JPWO2020149223A1 - Vapor chamber and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

本発明は、薄型高密電子回路板に実装される発熱電子部品の放熱を効率的に行うベーパーチャンバー及びその製造方法提供をするものである。電子回路板に形成された回路板放熱路を介して、電子部品とベーパーチャンバーを接続し、効率よく放熱するものである。回路板放熱路はベーパーチャンバーと接続材料を介さず一体となっている。バーパーチャンバーの密閉空間を構成する凹部面を粗面化することによりさらに効率良く放熱する。また、エッチングストップ層を用いることにより、生産性が高く品質の安定した薄型で放熱効率の良いベーパーチャンバーを提供することができる。The present invention provides a vapor chamber that efficiently dissipates heat from heat-generating electronic components mounted on a thin and dense electronic circuit board, and a method for manufacturing the same. An electronic component and a vapor chamber are connected via a circuit board heat dissipation path formed on the electronic circuit board to efficiently dissipate heat. The circuit board heat dissipation path is integrated with the vapor chamber without the connection material. Heat is dissipated more efficiently by roughening the concave surface that constitutes the closed space of the barper chamber. Further, by using the etching stop layer, it is possible to provide a thin vapor chamber having high productivity, stable quality, and good heat dissipation efficiency.

Description

薄型のべーパーチャンバー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a thin vapor chamber and a method for manufacturing the same.

従来、半導体の放熱方法として、半導体のバック面にダイボンド材として高熱伝導ペーストやはんだを用い、コールドプレートやベーパーチャンバー等のヒートコンダクターに導く方法が一般的である。また、半導体のアクティブ面にサーマルビアを形成し、電子回路基板を介して、はんだ付けによりヒートコンダクターに導く方法もある。また近年、スマートフォンを中心にモバイル機器はさらなる小型、薄型が求められている。また、半導体の信号大量伝送、高速化に伴う発熱問題が顕在化しており、様々な半導体の放熱対策が講じられている。 Conventionally, as a heat dissipation method of a semiconductor, a method of using a high heat conductive paste or solder as a die bond material on the back surface of the semiconductor and guiding it to a heat conductor such as a cold plate or a vapor chamber is common. There is also a method of forming a thermal via on the active surface of the semiconductor and soldering it to a heat conductor via an electronic circuit board. In recent years, mobile devices, mainly smartphones, are required to be smaller and thinner. In addition, the problem of heat generation due to mass transmission of semiconductor signals and high speed has become apparent, and various heat dissipation measures for semiconductors have been taken.

スマートフォンに代表されるモバイル機器では、実装の厚さに制限があり、半導体の放熱対策として、グラファイトシートが使用されている。さらに、スマートフォンでの半導体の放熱能力の向上のため、ベーパーチャンバーの導入も検討されている。しかしながら、スマートフォンでは、ケースの厚みが制約されることから、ベーパーチャンバーの厚さは、０．３ｍｍ以下が要求され、未だ０．３ｍｍ以下のベーパーチャンバーの使用は実現されていない（非特許文献１）。 In mobile devices such as smartphones, there is a limit to the thickness of the mounting, and graphite sheets are used as a heat dissipation measure for semiconductors. Furthermore, in order to improve the heat dissipation capacity of semiconductors in smartphones, the introduction of vapor chambers is also being considered. However, in smartphones, the thickness of the vapor chamber is required to be 0.3 mm or less because the thickness of the case is restricted, and the use of the vapor chamber of 0.3 mm or less has not been realized yet (Non-Patent Document 1). ).

ベーパーチャンバーは、ヒートパイプの原理を用いた平面放熱デバイスで、熱を放散させるヒートスプレターである。ベーパーチャンバーの内部は減圧された閉空間があり、熱を移動させるための作動流体が封入されている。作動流体が熱源によって加熱されると、作動流体は潜熱を吸収して蒸発する。蒸発した蒸気は閉空間内に拡散し、ヒートシンクに接している上部内壁面に到達すると冷却され、潜熱を放出して液体に戻る。ベーパーチャンバーの内壁または閉空間内には、毛細管力を発生させるウイックと呼ばれる構造体が配置されており、液体に戻った作動流体は毛細管現象によって移動する。ウイックは、作動流体を熱源方向に誘導するような形状をしており、熱源に移動した作動流体が再度吸熱を行って蒸発するといったサイクルが繰り返される。これにより、小さな熱源から発生した熱を、広い面積に拡散させることができる。 The vapor chamber is a flat heat dissipation device that uses the principle of heat pipes and is a heat spreader that dissipates heat. The inside of the vapor chamber has a decompressed closed space, and a working fluid for transferring heat is enclosed. When the working fluid is heated by a heat source, the working fluid absorbs latent heat and evaporates. The evaporated vapor diffuses into the closed space, and when it reaches the upper inner wall surface in contact with the heat sink, it is cooled and releases latent heat to return to the liquid. A structure called a wick that generates a capillary force is arranged in the inner wall or the closed space of the vapor chamber, and the working fluid that has returned to the liquid moves by the capillary phenomenon. The wick has a shape that guides the working fluid toward the heat source, and the cycle in which the working fluid that has moved to the heat source absorbs heat again and evaporates is repeated. As a result, the heat generated from a small heat source can be diffused over a wide area.

ベーパーチャンバーは、作動流体を循環させることで放熱を行っているため、ウイックの構造設計は、ベーパーチャンバーの性能を大きく左右する。ベーパーチャンバーに関する先行技術には、次のようなものがある。例えば、特許文献１には、複数の中間板を閉空間内に積層して配置することで毛細管流路を形成したベーパーチャンバーが記載されている。各中間板には、微細な穴が流路として設けられており、作動流体が、毛細管現象によって熱源まで誘導される構造となっている。 Since the vapor chamber dissipates heat by circulating the working fluid, the structural design of the wick greatly affects the performance of the vapor chamber. Prior arts for vapor chambers include: For example, Patent Document 1 describes a vapor chamber in which a capillary flow path is formed by laminating and arranging a plurality of intermediate plates in a closed space. Each intermediate plate is provided with a fine hole as a flow path, and has a structure in which the working fluid is guided to a heat source by a capillary phenomenon.

また、特許文献２には、閉空問内の上下に突起（フィン）を設けたベーパーチャンバーが記載されている。金属板を研削加工することで、金属板とー体化したウイックを形成することができるという特徴がある。 Further, Patent Document 2 describes a vapor chamber provided with protrusions (fins) at the top and bottom in the closed air question. By grinding the metal plate, it is possible to form a wick that is embodied with the metal plate.

また、特許文献３には、アルミニウム製の筐体に、溶解した銅の粉未を溶射することでウイックを形成するベーパーチャンバーが記載されている。当該ベーパーチャンバーは、溶射成形によってウイックを形成するため、前述したものと比較すると、微細な構造物を形成する工程を経なくてもよいという特徴がある。 Further, Patent Document 3 describes a vapor chamber that forms a wick by spraying molten copper powder on an aluminum housing. Since the vapor chamber forms a wick by thermal spray molding, it has a feature that it does not need to go through a step of forming a fine structure as compared with the above-mentioned one.

また、特許文献４には、樹脂材により形成された作動流体を循環させる空間を有する筐体及び筐体に一体成形されたウイックに金属メッキにより金属を被覆したベーパーチャンバーが開示されている。 Further, Patent Document 4 discloses a housing having a space for circulating a working fluid formed of a resin material and a vapor chamber in which a wick integrally molded in the housing is coated with metal by metal plating.

また、特許文献５では、作動流体を循環させる空間をエッチングもしくはプレス可能で形成することが記載されている。これらのベーパーチャンバーが有するウイックは、それぞれ構造は異なるが、いずれも作動流体を熱源方向に誘導するように形成されているという点で共通している。 Further, Patent Document 5 describes that a space for circulating a working fluid is formed by etching or pressing. The wicks of these vapor chambers have different structures, but they all have in common that they are formed so as to guide the working fluid toward the heat source.

特開２０１０-２８０５５JP 2010-28055 特開２００７-３１６４JP-A-2007-3164 特開２０１１-１０２６９１JP 2011-102691 特開２０１５-１０７６５JP 2015-10765 特許第６１５１８１３号Patent No. 6151813

Apple、iPhoneにモバイル端末用ベーパーチャンバーを採用か 熱伝導性を上げ、さらに効率の良い冷却システムを導入へ May25.2017 Correiente.TopApple adopts vapor chamber for mobile terminals for iPhone or improves thermal conductivity and introduces more efficient cooling system May25.2017 Correiente.Top

半導体の高機能化と小型化により、半導体チップの発熱が問題となっており、発熱した半導体のより効率の良い放熱の方法が必要となっている。すなわち、現状は前述のとおり半導体の裏面（アクティブ面の反対面）から熱を逃がす方法が主に用いられている。半導体のバック面に放熱グリース、銀ペーストやはんだといった接合材を介し、ヒートコンダクターやヒートシンクに接続するものが多用されている。しかしながら、上記の方法では、素子からヒートシンクまでの距離や接合材の熱伝導性により伝熱抵抗が高くなるため、より効率の良い放熱機構が求められている。 Due to the sophistication and miniaturization of semiconductors, heat generation of semiconductor chips has become a problem, and there is a need for a more efficient heat dissipation method for the heat-generating semiconductors. That is, at present, as described above, a method of releasing heat from the back surface (opposite surface of the active surface) of the semiconductor is mainly used. The back surface of a semiconductor is often connected to a heat conductor or a heat sink via a bonding material such as thermal paste, silver paste or solder. However, in the above method, the heat transfer resistance increases due to the distance from the element to the heat sink and the thermal conductivity of the bonding material, so that a more efficient heat dissipation mechanism is required.

さらに、現在、半導体の素子材料はシリコンが主体であるが、次世代の半導体素子材料では炭化シリコンが注目されている。炭化シリコンはシリコンに比べ、動作可能温度が高いため、シリコン素材の半導体よりも放熱の効率向上が求められている。また、素子の放熱方法として、効率よく放熱するため、熱源に近い半導体素子のアクティブ面からの放熱も行われている。電子回路板に形成された回路板放熱路を介して、ヒートコンダクターやヒートシンクに接続材料を用いて効率よく放熱するものである。 Further, at present, silicon is mainly used as a semiconductor device material, but silicon carbide is attracting attention as a next-generation semiconductor device material. Since silicon carbide has a higher operating temperature than silicon, it is required to improve heat dissipation efficiency more than semiconductors made of silicon material. Further, as a heat dissipation method of the element, in order to dissipate heat efficiently, heat is also dissipated from the active surface of the semiconductor element close to the heat source. It efficiently dissipates heat by using a connecting material for a heat conductor or a heat sink through a circuit board heat dissipation path formed in an electronic circuit board.

ここで、回路板放熱路とは、電子回路板を通して半導体の熱をベーパーチャンバーに放熱するための、電子回路板に形成されたサーマルビアや金属柱や回路配線といった熱伝導の良い放熱路のことをいう。この回路板放熱路を用いる方法は、素子からヒートシンクまでの距離や接合材の熱伝導性により伝熱抵抗が発生するため、より効率の良い放熱方法が求められている。 Here, the circuit board heat dissipation path is a heat dissipation path having good heat conduction such as thermal vias, metal columns, and circuit wiring formed on the electronic circuit board for radiating the heat of the semiconductor to the vapor chamber through the electronic circuit board. To say. In the method using this circuit board heat dissipation path, heat transfer resistance is generated due to the distance from the element to the heat sink and the thermal conductivity of the bonding material, so that a more efficient heat dissipation method is required.

特に、製品の厚さに制限のあるスマートフォンに代表されるモバイル機器を考えた場合に、上述のとおり放熱効率の課題に加え、薄型化が大きな課題になる。ベーパーチャンバーを使用する放熱は、冷却効率としては優れているが、現在では、スマートフォンに要求される薄型化には至っていない。スマートフォンの内部部品の冷却にベーパーチャンバーを使用するためには、ベーパーチャンバーの薄型化が必要である。実際には、発熱部品（例えばアプリケーションプロセッサーやパワー素子）、電子回路板及びベーパーチャンバーが実装されたスマートフォンとしてのトータル厚みを薄くする必要がある。現在は、ベーパーチャンバーと電子回路板は別々に作成し、張り合わせるため、薄型化にも限界がある。 In particular, when considering a mobile device represented by a smartphone whose product thickness is limited, in addition to the problem of heat dissipation efficiency as described above, thinning is a major problem. Although heat dissipation using a vapor chamber is excellent in cooling efficiency, it has not yet reached the thinness required for smartphones at present. In order to use the vapor chamber for cooling the internal parts of the smartphone, it is necessary to make the vapor chamber thinner. In reality, it is necessary to reduce the total thickness of a smartphone on which heat-generating components (for example, application processors and power elements), electronic circuit boards, and vapor chambers are mounted. Currently, the vapor chamber and the electronic circuit board are made separately and bonded together, so there is a limit to how thin they can be.

また、ベーパーチャンバーと電子回路板を別々に作製することにより、発熱部品から熱を効率よく逃がすサーマルビア等の回路板放熱路の形成は困難である。回路板放熱路は、発熱体の熱を発熱体の電極、電子回路板を通じてベーパーチャンバーに熱を導くもので、熱抵抗を小さくする必要がある。例えば、回路板放熱路がサーマルビアの場合、伝熱抵抗は、サーマルビアの金属の熱伝導率、断面積、距離に影響されるが、電子回路板とベーパーチャンバーとを接続する材料の熱伝導も放熱効率を決定する大きな要因となる。電子回路板とベーパーチャンバーの間に接着剤等の有機物が介在すると伝熱抵抗は大きくなり、高熱伝導の接着剤でも伝熱抵抗の増加は無視できない。 Further, by manufacturing the vapor chamber and the electronic circuit board separately, it is difficult to form a circuit board heat dissipation path such as a thermal via that efficiently dissipates heat from heat generating parts. The circuit board heat dissipation path guides the heat of the heating element to the vapor chamber through the electrodes of the heating element and the electronic circuit board, and it is necessary to reduce the thermal resistance. For example, when the heat transfer path of the circuit board is a thermal via, the heat transfer resistance is affected by the thermal conductivity, cross-sectional area, and distance of the metal of the thermal via, but the thermal conductivity of the material connecting the electronic circuit board and the vapor chamber. Is also a major factor in determining heat dissipation efficiency. If an organic substance such as an adhesive intervenes between the electronic circuit board and the vapor chamber, the heat transfer resistance increases, and even with a high heat conduction adhesive, the increase in heat transfer resistance cannot be ignored.

また、ベーパーチャンバーの閉空間とウイックの作製は上述のとおり、空間を作成した後、別の工法でウイックを形成する。ウイックの形成工程は複雑である。また、発熱部品、電子回路板及びベーパーチャンバーは一般的に個片ごとに作成されるため、実装における生産性が低い。現状、電子回路板のサーマルビアとベーパーチャンバーは接合材で接合されるため、接合材の伝熱抵抗が大きいこと、電子回路板とべーパーチャンバーを合わせた厚さが厚くなること、及びはんだ等の加熱による加工が難しいことが課題となっている。ベーパーチャンバーは熱伝導が良いため、熱の放散が良く、はんだ付けの際にはんだ等の冷却が早いため、はんだ等による接合加工は容易でない。また、ベーパーチャンバーを製造するにあたり、薄型化が可能で、寸法精度よく、効率よく製造できる加工方法が望まれている。 As for the closed space of the vapor chamber and the production of the wick, as described above, after the space is created, the wick is formed by another method. The process of forming a wick is complicated. Further, since the heat generating parts, the electronic circuit board, and the vapor chamber are generally manufactured for each piece, the productivity in mounting is low. At present, since the thermal via of the electronic circuit board and the vapor chamber are joined by the joining material, the heat transfer resistance of the joining material is large, the combined thickness of the electronic circuit board and the vapor chamber becomes thick, and the heating of solder etc. The problem is that it is difficult to process with solder. Since the vapor chamber has good heat conduction, heat is well dissipated, and the solder or the like cools quickly during soldering, so that the joining process by the solder or the like is not easy. Further, in manufacturing a vapor chamber, there is a demand for a processing method that can be made thinner, has dimensional accuracy, and can be manufactured efficiently.

本願発明に係るベーパーチャンバーは、金属からなる第１の部材と、当該第１の部材と作動流体が封入される密閉空間を形成する金属からなる第２の部材とを備えるベーパーチャンバーであって、前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材はエッチングにより形成された凹部を有し、当該凹部の前記エッチングにより形成される面が微細な粗化面を有することを特徴とする。 The vapor chamber according to the present invention is a vapor chamber including a first member made of metal and a second member made of metal forming a closed space in which the first member and a working fluid are enclosed. The first member, the second member, or the first member and the second member have recesses formed by etching, and the surface formed by the etching of the recess has a fine roughened surface. It is characterized by having.

また、本願発明に係るベーパーチャンバーにおいて、前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材は前記密閉空間を形成する面の反対側の面に電子回路板を有すると好適である。 Further, in the vapor chamber according to the present invention, the first member, the second member, or the first member and the second member have an electronic circuit board on the surface opposite to the surface forming the sealed space. It is preferable to have it.

また、本願発明に係るベーパーチャンバーにおいて、前記電子回路板は回路板放熱路を有すると好適である。 Further, in the vapor chamber according to the present invention, it is preferable that the electronic circuit board has a circuit board heat dissipation path.

また、本願発明に係るベーパーチャンバーにおいて、前記回路板放熱路は、前記電子回路板の断面方向に形成されるビアホールの内部に金属が充填されていると好適である。 Further, in the vapor chamber according to the present invention, it is preferable that the circuit plate heat dissipation path is filled with metal in the via hole formed in the cross-sectional direction of the electronic circuit plate.

また、本願発明に係るベーパーチャンバーにおいて、前記回路板放熱路の少なくとも１つが前記電子回路板に接続される電子部品に接触していると好適である。 Further, in the vapor chamber according to the present invention, it is preferable that at least one of the circuit board heat dissipation paths is in contact with an electronic component connected to the electronic circuit board.

また、本願発明に係るベーパーチャンバーにおいて、前記エッチングされる面の前記エッチングされる層の下側にエッチングストップ層を有すると好適である。 Further, in the vapor chamber according to the present invention, it is preferable to have an etching stop layer under the etched layer on the etched surface.

また、本願発明に係るベーパーチャンバーにおいて、前記エッチングストップ層の一部に前記エッチングストップ層を設けず、前記エッチングにより前記エッチングストップ層が設けられない部分に前記エッチングにより形成される面が微細な粗化面を有すると好適である。 Further, in the vapor chamber according to the present invention, the etching stop layer is not provided in a part of the etching stop layer, and the surface formed by the etching is finely rough in the portion where the etching stop layer is not provided by the etching. It is preferable to have an etching surface.

本発明に係るベーパーチャンバーの製造方法は、金属からなる第１の部材と、金属からなる第２の部材とを接合することにより作動流体が封入される密閉空間を形成するベーパーチャンバーの製造方法であって、前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材をエッチングすることにより密閉空間を形成する凹部を形成し、当該凹部の面を微細な粗化面とすることを特徴とする。 The method for manufacturing a vapor chamber according to the present invention is a method for manufacturing a vapor chamber that forms a closed space in which a working fluid is sealed by joining a first member made of metal and a second member made of metal. Therefore, a recess is formed by etching the first member, the second member, or the first member and the second member to form a closed space, and the surface of the recess is a finely roughened surface. It is characterized by the fact that.

また、本発明に係るベーパーチャンバーの製造方法において、前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材は前記密閉空間を形成する面の反対側の面に電子回路板を設けると好適である。 Further, in the method for manufacturing a vapor chamber according to the present invention, the first member, the second member, or the first member and the second member have electrons on the surface opposite to the surface forming the enclosed space. It is preferable to provide a circuit board.

また、本発明に係るベーパーチャンバーの製造方法において、前記電子回路に回路板放熱路を設けると好適である。 Further, in the method for manufacturing a vapor chamber according to the present invention, it is preferable to provide a circuit plate heat dissipation path in the electronic circuit.

また、本発明に係るベーパーチャンバーの製造方法において、前記回路板放熱路は、前記電子回路板の断面方向にビアホールを形成し、当該ビアホールの内部に金属を充填することにより設けると好適である。 Further, in the method for manufacturing a vapor chamber according to the present invention, it is preferable that the circuit plate heat dissipation path is provided by forming a via hole in the cross-sectional direction of the electronic circuit plate and filling the inside of the via hole with metal.

また、本発明に係るベーパーチャンバーの製造方法において、前記回路板放熱路の少なくとも１つを前記電子回路板に接続される電子部品に接触させると好適である。 Further, in the method for manufacturing a vapor chamber according to the present invention, it is preferable to bring at least one of the circuit board heat dissipation paths into contact with an electronic component connected to the electronic circuit board.

また、本発明に係るベーパーチャンバーの製造方法において、前記エッチングされる面の前記エッチングされる層の下側にエッチングストップ層を設けると好適である。 Further, in the method for manufacturing a vapor chamber according to the present invention, it is preferable to provide an etching stop layer under the etched layer on the etched surface.

また、本発明に係るベーパーチャンバーの製造方法において、前記エッチングストップ層の一部に前記エッチングストップ層を設けず、前記エッチングストップ層に接する層を前記エッチングにより除去し、前記エッチングストップ層に開口を設け、開口面に前記エッチングにより微細な粗化面を形成すると好適である。 Further, in the method for manufacturing a vapor chamber according to the present invention, the etching stop layer is not provided in a part of the etching stop layer, the layer in contact with the etching stop layer is removed by the etching, and an opening is provided in the etching stop layer. It is preferable to provide and form a fine roughened surface on the opening surface by the etching.

本発明により、発熱する電子部品が実装された電子回路板を効率的に放熱させるベーパーチャンバーを提供することができる。また、本発明のベーパーチャンバーの製造方法は、薄型化が可能で、寸法精度よく、効率よくベーパーチャンバーを製造することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a vapor chamber that efficiently dissipates heat from an electronic circuit board on which an electronic component that generates heat is mounted. Further, the method for manufacturing a vapor chamber of the present invention can be made thinner, and can efficiently manufacture a vapor chamber with high dimensional accuracy.

本発明により得られるベーパーチャンバーは、空隙の限られた機器内での放熱が可能であるため、スマートフォンに代表されるモバイル機器をはじめ、ＬＥＤ使用機器、高周波機器、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴの様な発熱部品を有する機器の放熱に利用される。 Since the vapor chamber obtained by the present invention can dissipate heat in a device having a limited space, it includes mobile devices such as smartphones, LED devices, high frequency devices, and heat generating components such as IGBTs and MOSFETs. It is used to dissipate heat from equipment that has.

本発明の実施の形態に係るベーパーチャンバーを示し、（Ａ）は、本発明の実施の形態に係るベーパーチャンバーの断面構造例を、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態に係るベーパーチャンバーの断面構造例を示す。The vapor chamber according to the embodiment of the present invention is shown, (A) is an example of the cross-sectional structure of the vapor chamber according to the embodiment of the present invention, and (B) is the vapor chamber according to another embodiment of the present invention. An example of the cross-sectional structure of is shown. 本発明の実施の形態に係るベーパーチャンバーの電子回路板の形成方法を示し、（Ｃ）は第１の部材を、（Ｄ）は第１の部材に絶縁材と銅箔を形成した状態を、（Ｅ）は第１の部材に形成された絶縁材と銅箔にビアホールを形成し、形成されたビアホールにめっきを行った状態を、（Ｆ）は第１の部材に電子回路板を形成していく状態を、（Ｇ）は本発明の実施の形態に係る第１の部材に電子回路板を形成した状態を示す。A method of forming an electronic circuit board of a vapor chamber according to an embodiment of the present invention is shown, where (C) is a state in which a first member is formed, and (D) is a state in which an insulating material and a copper foil are formed in the first member. In (E), a via hole is formed in the insulating material and copper foil formed in the first member, and the formed via hole is plated. In (F), an electronic circuit board is formed in the first member. (G) shows a state in which an electronic circuit board is formed on the first member according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態１に係る密閉空間の形成方法を示し、（Ｈ）は電子回路板が形成された第１の部材の電子回路板が形成された反対面にエッチングレジスト層を形成した状態を、（Ｉ）は電子回路が形成された第１の部材の電子回路板が形成された反対面にエッチングを行った状態を、（Ｊ）は電子回路板が形成された第１の部材の電子回路板が形成された反対面のエッチングレジストを除去し、凹部が形成された状態を、（Ｋ）は電子回路板が形成された第１の部材の電子回路板が形成された反対面に接合材を形成した状態を、（Ｌ）は電子回路板が形成された第１の部材の電子回路板が形成された反対面に凹部が形成された第１の部材に第２の部材が接合され、密閉空間が形成された状態を示す。A method of forming a closed space according to the first embodiment of the present invention is shown, and FIG. (I) is a state in which etching is performed on the opposite surface where the electronic circuit board of the first member in which the electronic circuit is formed is formed, and (J) is a state in which the first member in which the electronic circuit board is formed is etched. The state in which the etching resist on the opposite surface on which the electronic circuit board was formed was removed and the recess was formed, (K) is on the opposite surface on which the electronic circuit board of the first member on which the electronic circuit board was formed was formed. In the state where the joint material is formed, in (L), the second member is joined to the first member having a recess formed on the opposite surface of the first member from which the electronic circuit board is formed. It shows the state where the closed space is formed. 電子部品が実装された本発明の本発明の実施の形態に係るベーパーチャンバーの断面を示し、（Ｍ）はベーパーチャンバーに電子回路板が形成され、形成された電子回路板に電子部品が実装された断面を、（Ｎ）は他のベーパーチャンバーに電子回路板が形成され、形成された電子回路板に電子部品が実装された断面を示す。A cross section of a vapor chamber according to an embodiment of the present invention in which electronic components are mounted is shown. In (M), an electronic circuit board is formed in the vapor chamber, and electronic components are mounted on the formed electronic circuit board. (N) shows a cross section in which an electronic circuit board is formed in another vapor chamber and electronic components are mounted on the formed electronic circuit board. は本発明の実施の形態２に係るベーパーチャンバーの密閉空間の形成方法を示し、（Ｏ）はエッチングストップ層を有する第１の部材の断面構造を、（Ｐ）は本エッチングストップ層を有する第１の部材にエッチングマスクを形成した状態を、（Ｑ）はエッチングストップ層を有する第１の部材をエッチングした状態を、（Ｒ）はエッチングストップ層を有する第１の部材に凹部が形成された状態を示す。2 shows a method for forming a closed space of a vapor chamber according to a second embodiment of the present invention, (O) is a cross-sectional structure of a first member having an etching stop layer, and (P) is a second having the etching stop layer. A state in which an etching mask is formed on the member 1, (Q) is a state in which the first member having an etching stop layer is etched, and (R) is a state in which a recess is formed in the first member having an etching stop layer. Indicates the state. は本発明の実施の形態３に係るベーパーチャンバーの密閉空間の形成方法を示し、（Ｓ）は第１の部材にエッチングストップ層の一部にエッチングストップ層が設けられないエッチングストップ層を設けた状態を示し、（Ｔ）は一部にエッチングストップ層が設けられないエッチングストップ層を設けた第１の部材をエッチングした状態の平面を、（Ｕ）は一部にエッチングストップ層が設けられないエッチングストップ層を設けた第１の部材をエッチングした状態の断面を、（Ｖ）は一部にエッチングストップ層が設けられないエッチングストップ層を設けた第１の部材をエッチングした第１の部材のエッチングストップ層が設けられない部分を拡大した断面を示す。Shows a method for forming a closed space of a vapor chamber according to a third embodiment of the present invention, and (S) provides an etching stop layer in which an etching stop layer is not provided in a part of the etching stop layer in a first member. The state is shown, where (T) is a flat surface in which the first member provided with the etching stop layer is not provided with the etching stop layer in part, and (U) is not provided with the etching stop layer in part. The cross section of the first member provided with the etching stop layer in a state of being etched is shown in (V). An enlarged cross section of a portion where the etching stop layer is not provided is shown. は本発明の実施の形態に係る実施の形態４に係るベーパーチャンバーの密閉空間の形成方法を示し、（Ｗ）は第１の部材に一部にエッチングストップ層が設けられないエッチングストップ層を設け、さらに第１の部材の金属層の下部にエッチングストップ層を設けた第１の部材を、（Ｘ）は第１の部材に一部にエッチングストップ層が設けられないエッチングストップ層を設け、さらに第１の部材の金属層の下部にエッチングストップ層を設けた第１の部材をエッチングした第１の部材のエッチングストップ層が設けられない部分を拡大した断面を、（Ｙ）は（Ｘ）におけるエッチングストップ層を除去した状態示す。Shows a method for forming a closed space of a vapor chamber according to a fourth embodiment according to an embodiment of the present invention, and (W) provides an etching stop layer in which an etching stop layer is not partially provided on a first member. Further, the first member provided with the etching stop layer below the metal layer of the first member, and (X) provided the first member with an etching stop layer in which the etching stop layer is not partially provided. (Y) is an enlarged cross section of the portion where the etching stop layer is not provided in the first member obtained by etching the first member, in which the etching stop layer is provided in the lower part of the metal layer of the first member. The state where the etching stop layer is removed is shown. 本発明の実施の形態に係るベーパーチャンバーであって、エッチングストップ層を有する第１の部材及び第２の部材をエッチングし、形成された凹部面同士を接合し、密閉空間を形成した状態を示す断面図である。A vapor chamber according to an embodiment of the present invention, showing a state in which a first member and a second member having an etching stop layer are etched, and the formed recessed surfaces are joined to form a closed space. It is a sectional view.

本発明は、電子回路板に実装される半導体のような発熱を伴う電子部品に発生する熱を速やかに放熱させるベーパーチャンバー及び当該ベーパーチャンバーの製造方法に関する。 The present invention relates to a vapor chamber that rapidly dissipates heat generated in an electronic component that generates heat, such as a semiconductor mounted on an electronic circuit board, and a method for manufacturing the vapor chamber.

本発明のベーパーチャンバーは、ベーパーチャンバー内の作動流体の気化、液化を迅速に行うためにベーパーチャンバーの密閉空間を形成する面を粗面化することを特徴とする。このことにより、本発明に係るベーパーチャンバーは吸放熱を効率的に行うことができる。また、本発明は、電子部品の放熱を阻害するのは、電子部品とベーパーチャンバーに介在する電子回路板や接合材であり、電子部品とベーパーチャンバーに回路板放熱路を形成し、電子部品とバーパーチャンバー間を伝熱性の良好な材料により直接熱伝導させることを特徴とする。 The vapor chamber of the present invention is characterized in that the surface forming the closed space of the vapor chamber is roughened in order to rapidly vaporize and liquefy the working fluid in the vapor chamber. As a result, the vapor chamber according to the present invention can efficiently absorb and dissipate heat. Further, in the present invention, it is the electronic circuit board and the bonding material that are interposed between the electronic component and the vapor chamber that hinder the heat dissipation of the electronic component. It is characterized in that heat is directly conducted between the barper chambers by a material having good heat transfer properties.

回路板放熱路とは、電子回路板を通して電子部品の熱をベーパーチャンバーに放熱するための、電子回路板に形成されたサーマルビアや金属柱や回路配線といった熱伝導の良い熱経路のことをいう。 The circuit board heat dissipation path is a heat path with good heat conduction such as thermal vias, metal columns, and circuit wiring formed on the electronic circuit board to dissipate the heat of electronic components to the vapor chamber through the electronic circuit board. ..

さらに、本発明は、電子回路板の回路板放熱路からベーパーチャンバーへの伝熱抵抗を低減しつつ、電子回路板とベーパーチャンバーを合わせた厚さを薄くするものである。また、半導体のグラウンドを回路板放熱路に接続することにより、ベーパーチャンバーの筐体（コンテナ）をグランドとして使用できるため、電子回路板の機能の安定化にも寄与することができる。 Further, the present invention reduces the combined thickness of the electronic circuit board and the vapor chamber while reducing the heat transfer resistance from the circuit board heat dissipation path of the electronic circuit board to the vapor chamber. Further, by connecting the semiconductor ground to the heat dissipation path of the circuit board, the housing (container) of the vapor chamber can be used as the ground, which can contribute to the stabilization of the function of the electronic circuit board.

以下、本発明が適応された電子回路板と一体となった薄型ベーパーチャンバー及びその製造方法について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a thin vapor chamber integrated with an electronic circuit board to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の実施形態１に係るベーパーチャンバー１の密閉空間３を形成する面の反対側に電子回路板２を有するベーパーチャンバー１の断面構造図であって、図（Ａ）は、ベーパーチャンバー１のエッチングにより凹部を有する金属からなる第1の部材４の密閉空間３を形成する面の反対側の全面に電子回路板２を有する状態を、図（Ｂ）はベーパーチャンバー１の第1の部材の密閉空間３を形成する面の反対側の一部に電子回路板２ａを有する状態を示す。また、図１（Ａ）および図１（Ｂ）には電子部品である半導体等の発熱部品と電気的接続するための電極１１が設けてある。図１（Ａ）は、フリップチップ実装の場合の、断面構造図例で、ベーパーチャンバー１と電子回路板２は一体となっている。ベーパーチャンバー１と電子回路板２が一体となっているため、第１の部材４を構成する金属と回路板放熱路８である金属が充填されたビアホールにより、ベーパーチャンバー１と電子部品が接合層を介さず直接金属により接合している。すなわち、電子回路板２の回路板放熱路８の一つであるサーマルビアと第一の部材４が金属により接合されることにより、電子回路板２の回路放熱路８とベーパーチャンバー１は一体となり、本発明の電子回路板２を有するベーパーチャンバー１となる。すなわち、回路放熱路８を形成する金属は直接電子部品１９及びベーパーチャンバー１と接触することができる。 FIG. 1 is a cross-sectional structural view of a vapor chamber 1 having an electronic circuit plate 2 on the opposite side of a surface forming a closed space 3 of the vapor chamber 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (A) is a cross-sectional structure diagram of a vapor chamber 1. A state in which the electronic circuit board 2 is provided on the entire surface opposite to the surface of the first member 4 made of metal having a recess by etching of the chamber 1 on the opposite side of the surface forming the sealed space 3, is shown in FIG. The state in which the electronic circuit board 2a is provided in a part of the opposite side of the surface forming the closed space 3 of the member of the above is shown. Further, FIGS. 1 (A) and 1 (B) are provided with electrodes 11 for electrically connecting to heat-generating components such as semiconductors, which are electronic components. FIG. 1A is an example of a cross-sectional structure in the case of flip-chip mounting, in which the vapor chamber 1 and the electronic circuit board 2 are integrated. Since the vapor chamber 1 and the electronic circuit plate 2 are integrated, the vapor chamber 1 and the electronic component are bonded to each other by the via hole filled with the metal constituting the first member 4 and the metal which is the heat dissipation path 8 of the circuit plate. It is directly joined by metal without going through. That is, the thermal via, which is one of the circuit board heat dissipation paths 8 of the electronic circuit board 2, and the first member 4 are joined by metal, so that the circuit heat dissipation path 8 of the electronic circuit board 2 and the vapor chamber 1 are integrated. , The vapor chamber 1 having the electronic circuit board 2 of the present invention. That is, the metal forming the circuit heat dissipation path 8 can come into direct contact with the electronic component 19 and the vapor chamber 1.

第１の部材４は第２の部材１７と接合材１６により接合され、ベーパーチャンバー１ が形成される。 The first member 4 is joined to the second member 17 by the joining member 16 to form the vapor chamber 1.

電子回路板２の回路板放熱路８の一方はベーパーチャンバー１と一体となっており、回路板放熱路８を有する電子回路板２には、電子部品と接続するための電極１１が形成されている。図１に示すように、発熱する電子部品（例えばアプリケーションプロセッサー）等の実装部品、電子回路板２及びベーパーチャンバー１が積層された実装形態のトータル厚みを薄くするために、電子回路板２とベーパーチャンバー１を一体で形成することで、ベーパーチャンバー１を備える電子回路板２を薄型化することができる。また、電子回路板２とベーパーチャンバー１の一体化により、発熱する電子部品から熱を効率よくベーパーチャンバーに逃がすサーマルビアやヒートコンダクター等の回路板放熱路８の形成を可能にするものである。 One of the circuit board heat dissipation paths 8 of the electronic circuit board 2 is integrated with the vapor chamber 1, and the electronic circuit board 2 having the circuit board heat dissipation path 8 is formed with an electrode 11 for connecting to an electronic component. There is. As shown in FIG. 1, in order to reduce the total thickness of a mounting component such as a heat-generating electronic component (for example, an application processor), an electronic circuit board 2 and a mounting form in which the vapor chamber 1 is laminated, the electronic circuit board 2 and vapor are used. By integrally forming the chamber 1, the electronic circuit board 2 provided with the vapor chamber 1 can be made thinner. Further, by integrating the electronic circuit board 2 and the vapor chamber 1, it is possible to form a circuit board heat dissipation path 8 such as a thermal via or a heat conductor that efficiently releases heat from heat-generating electronic components to the vapor chamber.

ここで、回路板放熱路８とは、前述の通り、電子回路板２を通して電子部品の熱をベーパーチャンバー１に放熱するための、電子回路板２に形成されたサーマルビアや金属柱や回路配線といった熱伝導の良い熱経路のことをいう。電子回路板２の回路板放熱路８とベーパーチャンバー１が接続材料を用いず直接接合されるため、電子回路板２とベーパーチャンバー１をあわせた厚さを薄くすることができる。 Here, as described above, the circuit board heat dissipation path 8 is a thermal via, a metal column, or a circuit wiring formed on the electronic circuit board 2 for radiating heat of electronic components to the vapor chamber 1 through the electronic circuit board 2. It refers to a heat path with good heat conduction. Since the circuit plate heat dissipation path 8 of the electronic circuit plate 2 and the vapor chamber 1 are directly bonded without using a connecting material, the combined thickness of the electronic circuit plate 2 and the vapor chamber 1 can be reduced.

本発明の実施形態に係るベーパーチャンバー１の製造方法を図２用いて説明する。図２は、本発明の密閉空間３を形成するための凹部を形成するエッチングを行う前の金属部材１２に電子回路板２を形成する方法を示す。電子回路板２は、絶縁材１３、外層配線導体１０、層間接続のためのビアホール９、電極１１、ソルダーマスク７等一般の電子回路板と同様の構造と、回路板放熱路８からなる。 The method for manufacturing the vapor chamber 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a method of forming an electronic circuit board 2 on a metal member 12 before etching for forming a recess for forming a closed space 3 of the present invention. The electronic circuit board 2 has a structure similar to that of a general electronic circuit board such as an insulating material 13, an outer layer wiring conductor 10, a via hole 9 for interlayer connection, an electrode 11, and a solder mask 7, and a circuit board heat dissipation path 8.

電子回路板２は一般に半導体実装に用いられている材料、工法を用いて形成される。すなわち、リジッド配線板の製造において用いられる材料、例えばＣＣＬ、プリプレグ、銅箔、絶縁フィルムや、フレキシブル配線板の製造において用いられる材料、例えばポリイミドやＬＣＰといった耐熱フィルムと銅箔を用いることができる。また、工法は、サブトラクティブ工法、セミアディティブ工法、ビルドアップ工法、コアレス工法等電子回路板の製造工法を用いることができる。 The electronic circuit board 2 is formed by using a material and a construction method generally used for semiconductor mounting. That is, materials used in the manufacture of rigid wiring boards, such as CCL, prepreg, copper foil, and insulating films, and materials used in the manufacture of flexible wiring boards, such as heat resistant films and copper foils such as polyimide and LCP, can be used. Further, as the construction method, a manufacturing method of an electronic circuit board such as a subtractive construction method, a semi-additive construction method, a build-up construction method, and a coreless construction method can be used.

電子回路板２は、図２に示すように、金属部材１２の一方の面に順次形成することも可能であるが、途中工程まで形成された電子回路板を、接着剤を用いて金属部材１２に張り付けてもよい。途中工程の電子回路板を形成し、接着剤を用いて金属部材１２に張り付ける場合は、途中工程の電子回路板を金属部材１２に張り付けたのち、途中工程の電子回路板の断面方向に金属部材１２に到達するビアホールを形成させ、めっき等を行うことにより、ビアホールの内部に金属を充填することにより、回路板放熱路８を形成する。 As shown in FIG. 2, the electronic circuit board 2 can be sequentially formed on one surface of the metal member 12, but the electronic circuit board formed up to the intermediate process is formed on the metal member 12 by using an adhesive. You may stick it on. When forming an electronic circuit board in the middle process and attaching it to the metal member 12 using an adhesive, after attaching the electronic circuit board in the middle process to the metal member 12, metal is formed in the cross-sectional direction of the electronic circuit board in the middle process. A circuit board heat dissipation path 8 is formed by forming a via hole that reaches the member 12 and performing plating or the like to fill the inside of the via hole with metal.

金属部材１２の一方の面に電子回路板２を形成した後、電子回路板２を形成した金属部材１２をエッチングにより凹部を形成して第１の部材とすることができる。また、金属部材１２をエッチングし、凹部を形成したのち、密閉空間３を形成する凹部が形成される反対面に電子回路板２を設けても構わない。 After forming the electronic circuit board 2 on one surface of the metal member 12, the metal member 12 on which the electronic circuit board 2 is formed can be formed into a recess by etching to form a first member. Further, after the metal member 12 is etched to form a recess, the electronic circuit board 2 may be provided on the opposite surface where the recess forming the sealed space 3 is formed.

金属部材１２に回路板放熱路８を形成する以降に、回路板放熱路８を含む電子回路板２の形成を完了させる。以下、実際に実施できる方法を具体的に例示しながら説明する。 After forming the circuit plate heat dissipation path 8 in the metal member 12, the formation of the electronic circuit board 2 including the circuit board heat dissipation path 8 is completed. Hereinafter, a method that can be actually carried out will be described with specific examples.

図２（Ｃ）は金属部材１２である。金属部材１２は、エッチングにより凹部を形成して密閉空間３を有する第１の部材４となるが、厚さ２００μｍの銅板とすることが可能である。金属部材１２は、使用する温度で熱伝導性が１０Ｗ/ｍ2・Ｋ以上の金属が使用可能であり、銅、銅モリブデン合金、アルミニウムが好適であるが、めっきやエッチングといった加工性と伝導率の観点から、銅がさらに好適である。金属部材１２の厚さは、９μｍから１００００μｍが適しており、５０μｍから５００μｍが好適である。９μｍ未満であると、形成されるベーパーチャンバー１の密閉空間３の容積が小さくなり、作動流体を密閉空間３に封入する流路の確保が困難で、１００００μｍを超えるとベーパーチャンバーの形成時エッチングの効率が悪く生産性が著しく低下する。さらに加工性を考慮すると、５０μｍから５００μｍが好適である。FIG. 2C is a metal member 12. The metal member 12 becomes the first member 4 having a closed space 3 by forming a recess by etching, but it can be a copper plate having a thickness of 200 μm. As the metal member 12, a metal having a thermal conductivity of 10 W / m 2 · K or more at the temperature used can be used, and copper, copper molybdenum alloy, and aluminum are suitable, but workability and conductivity such as plating and etching are suitable. From this point of view, copper is more preferable. The thickness of the metal member 12 is preferably 9 μm to 10000 μm, and more preferably 50 μm to 500 μm. If it is less than 9 μm, the volume of the sealed space 3 of the vapor chamber 1 to be formed becomes small, and it is difficult to secure a flow path for enclosing the working fluid in the closed space 3. If it exceeds 10,000 μm, etching during formation of the vapor chamber is performed. It is inefficient and significantly reduces productivity. Further, considering workability, 50 μm to 500 μm is suitable.

金属部材１２は銅板を用いることが可能であるが、銅板は例えば、福田金属箔粉工業株式会社の圧延銅箔が使用できるが、本発明ではそれに限定されない。 A copper plate can be used for the metal member 12, and for example, a rolled copper foil manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd. can be used as the copper plate, but the present invention is not limited to this.

図２（Ｄ）は金属部材１２に絶縁材１３と金属箔１４を貼り合わせた図である。絶縁材１３として、例えば、日立化成ＧＥＡ−６７９の厚さ４０μｍを用いることでが可能である。絶縁材１３は、電気抵抗率が１０の１０乗Ωｍ以上であって、接着剤として機能すれば使用が可能であり、他の例として、ガラス布基材エポキシ樹脂含侵のプリプレグ、ガラス布基材ポリイミド樹脂含侵のプリプレグ、味の素ファインテクノＡＢＦシリーズ等の層間絶縁材料、株式会社カネカのアピカル等のポリイミドフィルムを用いることができる。絶縁材１３と金属箔１４の接着性を向上させるため、絶縁材１３と金属箔１４の間に接着剤を介してもよい。絶縁材１３の厚さは３μｍから２００μｍが好ましい。３μｍ未満では層間絶縁性が低下し回路の故障が起こる。２００μｍを超えると、電子部品である半導体からベーパーチャンバー１への伝熱抵抗が大きくなる。 FIG. 2D is a diagram in which the insulating material 13 and the metal foil 14 are bonded to the metal member 12. As the insulating material 13, for example, a Hitachi Kasei GEA-679 with a thickness of 40 μm can be used. The insulating material 13 can be used as long as it has an electric resistance of 10 to the 10th power Ωm or more and functions as an adhesive. As another example, a prepreg impregnated with a glass cloth base material epoxy resin and a glass cloth base. A prepreg impregnated with a polyimide resin, an interlayer insulating material such as Ajinomoto Fine-Techno ABF series, and a polyimide film such as Kaneka's Apical Co., Ltd. can be used. In order to improve the adhesiveness between the insulating material 13 and the metal foil 14, an adhesive may be interposed between the insulating material 13 and the metal foil 14. The thickness of the insulating material 13 is preferably 3 μm to 200 μm. If it is less than 3 μm, the interlayer insulation is lowered and a circuit failure occurs. If it exceeds 200 μm, the heat transfer resistance from the semiconductor, which is an electronic component, to the vapor chamber 1 increases.

金属箔１４として、三井金属鉱業株式会社の銅箔で厚さ１２μｍを用いることが可能である。金属箔１４とは膜状の金属を言う。金属箔１４は電子回路板に常用される銅箔や金属箔を用いることができ、電解銅箔、圧延銅箔、キャリア付き銅箔、樹脂付き銅箔、アルミニウム箔が例示できる。 As the metal foil 14, a copper foil manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. with a thickness of 12 μm can be used. The metal foil 14 refers to a film-like metal. As the metal foil 14, a copper foil or a metal foil commonly used for an electronic circuit board can be used, and examples thereof include an electrolytic copper foil, a rolled copper foil, a copper foil with a carrier, a copper foil with a resin, and an aluminum foil.

金属部材１２に絶縁材１３を貼り合わせる場合、必要に応じて金属部材１２の表面を前処理により清浄化する。金属部材１２が銅の場合、前処理は、酸処理やマイクロエッチング剤による化学研磨、バフ、ブラシ又はスクラブといった物理研磨を用いることができ、研磨の後には水洗、乾燥を行う。これらの処理は電子回路板製造で通常行われている処理である。また、上記の表面清浄のため前処理を行うことができるが、これ以降は前処理の記載を省略する。貼り合わせは、真空成型プレス機にて、金属部材１２、絶縁材１３及び銅箔１４を重ねて、熱及び圧力を加えながら、絶縁材１３が含む樹脂が硬化する十分な条件で行われる。真空成型プレス機ではなく、加熱ロールにより熱及び圧力を加えながら、貼り合わせすることも可能である。 When the insulating material 13 is attached to the metal member 12, the surface of the metal member 12 is cleaned by pretreatment as necessary. When the metal member 12 is copper, the pretreatment can be acid treatment, chemical polishing with a microetching agent, or physical polishing such as buffing, brushing or scrubbing, and after polishing, washing with water and drying are performed. These processes are processes usually performed in the manufacture of electronic circuit boards. Further, although the pretreatment can be performed for the above-mentioned surface cleaning, the description of the pretreatment will be omitted thereafter. The bonding is performed by stacking the metal member 12, the insulating material 13 and the copper foil 14 in a vacuum forming press machine, and applying heat and pressure under sufficient conditions to cure the resin contained in the insulating material 13. It is also possible to bond while applying heat and pressure with a heating roll instead of a vacuum forming press machine.

図２（Ｅ）は金属箔１４および絶縁材１３の断面方向に、金属部材１２に到達するビアホールを形成し、形成されるビアホールの内部に金属を充填し、回路放熱路８と電子回路板１２の形成を行った図である。ビアホールを設けるには、ビアメカニクス株式会社製レーザー穴あけ機により金属部材１２まで達するビアを開口させる。形成されるビアホールの内部に金属を充填するには、株式会社ケミトロン社製縦型めっき装置で銅めっきにより、回路板放熱路８となるビアホールに銅を充填する。形成される回路板放熱路８により、金属部材１２の銅板と回路放熱路８は銅により結合される。すなわち、電子回路板２の回路放熱路８と金属部材１２が金属により結合することにより、電子回路板２の回路放熱路８と金属部材１２により形成されるベーパーチャンバー１は一体として形成できる。金属放熱路８に充填される金属とベーパーチャンバー１は接触することとなる。 In FIG. 2E, a via hole reaching the metal member 12 is formed in the cross-sectional direction of the metal foil 14 and the insulating material 13, and the inside of the formed via hole is filled with metal, and the circuit heat dissipation path 8 and the electronic circuit plate 12 are formed. It is a figure which performed the formation of. To provide a via hole, a via is opened up to the metal member 12 by a laser hole puncher manufactured by Via Mechanics, Ltd. In order to fill the inside of the formed via hole with metal, copper is filled in the via hole to be the circuit plate heat dissipation path 8 by copper plating with a vertical plating apparatus manufactured by Chemitron Co., Ltd. The formed circuit plate heat dissipation path 8 connects the copper plate of the metal member 12 and the circuit heat dissipation path 8 with copper. That is, the circuit heat dissipation path 8 of the electronic circuit board 2 and the metal member 12 are coupled by metal, so that the circuit heat dissipation path 8 of the electronic circuit board 2 and the vapor chamber 1 formed by the metal member 12 can be integrally formed. The metal filled in the metal heat dissipation path 8 and the vapor chamber 1 come into contact with each other.

金属箔１４および絶縁材１３の断面方向に金属部材１２に到達するビアホールを形成し、形成されるビアホールの内部に金属を充填する工程は、レーザードリルによる孔開け、過マンガン酸による孔内クリーニング、孔の内面への触媒層の形成、無電解めっき、電気めっき、の順となる。これらの工程、及び工程に使用される装置及び材料は、通常の電子回路板の製造に用いられているものである。 The steps of forming a via hole reaching the metal member 12 in the cross-sectional direction of the metal foil 14 and the insulating material 13 and filling the inside of the formed via hole with metal include drilling with a laser drill, cleaning the inside of the hole with permanganic acid, and so on. The order is the formation of a catalyst layer on the inner surface of the pores, electroless plating, and electroplating. These steps, and the devices and materials used in the steps, are those used in the manufacture of ordinary electronic circuit boards.

ビアホールの形状は円形、方形、多角形、楕円形等、どのような形状でも構わない。ビアホールの断面方向の面積は０．０２ｍｍ2〜４００ｍｍ2が好ましく、さらに０．０５ｍｍ2〜５０ｍｍ2が好ましい。面積が０．０２ｍｍ2より小さいと放熱効果が小さく、またビアホールへのメッキの充填も困難になる。面積が４００ｍｍ2より大きいとはんだ接合の際、回路接続用のバンプとの熱容量のバランスが悪く安定したはんだ付けができない。また、ビアホールの断面積の合計が、電子部品の発熱面積の１／２０〜４／５が好ましく、さらには１／１０〜１／２であることが好ましい。１／２０未満では放熱速度が遅いため、電子部品の温度が上昇する。４／５を超える場合は、回路接続用のバンプのための領域を確保できなくなる。The shape of the via hole may be any shape such as a circle, a square, a polygon, and an ellipse. The cross-sectional direction of the area of the via hole is preferably 0.02mm 2 ~400mm 2, further 0.05mm 2 ~50mm 2 is preferred. If the area is smaller than 0.02 mm2, the heat dissipation effect is small, and it becomes difficult to fill the via holes with plating. If the area is larger than 400 mm 2 , the heat capacity is not well balanced with the bumps for circuit connection during soldering, and stable soldering cannot be performed. Further, the total cross-sectional area of the via hole is preferably 1/20 to 4/5, more preferably 1/10 to 1/2 of the heat generation area of the electronic component. If it is less than 1/20, the heat dissipation rate is slow, so the temperature of the electronic component rises. If it exceeds 4/5, the area for bumps for circuit connection cannot be secured.

金属箔１４はエッチングにより配線回路が形成され、図２（Ｅ）に示すように外層配線導体１０が形成される。 A wiring circuit is formed in the metal foil 14 by etching, and an outer layer wiring conductor 10 is formed as shown in FIG. 2 (E).

配線回路形成は、めっきレジスト形成、露光、現像、電気めっき、めっきレジスト剥離、シード層除去により行われる。 The wiring circuit is formed by plating resist formation, exposure, development, electroplating, plating resist peeling, and seed layer removal.

図２（Ｆ）に示すように、図２（Ｅ）の絶縁材１３の面に形成された外装配線導体１０にさらに絶縁材１３及び金属箔１４を重ね、２層及び３層或いはそれ以上の多層に配線層を重ねても構わない。 As shown in FIG. 2 (F), the insulating material 13 and the metal foil 14 are further superposed on the exterior wiring conductor 10 formed on the surface of the insulating material 13 of FIG. 2 (E), and two layers and three layers or more are superposed. The wiring layer may be stacked in multiple layers.

図２（Ｇ）は、金属部材１２に形成された電子回路板２にソルダーマスク７を形成した図である。 FIG. 2 (G) is a diagram in which a solder mask 7 is formed on an electronic circuit plate 2 formed on a metal member 12.

図３は、電子回路板２が形成された金属部材１２により、ベーパーチャンバー１を形成する実施の形態１の製造方法である。 FIG. 3 is a manufacturing method of the first embodiment in which the vapor chamber 1 is formed by the metal member 12 on which the electronic circuit plate 2 is formed.

図３（Ｈ）は、電子回路板２が形成された金属部材１２の電子回路板２が形成された反対側の面にエッチングマスク（エッチングレジストともいう）１５を形成した図である。エッチングマスク１５として、日立化成工業のフォテック膜厚４０マイクロンメートルが使用できる。ベーパーチャンバーチャンバー１の密閉空間３に作動流体を封じ込める壁となる周囲の部分と作動流体の通る通路の部分はエッチングにより形成される。まず、エッチングマスク１５を形成する金属部材１２の面に前処理を行う。前処理は、酸処理、スクラブ整面バフ研磨、ソフトエッチング、ブラシ整面の単独もしくは組み合わせが一般的であるが、金属部材１２の表面が清浄になれば、それにこだわらない。例えば、東京化工機株式会社の前処理機が使用できる。前処理を行った後、金属部材１２の面にエッチングマスク１５を形成する。 FIG. 3H is a diagram in which an etching mask (also referred to as an etching resist) 15 is formed on the surface of the metal member 12 on which the electronic circuit plate 2 is formed on the opposite side of the metal member 12 on which the electronic circuit plate 2 is formed. As the etching mask 15, Hitachi Kasei Kogyo's Fotec film thickness of 40 micrometers can be used. Vapor chamber The peripheral portion serving as a wall for containing the working fluid and the portion of the passage through which the working fluid passes are formed by etching in the closed space 3 of the chamber 1. First, the surface of the metal member 12 forming the etching mask 15 is pretreated. The pretreatment is generally acid treatment, scrubbing buffing, soft etching, or brush surface preparation alone or in combination, but if the surface of the metal member 12 is clean, it does not matter. For example, a pretreatment machine of Tokyo Kakoki Co., Ltd. can be used. After the pretreatment, the etching mask 15 is formed on the surface of the metal member 12.

エッチングマスク１５の形成方法は、写真法と印刷法が一般的である。写真法は、ドライフィルムを金属部材１２にドライフィルムラミネーターで熱圧着感光成膜を形成する方法、ローラー等により感光膜を塗布する方法等により金属部材１２の面に感光層を形成した後、感光層に保護フィルムを貼り合わせ、露光マスクを介して露光を行い、保護フィルムを剥離したのち、現像、エッチング、ドライフィルム剥離の順で行うものである。材料と装置は、例えば、ドライフィルムは、日立化成工業のフォテックシリーズが使用でき、ドライフィルムラミネーターは株式会社日立プラントメカニクス製、露光機は株式会社オーク製作所の手動露光機、現像、エッチング、ドライフィルム剥離は株式会社ケミトロンの装置が使用できるが、これらは例示でこれらに限定されない。また、エッチング液は例えば、塩化第二鉄溶液、メック株式会社ＥＸＥシリーズ、株式会社ＪＣＵのＨＥ−５００を例示できるが、これらは例示でこれらに限定されない。また、写真法は、露光マスクを使用するため、複雑な形状も形成でき、作動流体を封じ込める壁となる周囲の部分と作動流体の通る通路の部分に複雑な凹凸形状を形成できることから、ウイックを形成し易い。 As a method for forming the etching mask 15, a photographic method and a printing method are generally used. In the photographic method, a photosensitive layer is formed on the surface of the metal member 12 by a method of forming a thermoplastic photosensitive film on the metal member 12 with a dry film laminator, a method of applying a photosensitive film with a roller or the like, and then photosensitive. A protective film is attached to the layer, exposure is performed via an exposure mask, the protective film is peeled off, and then development, etching, and dry film peeling are performed in this order. For materials and equipment, for example, Hitachi Chemical Industries' Fotec series can be used for dry films, the dry film laminator is manufactured by Hitachi Plant Mechanics Co., Ltd., and the exposure machine is a manual exposure machine manufactured by Oak Manufacturing Co., Ltd., development, etching, and drying. The film peeling can be performed by the equipment of Chemitron Co., Ltd., but these are examples and are not limited to these. Further, as the etching solution, for example, ferric chloride solution, EXE series of MEC Co., Ltd., HE-500 of JCU Co., Ltd. can be exemplified, but these are examples and are not limited thereto. In addition, since the photographic method uses an exposure mask, it is possible to form a complicated shape, and it is possible to form a complicated uneven shape in the surrounding part that becomes the wall that contains the working fluid and the part of the passage through which the working fluid passes. Easy to form.

印刷法は、前処理の後、シルクスクリーン法が一般的で、エッチングインクをスクリーン印刷機とスクリーンマスクを用いて金属部材１２の面に印刷し、硬化し、エッチングマスク１５を形成するものである。現像、エッチング、剥離は写真法と同様の方法で行うことができる。 The printing method is generally a silk screen method after pretreatment, in which etching ink is printed on the surface of the metal member 12 using a screen printing machine and a screen mask and cured to form the etching mask 15. .. Development, etching, and peeling can be performed by the same method as the photographic method.

図３（Ｉ）は、金属部材１２をエッチングし密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４を形成した図である。上述のエッチング方法により、金属部材１２をエッチングすることにより、密閉空間３の一部を形成できる。さらに、ＭＥＣ社エッチボンドＣＺで当該エッチング面を粗化処理してウイックを形成する。エッチング系の粗化処理液を使いることで、第１の部材４の密閉空間３の壁となるエッチングにより形成される凹部の表面に微細な粗化面を形成でき、簡便に密閉空間３を形成する面にウイックを形成できる。前記エッチングの際は、電子回路板２は保護膜等でエッチングされない様必要に応じて、処理を行う。 FIG. 3 (I) is a diagram in which a metal member 12 is etched to form a first member 4 having a recess that becomes a closed space 3. A part of the closed space 3 can be formed by etching the metal member 12 by the above-mentioned etching method. Further, the etched surface is roughened with MEC's Etched Bond CZ to form a wick. By using an etching-based roughening treatment liquid, a fine roughened surface can be formed on the surface of the recess formed by etching, which is the wall of the closed space 3 of the first member 4, and the closed space 3 can be easily created. A wick can be formed on the surface to be formed. At the time of the etching, the electronic circuit board 2 is treated as necessary so as not to be etched by a protective film or the like.

粗面化表面の表面粗さは、平均粗さ０．２μｍ〜５μｍ、最大粗さは２０μｍ以下であることが好ましく、さらには平均粗さ０．５μｍ〜３．０μｍ、最大粗さは８μｍ以下であることが好ましい。平均粗さ０．２μｍより小さく、最大粗さは０．３μｍ小さい場合は、良好なウイックが形成できず熱伝導能力が劣りバーパーチャンバー１の機能が著しく劣る。平均粗さ５μｍより大きく、最大粗さは２０μｍより大きい場合は、ベーパーチャンバー１の底部の金属の強度が低下し液漏れ等の不良の原因になる。 The surface roughness of the roughened surface is preferably 0.2 μm to 5 μm on average, and the maximum roughness is preferably 20 μm or less, and further, the average roughness is 0.5 μm to 3.0 μm and the maximum roughness is 8 μm or less. Is preferable. When the average roughness is smaller than 0.2 μm and the maximum roughness is smaller than 0.3 μm, a good wick cannot be formed, the heat conduction capacity is poor, and the function of the barper chamber 1 is significantly inferior. If the average roughness is larger than 5 μm and the maximum roughness is larger than 20 μm, the strength of the metal at the bottom of the vapor chamber 1 decreases, which causes defects such as liquid leakage.

密閉空間３の壁となるエッチングにより形成される凹部の表面に微細な粗化面を形成することにより、ベーパーチャンバー１内に封入される作動流体が密閉空間３を形成する壁の面積が大きくなる。結果として作動流体の吸熱及び放熱の効率を高めることができる。バーパーチャンバー１を形成する密閉空間３となるの凹部を有する第１の部材４又は第２の部材１７にエッチングにより形成される凹部を微細な粗化面とすることにより、密閉空間３の表面積を大きくし、作動流体の吸熱及び放熱の効率を高めることができる。 By forming a fine roughened surface on the surface of the recess formed by etching which becomes the wall of the closed space 3, the area of the wall where the working fluid sealed in the vapor chamber 1 forms the closed space 3 becomes large. .. As a result, the efficiency of heat absorption and heat dissipation of the working fluid can be improved. The surface area of the closed space 3 is formed by forming the recess formed by etching in the first member 4 or the second member 17 having the recess that becomes the closed space 3 forming the barper chamber 1 as a fine roughened surface. It is possible to increase the efficiency of heat absorption and heat dissipation of the working fluid.

図３（Ｊ）は、エッチングマスク１５を除去した図である。エッチングマスク１５の除去は水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ溶液もしくは有機溶剤により行う。 FIG. 3J is a diagram in which the etching mask 15 is removed. The etching mask 15 is removed with an alkaline solution such as an aqueous solution of sodium hydroxide or an organic solvent.

図３（Ｋ）は、エッチングにより金属部材１２に凹部を形成した第１の部材４に接合材１６を形成した図である。接合材１６の形成は、ディスペンサーによりはんだペーストを塗布することにより行うことができる。印刷法やはんだフローにより接合材１６を形成することも可能である。接合材１６としては、はんだペーストやはんだめっき等のはんだを使用することが一般的であるが、エポキシ等の耐熱性を有する接着剤でも使用が可能である。 FIG. 3K is a diagram in which the bonding material 16 is formed on the first member 4 in which the metal member 12 has a recess formed by etching. The bonding material 16 can be formed by applying a solder paste with a dispenser. It is also possible to form the bonding material 16 by a printing method or a solder flow. As the bonding material 16, solder such as solder paste or solder plating is generally used, but a heat-resistant adhesive such as epoxy can also be used.

図３（Ｌ）は、接合材１６を介して密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４と第２の部材１７を接合し、密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４の密閉空間３を形成する面の反対側に有する電子回路板２が一体化されたベーパーチャンバー１が形成された図である。密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４と第２の部材１７の接合は、接合材１６を介して行われるが、接合材１６による接着は、リフロー装置やレーザー加熱装置やボックスオーブンが使用できる。接合材１６は、熱伝導性が良好で、ベーパーチャンバー１の作動時の内圧で破壊されないものであれば、どのようなものでも使用可能であり、はんだ又は有機系接着剤が例示できる。はんだは、一般的に用いられるＳｎＡｇＣｕ系やＳｎＰｂ等が使用できるが、低温はんだや高温はんだも使用できる。はんだ付けの方法は、手付によるもの、はんだペーストを用いてメタルマスク印刷し、リフロー炉やレーザー光による加熱によるもの、フローソルダーによるものが例示できる。接合工程において、必要に応じて治具やロボットを使って第１の部材４と第２の部材１７を密着固定することも行われる。 FIG. 3 (L) shows the first member 4 having a recessed space 3 formed by joining the first member 4 and the second member 17 having a recessed space 3 via the joining material 16. It is a figure which formed the vapor chamber 1 which integrated the electronic circuit board 2 which has on the opposite side of the surface which forms a closed space 3. The first member 4 and the second member 17 having a recessed space 3 are joined via the joining material 16, but the joining by the joining material 16 is performed by a reflow device, a laser heating device, or a box oven. Can be used. Any material can be used as long as the bonding material 16 has good thermal conductivity and is not destroyed by the internal pressure of the vapor chamber 1 during operation, and solder or an organic adhesive can be exemplified. As the solder, generally used SnAgCu type, SnPb and the like can be used, but low temperature solder and high temperature solder can also be used. Examples of the soldering method include manual soldering, metal mask printing using solder paste, heating with a reflow furnace and laser light, and a flow solder. In the joining process, the first member 4 and the second member 17 are also closely fixed by using a jig or a robot, if necessary.

接合材１６により、密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４と第２の部材１７が接合され、密閉空間３が形成される。上述のとおり、接合材１６は、密閉空間３を形成し、さらにベーパーチャンバーの動作時の内圧で破裂しない十分な強度が必要である。 The joining material 16 joins the first member 4 having a recess to be the closed space 3 and the second member 17, to form the closed space 3. As described above, the bonding material 16 needs to have sufficient strength to form a closed space 3 and not to burst due to the internal pressure during operation of the vapor chamber.

図４は、本発明の電子回路板２を有するベーパーチャンバー１に、熱源である電子部品１９を実装した例である。電子部品１９は、ベアチップ、ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＷＬＰ等と同一面に電極を持つ半導体素子又は半導体パッケージである。 FIG. 4 shows an example in which an electronic component 19 as a heat source is mounted on a vapor chamber 1 having the electronic circuit board 2 of the present invention. The electronic component 19 is a semiconductor element or a semiconductor package having electrodes on the same surface as a bare chip, BGA, CSP, WLP, or the like.

図４（Ｍ）は、電子部品１９をフリップチップ実装した図で、半導体ベアチップの外部電極と電子回路板２の電極１１は、はんだ１８で接合されている。電子回路板２の電極１１の一部には、回路板放熱路８の一つであるサーマルビアが形成されている。電子回路板２の電極１１から回路板放熱路８を経てベーパーチャンバー１への熱経路は、接続材を介さず、金属で一体となるように接続されている。電子部品１９のグランドを回路板放熱路８の形成された電子回路板２の電極１１に接続することにより、電気的にベーパーチャンバー１と同電位になるため、ベーパーチャンバー１を形成する金属からなる密閉空間３となる凹部を有する第１の部材及び第２の部材はグランドとして使用できるため、グランドの安定に寄与することができる。 FIG. 4M is a view in which the electronic component 19 is flip-chip mounted, and the external electrode of the semiconductor bare chip and the electrode 11 of the electronic circuit board 2 are joined by solder 18. A thermal via, which is one of the heat dissipation paths 8 of the circuit board, is formed in a part of the electrode 11 of the electronic circuit board 2. The heat path from the electrode 11 of the electronic circuit board 2 to the vapor chamber 1 via the heat dissipation path 8 of the circuit board is connected so as to be integrated with metal without using a connecting material. By connecting the ground of the electronic component 19 to the electrode 11 of the electronic circuit board 2 on which the circuit board heat dissipation path 8 is formed, the potential is electrically the same as that of the vapor chamber 1, and thus the ground is made of the metal forming the vapor chamber 1. Since the first member and the second member having the recesses that serve as the closed space 3 can be used as the gland, they can contribute to the stability of the gland.

図４（Ｎ）は、電子部品であるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）１９ａとワイヤーボンドにより電極１１と接続された半導体ベアチップ１９ｂを電子回路板２に実装した図である。半導体ベアチップ１９ｂの外部電極と電子回路板２の電極１１はアルミニウムワイヤーで接合されている。ワイヤーは、金線、銅線も使用される。ＣＳＰ１９ａと半導体ベアチップ１９ｂは、ともに回路板放熱路８と接続されている。回路板放熱路８は比較的大きな貫通孔により形成される金属柱状の回路板放熱路２３により形成され、電子部品１９ａ及び１９ｂがベーパーチャンバー１と接続されている。 FIG. 4N is a diagram in which a CSP (Chip Scale Package) 19a, which is an electronic component, and a semiconductor bare chip 19b connected to an electrode 11 by a wire bond are mounted on an electronic circuit board 2. The external electrode of the semiconductor bare chip 19b and the electrode 11 of the electronic circuit board 2 are joined by an aluminum wire. Gold wire and copper wire are also used as the wire. Both the CSP 19a and the semiconductor bare chip 19b are connected to the circuit plate heat dissipation path 8. The circuit plate heat dissipation path 8 is formed by a metal columnar circuit board heat dissipation path 23 formed by a relatively large through hole, and electronic components 19a and 19b are connected to the vapor chamber 1.

本発明の実施形態２に係るベーパーチャンバー１の製造方法を図５及び図６を用いて説明する。 The method for manufacturing the vapor chamber 1 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図５は本発明のベーパーチャンバー１を構成する電子回路板２の製造方法であり、金属部材１２ａに凹部を形成して密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４を得る製造方法を示す。図５(Ｏ)は、エッチングストップ層２１を有する金属部材１２ａを示し、金属部材１２ａは、金属層２９及び金属層３０の間にエッチングストップ層２１を有する。金属層２９及び金属層３０は銅であり、エッチングストップ層２１をニッケルとすることができる。金属部材１２ａは、金属層２９の一方の面にエッチングストップ層２１をメッキ又は蒸着により形成し、さらにエッチングストップ層２１に金属層３０をメッキ、スパッタリング又は蒸着により形成することにより得られる。 FIG. 5 is a manufacturing method of the electronic circuit board 2 constituting the vapor chamber 1 of the present invention, and shows a manufacturing method of forming a recess in the metal member 12a to obtain a first member 4 having a recess that becomes a closed space 3. .. FIG. 5 (O) shows a metal member 12a having an etching stop layer 21, and the metal member 12a has an etching stop layer 21 between the metal layer 29 and the metal layer 30. The metal layer 29 and the metal layer 30 are made of copper, and the etching stop layer 21 can be made of nickel. The metal member 12a is obtained by forming an etching stop layer 21 on one surface of the metal layer 29 by plating or vapor deposition, and further forming a metal layer 30 on the etching stop layer 21 by plating, sputtering or vapor deposition.

金属層２９はエッチング液によるエッチングにより凹部が形成される。エッチングによりエッチングマスク１５が形成されない金属層２９はエッチングストップ層２１まで溶出される。すなわち、エッチング液により溶出されないエッチングストップ膜２１により、溶出が止まるため、金属部材１２ａがエッチングストップ層２１の溶出面の反対側に有する金属層３０は溶出されずに残すことができる。 A recess is formed in the metal layer 29 by etching with an etching solution. The metal layer 29 on which the etching mask 15 is not formed by etching is eluted up to the etching stop layer 21. That is, since the etching stop film 21 that is not eluted by the etching solution stops the elution, the metal layer 30 that the metal member 12a has on the opposite side of the elution surface of the etching stop layer 21 can be left without being eluted.

金属層２９を溶出させた後、露出したエッチングストップ層２１にエッチングマスクを形成し、エッチング液を選択することによりエッチングストップ層２１の表面をエッチングすることができる。 After elution of the metal layer 29, an etching mask is formed on the exposed etching stop layer 21, and the surface of the etching stop layer 21 can be etched by selecting an etching solution.

金属層２９及び金属層３０はベーパーチャンバー１が使用される温度で、熱伝導率が１０Ｗ/ｍ2・Ｋ以上の金属が使用可能である。金属層２９及び金属層３０の材料としては、銅、銅モリブデン合金、アルミニウムが好適であるが、めっきやエッチングといった加工に対する適性と熱伝導率の観点から銅がさらに好適である。金属層２９および金属層３０が銅もしくは銅モリブデン合金の場合、エッチングストップ層２１は、ニッケル、アルミニウム、錫が好適である。金属層２９および金属層３０がアルミニウムの場合、エッチングストップ層２１は、銅、ニッケル、錫が好適である。As the metal layer 29 and the metal layer 30, a metal having a thermal conductivity of 10 W / m 2 · K or more can be used at the temperature at which the vapor chamber 1 is used. As the material of the metal layer 29 and the metal layer 30, copper, copper molybdenum alloy, and aluminum are suitable, but copper is more preferable from the viewpoint of suitability for processing such as plating and etching and thermal conductivity. When the metal layer 29 and the metal layer 30 are copper or copper molybdenum alloy, nickel, aluminum, or tin is suitable for the etching stop layer 21. When the metal layer 29 and the metal layer 30 are made of aluminum, copper, nickel, and tin are suitable for the etching stop layer 21.

エッチングストップ層２１の厚さは、０．１μｍ〜５μｍが好ましく、さらに０．５μｍ〜２μｍが好ましい。０．１μｍより薄いと、ピンホール等で十分なエッチングストップの機能をしない。また、５μｍを超えると、エッチングストップ層２１の除去が容易でない。 The thickness of the etching stop layer 21 is preferably 0.1 μm to 5 μm, more preferably 0.5 μm to 2 μm. If it is thinner than 0.1 μm, it does not function as a sufficient etching stop due to pinholes and the like. Further, if it exceeds 5 μm, it is not easy to remove the etching stop layer 21.

図５(Ｐ)は、金属層２９、エッチングストップ層２１及び金属層３０を有する金属部材１２ａにエッチングマスク１５を形成した図である。エッチングマスク１５は、エッチングする必要のない金属層３０には、全面に形成される。本発明の図３（Ｈ）と同様の方法で、エッチングマスク１５を形成することができる。 FIG. 5P is a diagram in which an etching mask 15 is formed on a metal member 12a having a metal layer 29, an etching stop layer 21 and a metal layer 30. The etching mask 15 is formed on the entire surface of the metal layer 30 that does not need to be etched. The etching mask 15 can be formed by the same method as in FIG. 3 (H) of the present invention.

図５(Ｑ)は、エッチングマスク１５を形成した金属層２９、エッチングストップ層２１及び金属層３０を有する金属部材１２ａをエッチングした図である。金属層２９および金属層３０が銅で、エッチングストップ層２１がニッケルの場合、金属層２９のエッチング液はアルカリエッチング液を用いると所望の処理ができる。ニッケルはアルカリエッチング液に侵されないので、ニッケルからなるエッチングストップ層２１はエッチングストップ層として機能する。アルカリエッチング液は塩化鉄エッチング液や塩化銅エッチング液よりもエッチング効率が劣る。そのため、はじめに塩化鉄エッチング液や塩化銅エッチング液でエッチングを行い、途中でアルカリエッチング液に切り替えるエッチング方法も可能である。 FIG. 5 (Q) is a diagram in which a metal member 12a having a metal layer 29, an etching stop layer 21 and a metal layer 30 on which an etching mask 15 is formed is etched. When the metal layer 29 and the metal layer 30 are made of copper and the etching stop layer 21 is made of nickel, a desired treatment can be performed by using an alkaline etching solution as the etching solution of the metal layer 29. Since nickel is not attacked by the alkaline etching solution, the etching stop layer 21 made of nickel functions as an etching stop layer. The alkaline etching solution is inferior in etching efficiency to the iron chloride etching solution and the copper chloride etching solution. Therefore, it is also possible to perform an etching method in which etching is first performed with an iron chloride etching solution or a copper chloride etching solution, and then switched to an alkaline etching solution on the way.

金属層２９を溶出させ、露出したエッチングストップ層２１を粗面化するためには、エッチングストップ層２１をエッチングしなければならない。ニッケルからなるエッチングストップ層２１は硫酸によりエッチングすることができる。硫酸に浸漬することにより、ニッケル膜を溶出することができる。硫酸はニッケルを溶解するが、銅は硫酸に不溶であるため。上述の処理が可能である。さらに、ＭＥＣ社エッチボンドＣＺ等の粗化処理液で、エッチングストップ層２１の面を粗化処理してウイックを形成することができる。エッチング系の粗化処理液を使いることで、エッチングストップ層２１を有する金属部材１２の金属層２９を溶出させた後に露出するエッチングストップ層２１の面を簡便に粗化面とし、ウイックを形成できる。粗化面の形成は、粗化めっきを用いることも可能である。 In order to elute the metal layer 29 and roughen the exposed etching stop layer 21, the etching stop layer 21 must be etched. The etching stop layer 21 made of nickel can be etched with sulfuric acid. The nickel film can be eluted by immersing in sulfuric acid. Sulfuric acid dissolves nickel, but copper is insoluble in sulfuric acid. The above processing is possible. Further, the surface of the etching stop layer 21 can be roughened with a roughening treatment liquid such as MEC Etch Bond CZ to form a wick. By using an etching-based roughening treatment liquid, the surface of the etching stop layer 21 exposed after elution of the metal layer 29 of the metal member 12 having the etching stop layer 21 is easily used as a roughened surface to form a wick. can. Roughening plating can also be used to form the roughened surface.

図５(Ｒ)はエッチングマスクを除去し、形成された第１の部材４を示す。 FIG. 5 (R) shows the first member 4 formed by removing the etching mask.

本発明の実施形態３に係るベーパーチャンバー１の製造方法を図６に示す。 FIG. 6 shows a method for manufacturing the vapor chamber 1 according to the third embodiment of the present invention.

図６(Ｓ)は、金属層２９ａ、開口２２を有するエッチングストップ層２１ａ及び金属層３０ａを有する金属部材１２ｂの断面構造図である。エッチングストップ層２１aは部分的に開口２２があり、開口２２にエッチング液が３０ａに到達した場合、開口２２からエッチングが進み、エッチング液が侵入する金属層３０ａの開口２２の面をエッチングにより凹部２４とすることができる。さらに、凹部２４と粗面化処理と組み合わせて、良好なウイックを形成することができる。 FIG. 6S is a cross-sectional structural view of a metal member 12b having a metal layer 29a, an etching stop layer 21a having an opening 22, and a metal layer 30a. The etching stop layer 21a has an opening 22 partially, and when the etching solution reaches 30a in the opening 22, etching proceeds from the opening 22 and the surface of the opening 22 of the metal layer 30a in which the etching solution invades is etched into the recess 24. Can be. Further, a good wick can be formed by combining the concave portion 24 and the roughening treatment.

金属部材１２ｂは、金属層２９ａの一方の面にメッキ又は蒸着によりエッチングストップ層２１ａを形成し、エッチングストップ層２１ａの開口部２２以外の部分にエッチングマスクを形成したのち、エッチングを行い、開口部２２を形成したのち、金属層３０ａをメッキにより形成することにより得られる。 In the metal member 12b, an etching stop layer 21a is formed on one surface of the metal layer 29a by plating or vapor deposition, an etching mask is formed on a portion of the etching stop layer 21a other than the opening 22, and then etching is performed to form the opening. It is obtained by forming the metal layer 30a by plating after forming 22.

金属層２９ａ層が溶出して露出したエッチングストップ層２１ａの面、は図５（Ｑ）に示したのと同様に粗化面とすることができる。 The surface of the etching stop layer 21a exposed by elution of the metal layer 29a can be a roughened surface in the same manner as shown in FIG. 5 (Q).

図６(Ｓ)は、金属層２９ａ、開口２２を有するエッチングストップ層２１ａ及び金属層３０ａを有する金属部材１２ｂの断面を示す。 FIG. 6S shows a cross section of a metal member 12b having a metal layer 29a, an etching stop layer 21a having an opening 22, and a metal layer 30a.

図６（Ｔ）は、金属層２９ａ、開口２２を有するエッチングストップ層２１ａ及び金属層３０ａを有する金属部材１２ｂに図６（Ｓ）に示すようなエッチングマスク１５を形成し、エッチングし、エッチングマスク１５を除去し、金属層２９ａの一部が溶出し、凹部が形成されることにより得られる密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４ｂの平面図である。 FIG. 6 (T) shows an etching mask 15 formed on a metal member 12b having a metal layer 29a, an etching stop layer 21a having an opening 22 and a metal layer 30a, and etched to obtain an etching mask. 15 is a plan view of a first member 4b having a recess that becomes a closed space 3 obtained by removing 15 and eluting a part of the metal layer 29a to form a recess.

金属部材１２ｂをエッチングすることにより金属部材１２ｂに凹部を形成させるが、金属部材１２ｂの中央部に金属部材１２ｂの周辺に形成するエッチングマスク１５と分離させたエッチングマスク１５ａを形成することにより、得られる密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４ｂの凹部の中央部に金属層２９ａの島２０を形成することができる。金属層２９ａの島２０を形成することにより、作動流体の液化及び気化が行われる箇所を隔てる壁を設けることができ、液状の作動流体と気体状の作動流体が混合せずに、吸熱および放熱をスムーズに行うことができる。 A recess is formed in the metal member 12b by etching the metal member 12b, but it can be obtained by forming an etching mask 15a separated from the etching mask 15 formed around the metal member 12b in the central portion of the metal member 12b. The island 20 of the metal layer 29a can be formed in the central portion of the recess of the first member 4b having the recess that becomes the sealed space 3 to be formed. By forming the island 20 of the metal layer 29a, it is possible to provide a wall separating the places where the working fluid is liquefied and vaporized, and heat absorption and heat dissipation without mixing the liquid working fluid and the gaseous working fluid. Can be done smoothly.

図６（Ｕ）は、金属層２９ａ、開口２２を有するエッチングストップ層２１ａ及び金属層３０ａを有する金属部材１２ｂに図６（Ｓ）に示すようなエッチングマスク１５を形成し、エッチングし、エッチングマスク１５を除去し、金属層２９ａの一部が溶出し、凹部が形成されることにより得られる密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４ｂの断面構造図である。 6 (U) shows that an etching mask 15 as shown in FIG. 6 (S) is formed on a metal layer 29a, an etching stop layer 21a having an opening 22, and a metal member 12b having a metal layer 30a, and the etching mask is etched. 15 is a cross-sectional structure view of a first member 4b having a recess that becomes a closed space 3 obtained by removing 15 and eluting a part of the metal layer 29a to form a recess.

エッチングストップ層２１ａに形成される開口２２の金属は、エッチング液により溶出し、金属層３０ａの一部も溶出する。開口２２の形状は、凹部２４の底面の深さを一定にするため、円形が望ましい。金属層３０ａの厚さＴに対して、開口２２の開口径は、Ｔ／５〜Ｔが好適で、さらにＴ/３〜Ｔ/２が好ましい。 The metal of the opening 22 formed in the etching stop layer 21a is eluted by the etching solution, and a part of the metal layer 30a is also eluted. The shape of the opening 22 is preferably circular in order to make the depth of the bottom surface of the recess 24 constant. The opening diameter of the opening 22 is preferably T / 5 to T, more preferably T / 3 to T / 2, with respect to the thickness T of the metal layer 30a.

図６（Ｖ）は、開口２２に接する金属層３０ａの一部がエッチングにより溶出した状態を示す密閉空間３となる凹部を有する第1の部材４ｂの部分拡大図である。金属層３０ａに形成された凹部２４の表面を粗化処理することにより、第１の部材４ｂは、開口部２２に接する金属層３０ａに形成された凹部２４と金属層３０ａに形成された凹部２４の面に形成されたと粗化面を組み合わせた、表面積の大きなウイックを有することができる。 FIG. 6V is a partially enlarged view of the first member 4b having a recess as a closed space 3 showing a state in which a part of the metal layer 30a in contact with the opening 22 is eluted by etching. By roughening the surface of the recess 24 formed in the metal layer 30a, the first member 4b has the recess 24 formed in the metal layer 30a in contact with the opening 22 and the recess 24 formed in the metal layer 30a. It is possible to have a wick with a large surface area, which is a combination of the surface formed on the surface and the roughened surface.

図７は、本発明の実施の形態に係る実施の形態４に係るベーパーチャンバーの密閉空間の形成方法を示す。 FIG. 7 shows a method of forming a closed space of the vapor chamber according to the fourth embodiment according to the embodiment of the present invention.

図７（Ｗ）は金属層２９、開口２２を有するエッチングストップ層２１ａ、金属層３０ｂ、エッチングストップ層２１及び金属層３０を有する金属部材１２ｃの断面構造図である。金属部材１２ｃは金属部材１２及び金属部材１２ａで述べた方法を組み合わせることにより得られる。開口２２を有するエッチングストップ層２１ａに、さらにエッチングストップ層２１を追加することにより、実施の形態３よりも精密な開口部２２に接する金属層３０ｂに形成された凹部２４ａを形成することができる。エッチングストップ層２１および２１ａはニッケル、金属層２９、３０ｂ及び３０は銅により第１の部材１２ｃを構成することも可能である。 FIG. 7W is a cross-sectional structural view of a metal member 12c having a metal layer 29, an etching stop layer 21a having an opening 22, a metal layer 30b, an etching stop layer 21, and a metal layer 30. The metal member 12c is obtained by combining the methods described in the metal member 12 and the metal member 12a. By further adding the etching stop layer 21 to the etching stop layer 21a having the opening 22, it is possible to form the recess 24a formed in the metal layer 30b in contact with the opening 22 which is more precise than in the third embodiment. The etching stop layers 21 and 21a may be made of nickel, and the metal layers 29, 30b and 30 may be made of copper to form the first member 12c.

図７（Ｘ）は、開口２２を有するエッチングストップ層２１ａに接する金属層３０ｂのすべてが溶出され、エッチングストップ層２１が露出している状態を示す。金属部材１２ｃをエッチングし、密閉空間３となる凹部が形成され、形成された凹部を有する第１の部材４ｃの凹部の底面の一部を図７（Ｘ）に示す。開口２２を有するエッチングストップ層２１ａの下層にさらにエッチングストップ層２１を設けることにより、開口２２を有するエッチングストップ層２１ａの開口形状や開口径に関わらず、エッチングを確実に止めることができる。 FIG. 7X shows a state in which all of the metal layer 30b in contact with the etching stop layer 21a having the opening 22 is eluted and the etching stop layer 21 is exposed. FIG. 7 (X) shows a part of the bottom surface of the recess of the first member 4c having the recess formed by etching the metal member 12c to form the recess to be the closed space 3. By further providing the etching stop layer 21 under the etching stop layer 21a having the opening 22, etching can be reliably stopped regardless of the opening shape and the opening diameter of the etching stop layer 21a having the opening 22.

第１の部材４ｃの開口部２２に接する金属層３０ｂに形成された凹部２４ａ及び露出したエッチングストップ層２１の面は粗面化処理により粗化面とすることができる。 The surfaces of the recess 24a formed in the metal layer 30b in contact with the opening 22 of the first member 4c and the exposed etching stop layer 21 can be roughened by roughening treatment.

図７（Ｙ）は、図７（Ｘ）のエッチングストップ層２１ａ及び２１をエッチングにより溶出させ、除去した状態を示す。 図７（Ｘ）に示す第１の部材１２ｃに形成される凹部の底面を図７（Ｙ）に示す底面とすることにより、表面積をさらに大きくすることができる。 FIG. 7 (Y) shows a state in which the etching stop layers 21a and 21 of FIG. 7 (X) are eluted and removed by etching. The surface area can be further increased by using the bottom surface of the recess formed in the first member 12c shown in FIG. 7 (X) as the bottom surface shown in FIG. 7 (Y).

図８は、実施の形態３で説明した金属層の島２０を有する第１の部材４ｂと、金属層の島２０を有しておらず、他の部分は第１の部材４ｂと同一の第２の部材１７ａを形成し、密閉空間３となる凹部を有する第１の部材４ｂと密閉空間３となる凹部を有する第２の部材１７ａを接合材１６により接合し、形成されたベーパーチャンバー１を示す。第２の部材１７は、図３（Ｌ）に示すように板状であっても、図８に示すようにエッチングにより凹部２４が形成された第２の部材１７ａであっても構わない。さらに、密閉空間３を形成する面の反対側に電子回路板２が形成されていても構わない。 FIG. 8 shows the first member 4b having the metal layer island 20 described in the third embodiment and the first member 4b having no metal layer island 20 and having the same other parts as the first member 4b. The vapor chamber 1 formed by forming the member 17a of 2 and joining the first member 4b having a recess to be a closed space 3 and the second member 17a having a recess to be a closed space 3 with a joining material 16 is formed. show. The second member 17 may be plate-shaped as shown in FIG. 3 (L), or may be a second member 17a in which the recess 24 is formed by etching as shown in FIG. Further, the electronic circuit board 2 may be formed on the opposite side of the surface forming the closed space 3.

ベーパーチャンバー１に作動液を充填する方法は、はヒートパイプや他のベーパーチャンバーと同様の一般的な方法ある。必要に応じて冷却しながら充填口から作動流体を注入し、充填口を物理的につぶし、さらにはんだ付けやろう付け、溶接等で封止するものである。充填口は第１の部材もしくは第２の部材に設けてもよいし、第１の部材と第２の部材両方に形成しても構わない。 The method of filling the vapor chamber 1 with the hydraulic fluid is a general method similar to that of the heat pipe or other vapor chambers. When necessary, the working fluid is injected from the filling port while cooling, the filling port is physically crushed, and the filling port is further sealed by soldering, brazing, welding, or the like. The filling port may be provided on the first member or the second member, or may be formed on both the first member and the second member.

１：ベーパーチャンバー
２：電子回路板
３：密閉空間
４：第１の部材
７：ソルダーマスク
８：回路放熱路
９：層間接続のためのビアホール
１０：外層配線導体
１１：電極
１２：金属部材
１３：絶縁材
１４:金属箔
１５：エッチングマスク
１６：接合材
１７：第２の部材
１８：はんだ
１９：電子部品
２０：金属層の島
２１：エッチングストップ層
２２：開口
２３：金属柱状の回路放熱路
２９：金属層
３０：金属層1: Vapor chamber 2: Electronic circuit board 3: Sealed space 4: First member 7: Solder mask 8: Circuit heat dissipation path 9: Via hole for interlayer connection 10: Outer layer wiring conductor 11: Electrode 12: Metal member 13: Insulation material 14: Metal foil 15: Etching mask 16: Joining material 17: Second member 18: Solder 19: Electronic component 20: Metal layer island 21: Etching stop layer 22: Opening 23: Metal columnar circuit heat dissipation path 29 : Metal layer 30: Metal layer

Claims (14)

金属からなる第１の部材と、当該第１の部材と作動流体が封入される密閉空間を形成する金属からなる第２の部材とを備えるベーパーチャンバーであって、
前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材はエッチングにより形成された凹部を有し、当該凹部の前記エッチングにより形成される面が微細な粗化面を有することを特徴とするベーパーチャンバー。A vapor chamber including a first member made of metal and a second member made of metal forming a closed space in which the first member and a working fluid are enclosed.
The first member, the second member, or the first member and the second member have recesses formed by etching, and the surface formed by the etching of the recess has a fine roughened surface. A vapor chamber characterized by having. 請求項１に記載のベーパーチャンバーにおいて、
前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材は前記密閉空間を形成する面の反対側の面に電子回路板を有することを特徴とするベーパーチャンバー。In the vapor chamber according to claim 1,
A vapor chamber characterized in that the first member, the second member, or the first member and the second member have an electronic circuit board on a surface opposite to a surface forming the enclosed space. 請求項２に記載のベーパーチャンバーにおいて、
前記電子回路板は回路板放熱路を有することを特徴とするベーパーチャンバー。In the vapor chamber according to claim 2,
The electronic circuit board is a vapor chamber characterized by having a circuit board heat dissipation path. 請求項３に記載のベーパーチャンバーにおいて、
前記回路板放熱路は、前記電子回路板の断面方向に形成されるビアホールの内部に金属が充填されていることを特徴とするベーパーチャンバー。In the vapor chamber according to claim 3,
The circuit board heat dissipation path is a vapor chamber characterized in that the inside of a via hole formed in the cross-sectional direction of the electronic circuit board is filled with metal. 請求項４に記載のベーパーチャンバーにおいて、
前記回路板放熱路の少なくとも１つが前記電子回路板に接続される電子部品に接触していることを特徴とするベーパーチャンバー。In the vapor chamber according to claim 4,
A vapor chamber characterized in that at least one of the circuit board heat dissipation paths is in contact with an electronic component connected to the electronic circuit board. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のベーパーチャンバーにおいて、
前記エッチングされる面の前記エッチングされる層の下側にエッチングストップ層を有することを特徴とするベーパーチャンバー。In the vapor chamber according to any one of claims 1 to 5.
A vapor chamber comprising an etching stop layer below the etched layer on the etched surface. 請求項６に記載のベーパーチャンバーにおいて、
前記エッチングストップ層の一部に前記エッチングストップ層を設けず、前記エッチングにより前記エッチングストップ層が設けられない部分に前記エッチングにより形成される面が微細な粗化面を有することを特徴とするベーパーチャンバー。In the vapor chamber according to claim 6,
A vapor characterized in that the etching stop layer is not provided in a part of the etching stop layer, and the surface formed by the etching has a fine roughened surface in a portion where the etching stop layer is not provided by the etching. Chamber. 金属からなる第１の部材と、金属からなる第２の部材とを接合することにより作動流体が封入される密閉空間を形成するベーパーチャンバーの製造方法であって、
前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材をエッチングすることにより密閉空間を形成する凹部を形成し、当該凹部の面を微細な粗化面とすることを特徴とするベーパーチャンバーの製造方法。A method for manufacturing a vapor chamber, which forms a closed space in which a working fluid is enclosed by joining a first member made of metal and a second member made of metal.
A recess forming a closed space is formed by etching the first member, the second member, or the first member and the second member, and the surface of the recess is made into a fine roughened surface. A method for manufacturing a vapor chamber. 請求項８に記載のベーパーチャンバーの製造方法において、
前記第１の部材若しくは前記第２の部材又は前記第１の部材及び第２の部材は前記密閉空間を形成する面の反対側の面に電子回路板を設けることを特徴とするベーパーチャンバー。In the method for manufacturing a vapor chamber according to claim 8,
The vapor chamber, wherein the first member, the second member, or the first member and the second member are provided with an electronic circuit board on a surface opposite to a surface forming the enclosed space. 請求項９に記載のベーパーチャンバーの製造方法において、
前記電子回路板に回路板放熱路を設けることを特徴とするベーパーチャンバーの製造方法。In the method for manufacturing a vapor chamber according to claim 9,
A method for manufacturing a vapor chamber, which comprises providing a circuit board heat dissipation path on the electronic circuit board. 請求項１０に記載のベーパーチャンバーにおいて、
前記回路板放熱路は、前記電子回路板の断面方向にビアホールを形成し、当該ビアホールの内部に金属を充填することにより設けることを特徴とするベーパーチャンバーの製造方法。In the vapor chamber according to claim 10.
A method for manufacturing a vapor chamber, wherein the circuit plate heat dissipation path is provided by forming a via hole in the cross-sectional direction of the electronic circuit plate and filling the inside of the via hole with metal. 請求項１１に記載のベーパーチャンバーの製造方法において、
前記回路板放熱路の少なくとも１つを前記電子回路板に接続される電子部品に接触させることを特徴とするベーパーチャンバーの製造方法。In the method for manufacturing a vapor chamber according to claim 11,
A method for manufacturing a vapor chamber, which comprises contacting at least one of the circuit board heat dissipation paths with an electronic component connected to the electronic circuit board. 請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載のベーパーチャンバーの製造方法において、
前記エッチングされる面の前記エッチングされる層の下側にエッチングストップ層を設けることを特徴とするベーパーチャンバーの製造方法。The method for manufacturing a vapor chamber according to any one of claims 8 to 12.
A method for manufacturing a vapor chamber, which comprises providing an etching stop layer under the etched layer on the surface to be etched. 請求項１３に記載のベーパーチャンバーの製造方法において、
前記エッチングストップ層の一部に前記エッチングストップ層を設けず、前記エッチングストップ層に接する層を前記エッチングにより除去し、前記エッチングストップ層に開口を設け、開口面に前記エッチングにより微細な粗化面を形成することを特徴とするベーパーチャンバーの製造方法。In the method for manufacturing a vapor chamber according to claim 13,
The etching stop layer is not provided in a part of the etching stop layer, the layer in contact with the etching stop layer is removed by the etching, an opening is provided in the etching stop layer, and the opening surface is a finely roughened surface by the etching. A method for manufacturing a vapor chamber, which comprises forming a vapor chamber.
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