１ウィック構造部３５は、圧縮方向に沿って生じた所定の圧縮変位に基づく反力を生じることによって、圧縮変位に追随して、伸長方向に伸長変位する。第１ウィック構造部３５の伸長変位は、外部からの外力を受けずに、自動で行われる。伸長変位後の第１ウィック構造部３５の厚さは、最大圧縮時の第１ウィック構造部３５の厚さに比べて大きい。 The first wick structure portion 35 constituting the wick structure 30a has deformation followability along the thickness direction L, similarly to the wick structure 30 of the first embodiment. Therefore, the first wick structure portion 35 generates a reaction force based on a predetermined compression displacement generated along the compression direction, so that the first wick structure portion 35 is expanded and displaced in the extension direction following the compression displacement. The extensional displacement of the first wick structure portion 35 is automatically performed without receiving an external force from the outside. The thickness of the first wick structure portion 35 after the extensional displacement is larger than the thickness of the first wick structure portion 35 at the time of maximum compression.

上記の変形追随性を有する複数の第１ウィック構造部３５を備えるウィック構造体３０ａは、ベーパーチャンバ２の製造に対して以下のように作用する。 The wick structure 30a including the plurality of first wick structure portions 35 having the above-mentioned deformation followability acts as follows on the production of the vapor chamber 2.

図８に示すように、ベーパーチャンバ２を製造する前の構成における複数の第１ウィック構造部３５の合計の厚さは、図７に示すベーパーチャンバ２の内部空間Ｓの厚さに比べて、大きい。 As shown in FIG. 8, the total thickness of the plurality of first wick structural portions 35 in the configuration before manufacturing the vapor chamber 2 is larger than the thickness of the internal space S of the vapor chamber 2 shown in FIG. 7. big.

第１金属板１０と第２金属板２０との接合時には、互いに直交するように配置される複数の第１ウィック構造部３５は第１金属板１０と第２金属板２０とが近づく方向に圧縮変位する。複数の第１ウィック構造部３５の最大圧縮時の合計厚さが内部空間Ｓの厚さよりも小さくなると、第１金属板１０の第１板部１１の内面１１ａはウィック構造体３０ａを介して第２金属板２０の内面２０ａに接続しない。そして、複数の第１ウィック構造部３５はベーパーチャンバ２の厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有するため、複数の第１ウィック構造部３５の最大圧縮時の合計厚さが内部空間Ｓの厚さよりも小さくなっても、複数の第１ウィック構造部３５は、第１金属板１０と第２金属板２０とが離れる方向に伸長変位する。伸長変位した複数の第１ウィック構造部３５は、互いに接触すると共に、第１金属板１０の第１板部１１の内面１１ａおよび第２金属板２０の内面２０ａに接触する。このように、ウィック構造体３０ａの厚さが内部空間Ｓの厚さに合うように、複数の第１ウィック構造部３５を有するウィック構造体３０は厚さを自動的に調整することができる。 When the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are joined, the plurality of first wick structural portions 35 arranged so as to be orthogonal to each other are compressed in a direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 approach each other. Displace. When the total thickness of the plurality of first wick structure portions 35 at the time of maximum compression becomes smaller than the thickness of the internal space S, the inner surface 11a of the first plate portion 11 of the first metal plate 10 becomes the first via the wick structure 30a. 2 Do not connect to the inner surface 20a of the metal plate 20. Since the plurality of first wick structure portions 35 have deformation followability along the thickness direction L of the vapor chamber 2, the total thickness of the plurality of first wick structure portions 35 at the time of maximum compression is the internal space S. Even if the thickness is smaller than the thickness, the plurality of first wick structural portions 35 are elongated and displaced in the direction in which the first metal plate 10 and the second metal plate 20 are separated from each other. The plurality of elongated and displaced first wick structure portions 35 come into contact with each other and also come into contact with the inner surface 11a of the first plate portion 11 of the first metal plate 10 and the inner surface 20a of the second metal plate 20. In this way, the wick structure 30 having the plurality of first wick structure portions 35 can automatically adjust the thickness so that the thickness of the wick structure 30a matches the thickness of the internal space S.

このように、複数の第１ウィック構造部３５を有するウィック構造体３０ａは第１金属板１０の第１板部１１および第２金属板２０に接触しているため、ベーパーチャンバ１の厚さ方向Ｌに沿った作動流体の流れがさらに向上する。また、図示するように、複数の第１ウィック構造部３５を異なる向きに配置すると、ベーパーチャンバ２の厚さ方向Ｌに加えて、厚さ方向Ｌに垂直な方向にも、液相の作動流体は容易に移動できる。そのため、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性はさらに向上する。また、複数の第１ウィック構造部３５を有するウィック構造体３０ａは、破壊耐性がさらに向上する。また、上記特性を有するウィック構造体３０ａを備えるベーパーチャンバ２の製造はさらに容易になる。複数の第１ウィック構造部３５が重なり合う部分では、複数の第１ウィック構造部３５が扁平状態で設置されていると、上記効果は効率的に発揮される。 As described above, since the wick structure 30a having the plurality of first wick structure portions 35 is in contact with the first plate portion 11 and the second metal plate 20 of the first metal plate 10, the thickness direction of the vapor chamber 1 The flow of working fluid along L is further improved. Further, as shown in the figure, when a plurality of first wick structure portions 35 are arranged in different directions, the working fluid of the liquid phase is arranged in the direction perpendicular to the thickness direction L in addition to the thickness direction L of the vapor chamber 2. Can be easily moved. Therefore, the heat transport characteristics of the vapor chamber 2 are further improved. Further, the wick structure 30a having a plurality of first wick structure portions 35 has further improved fracture resistance. Further, the production of the vapor chamber 2 provided with the wick structure 30a having the above characteristics becomes easier. In the portion where the plurality of first wick structure portions 35 overlap each other, the above effect is efficiently exhibited when the plurality of first wick structure portions 35 are installed in a flat state.

上記では、同一形状である２つの第１ウィック構造部３５が異なる向きで設置される例について説明したが、第１ウィック構造部３５の設置数、形状、設置向きなど、第１ウィック構造部３５の配置構成は、ベーパーチャンバ２の用途に応じて、適宜選択される。 In the above, an example in which two first wick structure portions 35 having the same shape are installed in different directions has been described, but the number, shape, installation orientation, and the like of the first wick structure portions 35 are such that the first wick structure portion 35 is installed. The arrangement configuration of is appropriately selected according to the use of the vapor chamber 2.

また、一方の第１ウィック構造部３５は、編組線から構成される３つのウィック部３１から構成されてもよいし、編組線から構成される１つのウィック部３１と撚線から構成される１つのウィック部３１と金属スポンジから構成される１つのウィック部３１とから構成されてもよい。同様に、他方の第１ウィック構造部３５は、編組線から構成される３つのウィック部３１から構成されてもよいし、編組線から構成される１つのウィック部３１と撚線から構成される１つのウィック部３１と金属スポンジから構成される１つのウィック部３１とから構成されてもよい。第１ウィック構造部３５を構成するウィック部３１の配置構成は、ベーパーチャンバ２の用途に応じて、適宜選択される。 Further, one of the first wick structure portions 35 may be composed of three wick portions 31 composed of braided wires, or may be composed of one wick portion 31 composed of braided wires and stranded wire 1. It may be composed of one wick portion 31 and one wick portion 31 composed of a metal sponge. Similarly, the other first wick structure portion 35 may be composed of three wick portions 31 composed of braided wires, or may be composed of one wick portion 31 composed of braided wires and stranded wires. It may be composed of one wick portion 31 and one wick portion 31 composed of a metal sponge. The arrangement configuration of the wick portion 31 constituting the first wick structure portion 35 is appropriately selected according to the use of the vapor chamber 2.

また、図９に示すように、ウィック構造体３０ａは、ベーパーチャンバ２の厚さ方向Ｌに沿って重なり合う１つ以上の第１ウィック構造部３５と１つ以上の第２ウィック構造部３６とを有してもよい。第１ウィック構造部３５は、上記のようにベーパーチャンバ２の厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有する一方で、第２ウィック構造部３６は、ベーパーチャンバ２の厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有しない。 Further, as shown in FIG. 9, the wick structure 30a includes one or more first wick structure portions 35 and one or more second wick structure portions 36 that overlap each other along the thickness direction L of the vapor chamber 2. You may have. The first wick structure 35 has deformation followability along the thickness direction L of the vapor chamber 2 as described above, while the second wick structure 36 has the deformation followability along the thickness direction L of the vapor chamber 2. It has no deformation followability.

ベーパーチャンバ２は、上記の変形追随性を示さない第２ウィック構造部３６を有する一方で、上記の変形追随性を示す第１ウィック構造部３５を有しているので、ウィック構造体３０ａはベーパーチャンバ２の厚さ方向Ｌに沿った変形追随性を有する。また、ベーパーチャンバ２の内部空間Ｓの厚さに比べて、第２ウィック構造部３６の厚さは小さい。そのため、従来のベーパーチャンバに設けられる変形追随性を具備しないウィックに比べて、第２ウィック構造部３６の撓みが抑制されて、第２ウィック構造部３６の破壊は抑制される。すなわち、変形追随性を示さない既存のウィックを第２ウィック構造部３６に適用しても、ベーパーチャンバ２が上記の変形追随性を示す第１ウィック構造部３５を有しているため、従来のベーパーチャンバに比べて、ウィック構造体３０ａは壊れにくく、ベーパーチャンバ２は、優れた熱輸送特性を有し、容易に製造できる。 Since the vapor chamber 2 has the second wick structure portion 36 that does not show the above-mentioned deformation followability, while the vapor chamber 2 has the first wick structure portion 35 that shows the above-mentioned deformation followability, the wick structure 30a has the vapor. It has deformation followability along the thickness direction L of the chamber 2. Further, the thickness of the second wick structure portion 36 is smaller than the thickness of the internal space S of the vapor chamber 2. Therefore, the bending of the second wick structure 36 is suppressed and the destruction of the second wick structure 36 is suppressed as compared with the wick that does not have the deformation followability provided in the conventional vapor chamber. That is, even if an existing wick that does not show deformation followability is applied to the second wick structure portion 36, the vapor chamber 2 has the first wick structure portion 35 that shows the above-mentioned deformation followability. Compared to the vapor chamber, the wick structure 30a is less likely to break, and the vapor chamber 2 has excellent heat transport properties and can be easily manufactured.

第２ウィック構造部３６は、焼結体、メッシュシートおよび繊維シートよりなる群から選択される少なくとも１種から構成されることが好ましく、その場合の第２ウィック構造部３６の空隙率は、例えば８０％以上９０％以下である。特に、図９に示すように、第２ウィック構造部３６がメッシュシートや繊維シートであると、厚さ方向Ｌに垂直な面に沿って設置されるメッシュシートや繊維シートと第２金属板２０の内面２０ａとの接触面積が増加するため、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性は向上する。 The second wick structure 36 is preferably composed of at least one selected from the group consisting of a sintered body, a mesh sheet and a fiber sheet, in which case the porosity of the second wick structure 36 is, for example. It is 80% or more and 90% or less. In particular, as shown in FIG. 9, when the second wick structure portion 36 is a mesh sheet or a fiber sheet, the mesh sheet or fiber sheet and the second metal plate 20 are installed along a plane perpendicular to the thickness direction L. Since the contact area with the inner surface 20a of the vapor chamber 2 is increased, the heat transport characteristics of the vapor chamber 2 are improved.

第２ウィック構造部３６が焼結体から構成される場合、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性向上の観点から、焼結体は銅系材料から形成される銅系焼結体であることが好ましく、その中でも、より好ましくは粒径１０μｍ以上３００μｍ以下、さらに好ましくは粒径５０μｍ以上１００μｍ以下の銅系粉末から形成される銅系焼結体である。焼結体は、液相の作動流体に対する優れた吸い上げ性能を有する。 When the second wick structure portion 36 is made of a sintered body, the sintered body is preferably a copper-based sintered body formed from a copper-based material from the viewpoint of improving the heat transport characteristics of the vapor chamber 2. Among them, a copper-based sintered body formed from a copper-based powder having a particle size of 10 μm or more and 300 μm or less, more preferably 50 μm or more and 100 μm or less is more preferable. The sintered body has excellent suction performance for the working fluid of the liquid phase.

第２ウィック構造部３６がメッシュシートから構成される場合、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性向上の観点から、メッシュシートは銅系材料であることが好ましい。また、メッシュシートの撓みによる破壊を抑制する観点から、メッシュシートの構成は、８０メッシュ以上２３０メッシュ以下であることが好ましく、１００メッシュ以上２００メッシュ以下であることがより好ましい。メッシュシートは、破損しにくいことに加えて、容易に切れるために形状自由度が高い。 When the second wick structure portion 36 is composed of a mesh sheet, the mesh sheet is preferably a copper-based material from the viewpoint of improving the heat transport characteristics of the vapor chamber 2. Further, from the viewpoint of suppressing fracture due to bending of the mesh sheet, the configuration of the mesh sheet is preferably 80 mesh or more and 230 mesh or less, and more preferably 100 mesh or more and 200 mesh or less. The mesh sheet has a high degree of freedom in shape because it is not easily damaged and can be easily cut.

第２ウィック構造部３６が繊維シートから構成される場合、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性向上の観点から、繊維シートは、銅系材料またはステンレス鋼であることが好ましい。また、繊維シートの撓みによる破壊を抑制する観点から、繊維の直径は１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、繊維の長さは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。 When the second wick structure portion 36 is made of a fiber sheet, the fiber sheet is preferably made of a copper-based material or stainless steel from the viewpoint of improving the heat transport characteristics of the vapor chamber 2. Further, from the viewpoint of suppressing fracture due to bending of the fiber sheet, the diameter of the fiber is preferably 10 μm or more and 50 μm or less, and the length of the fiber is preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.

以上説明した第２実施形態によれば、ウィック構造体を構成する第１ウィック構造部や第２ウィック構造部の設計の自由度が向上するため、ベーパーチャンバの用途に応じて、ベーパーチャンバの内部構成を適宜変更できる。 According to the second embodiment described above, the degree of freedom in designing the first wick structure portion and the second wick structure portion constituting the wick structure is improved, so that the inside of the vapor chamber is used according to the application of the vapor chamber. The configuration can be changed as appropriate.

なお、上記では、図６～７に示すように、２つの第１ウィック構造部３５を備えるウィック構造体３０ａについて示したが、ウィック構造体３０ａは複数の第１ウィック構造部３５を備えればよく、例えばウィック構造体３０ａは３つの第１ウィック構造部３５を備えてもよい。 In the above, as shown in FIGS. 6 to 7, the wick structure 30a including the two first wick structure portions 35 is shown, but if the wick structure 30a includes a plurality of first wick structure portions 35, Often, for example, the wick structure 30a may include three first wick structures 35.

また、図９に示すように、１つの第１ウィック構造部３５および１つの第２ウィック構造部３６を備えるウィック構造体３０ａについて示したが、ウィック構造体３０ａは１つ以上の第１ウィック構造部３５および１つ以上の第２ウィック構造部３６を備えればよく、例えばウィック構造体３０ａは２つの第１ウィック構造部３５および２つの第２ウィック構造部３６を備えてもよい。このとき、第１ウィック構造部３５と第２ウィック構造部３６とが交互に重なり合ってもよいし、連続して重なり合う２つの第１ウィック構造部３５と連続して重なり合う２つの第２ウィック構造部３６とが重なり合ってもよい。 Further, as shown in FIG. 9, the wick structure 30a including one first wick structure portion 35 and one second wick structure portion 36 is shown, but the wick structure 30a is one or more first wick structures. A portion 35 and one or more second wick structures 36 may be provided, for example, the wick structure 30a may include two first wick structures 35 and two second wick structures 36. At this time, the first wick structure portion 35 and the second wick structure portion 36 may be alternately overlapped with each other, or two second wick structure portions continuously overlapped with the two continuously overlapping first wick structure portions 35. It may overlap with 36.

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, but includes all aspects included in the concept of the present disclosure and the scope of claims, and various modifications are made within the scope of the present disclosure. be able to.

１、２ベーパーチャンバ
１０第１金属板
１１第１板部
１１ａ第１板部の内面
１２第１周縁壁部
１３第１突起部
２０第２金属板
２０ａ第２金属板の内面
２０ｂ第２金属板の外面
３０、３０ａウィック構造体
３１ウィック部
３５第１ウィック構造部
３６第２ウィック構造部
４０被冷却部材
４１放熱フィン
５０蒸発部
５１凝縮部
Ｌベーパーチャンバの厚さ方向
Ｓ内部空間
Ｆ（Ｌ）液相の作動流体の流れ
Ｆ（Ｇ）気相の作動流体の流れ
1, 2 Vapor chamber 10 1st metal plate 11 1st plate 11a Inner surface of 1st plate 12 1st peripheral wall 13 1st protrusion 20 2nd metal plate 20a Inner surface of 2nd metal plate 20b 2nd metal plate Outer surface 30, 30a Wick structure 31 Wick part 35 First wick structure part 36 Second wick structure part 40 Cooled member 41 Heat dissipation fin 50 Evaporation part 51 Condensing part L Vapor chamber thickness direction S Internal space F (L) Flow of working fluid in liquid phase F (G) Flow of working fluid in gas phase

Claims

第１金属板と第２金属板との間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、
前記内部空間に配置され、前記第１金属板と前記第２金属板とに接触し、前記第１金属板と前記第２金属板とが近づく方向への圧縮変位に追随して前記第１金属板と前記第２金属板とが離れる方向に伸長変位するウィック構造体を備えることを特徴とするベーパーチャンバ。 A vapor chamber having a working fluid in the internal space formed between the first metal plate and the second metal plate.
The first metal is arranged in the internal space, comes into contact with the first metal plate and the second metal plate, and follows the compression displacement in the direction in which the first metal plate and the second metal plate approach each other. A vapor chamber comprising a wick structure that extends and displaces a plate and the second metal plate in a direction away from each other.

前記ウィック構造体は、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成される、請求項１に記載のベーパーチャンバ。 The vapor chamber according to claim 1, wherein the wick structure is composed of at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge.

前記ウィック構造体は、銅系材料の丸編組線から構成される、請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。 The vapor chamber according to claim 1 or 2, wherein the wick structure is composed of a circular braided wire made of a copper-based material.

前記ウィック構造体は、前記ベーパーチャンバの厚さ方向に沿って重なり合う複数の第１ウィック構造部を有し、前記第１ウィック構造部は、前記第１金属板と前記第２金属板とが近づく方向への圧縮変位に追随して前記第１金属板と前記第２金属板とが離れる方向に伸長変位する、請求項１に記載のベーパーチャンバ。 The wick structure has a plurality of first wick structures that overlap along the thickness direction of the vapor chamber, and the first wick structure is such that the first metal plate and the second metal plate are close to each other. The vapor chamber according to claim 1, wherein the first metal plate and the second metal plate are elongated and displaced in a direction in which the first metal plate and the second metal plate are separated from each other in accordance with the compression displacement in the direction.

前記ウィック構造体は、前記ベーパーチャンバの厚さ方向に沿って重なり合う１つ以上の第１ウィック構造部と１つ以上の第２ウィック構造部とを有し、前記第１ウィック構造部は、前記第１金属板と前記第２金属板とが近づく方向への圧縮変位に追随して前記第１金属板と前記第２金属板とが離れる方向に伸長変位する、請求項１に記載のベーパーチャンバ。 The wick structure has one or more first wick structures and one or more second wick structures that overlap along the thickness direction of the vapor chamber, wherein the first wick structure is the same. The vapor chamber according to claim 1, wherein the first metal plate and the second metal plate are extended and displaced in the direction away from each other following the compression displacement in the direction in which the first metal plate and the second metal plate are approaching. ..

前記第２ウィック構造部は、焼結体、メッシュシートおよび繊維シートよりなる群から選択される少なくとも１種から構成される、請求項５に記載のベーパーチャンバ。 The vapor chamber according to claim 5, wherein the second wick structure is composed of at least one selected from the group consisting of a sintered body, a mesh sheet and a fiber sheet.

前記第１ウィック構造部は、編組線、撚線および金属スポンジよりなる群から選択される少なくとも１種から構成される、請求項４～６のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。 The vapor chamber according to any one of claims 4 to 6, wherein the first wick structure portion is composed of at least one selected from the group consisting of braided wire, stranded wire and metal sponge.

前記第１ウィック構造部は、銅系材料の丸編組線から構成される、請求項４～７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。 The vapor chamber according to any one of claims 4 to 7, wherein the first wick structure portion is composed of a circular braided wire made of a copper-based material.

前記第１金属板および前記第２金属板は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金およびステンレス鋼よりなる群から選択されるいずれかから構成される、請求項１～８のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。 The first metal plate and the second metal plate are made of any one selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy and stainless steel, according to any one of claims 1 to 8. The described vapor chamber.

前記作動流体はシス－１－クロロ－３，３，３－トリフルオロプロペンである、請求項１～９のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
The vapor chamber according to any one of claims 1 to 9, wherein the working fluid is cis-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene.