KR20220020571A - Vapor chamber with expanded heat dissipation surface area and manufacturing method thereof - Google Patents

Vapor chamber with expanded heat dissipation surface area and manufacturing method thereof Download PDF

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KR20220020571A
KR20220020571A KR1020200101043A KR20200101043A KR20220020571A KR 20220020571 A KR20220020571 A KR 20220020571A KR 1020200101043 A KR1020200101043 A KR 1020200101043A KR 20200101043 A KR20200101043 A KR 20200101043A KR 20220020571 A KR20220020571 A KR 20220020571A
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Abstract

The vapor chamber (100) of the invention dissipates heat generated from a heat source of an applied product in a vacuum state using a phase change principle of a heat transfer medium, and comprises a heat dissipation coating layer (150) having an expanded heat dissipation surface area on a surface of a vapor chamber in which the heat dissipation coating layer (150) comprises a thermally conductive material evenly distributed. Therefore, the present invention is capable of having an advantage of further improving a convective heat dissipation and radiation heat dissipation efficiency.

Description

확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버 및 그 제조방법{Vapor chamber with expanded heat dissipation surface area and manufacturing method thereof}Vapor chamber with expanded heat dissipation surface area and manufacturing method thereof

이 발명은 진공상태에서 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 방열하는 베이퍼챔버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방열성능이 부족하거나 방열성능을 더욱 향상시키기 위해 방열 표면적을 확대하여 대류방열과 복사방열 효율을 더욱 향상시키는 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vapor chamber that dissipates heat using the phase change principle of a heat transfer medium in a vacuum state, and more particularly, it has insufficient heat dissipation performance or expands the heat dissipation surface area to further improve heat dissipation performance to improve convective heat dissipation and radiative heat dissipation efficiency. It relates to a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area and a method for manufacturing the same.

일반적으로 히트파이프는 은, 구리, 알루미늄 등의 고열전도성 금속에 비해 열전도성이 우수하여 컴퓨터의 CPU와 같이 특정 위치의 발열부를 냉각시키거나, 특정 열을 회수하고자 하는 경우 등 다양한 분야에서 유용하게 적용되고 있다. 이러한 히트파이프는 스테인리스, 구리, 알루미늄 등과 같은 금속소재로 형성된 관형태의 하우징과, 하우징의 내부에 수용되는 작동유체로 구성된다. In general, heat pipes have superior thermal conductivity compared to high thermal conductivity metals such as silver, copper, and aluminum, so they are usefully applied in various fields such as cooling a heating part in a specific location such as a computer's CPU or recovering specific heat. is becoming Such a heat pipe is composed of a tubular housing formed of a metal material such as stainless steel, copper, aluminum, or the like, and a working fluid accommodated in the housing.

따라서, 하우징의 일측에서 열을 가하면, 해당 가열부의 내부 공간에서 작동유체가 증발되고, 증발된 증기는 열이 가해지지 않는 타측으로 신속히 이동하여 응축됨으로써, 가열부(증발부)의 열이 잠열(latent heat) 형태로 응축부에 전달되도록 하는 역할을 한다. Therefore, when heat is applied from one side of the housing, the working fluid is evaporated in the inner space of the heating unit, and the evaporated steam rapidly moves to the other side to which heat is not applied and condensed, so that the heat of the heating unit (evaporation unit) is converted into latent heat ( It serves to transfer to the condensing unit in the form of latent heat.

또한, 하우징의 내부에는 하우징의 내면으로부터 소정길이 돌출된 판형의 윅(wick)이 형성된다. 따라서, 하우징에서 타측으로 이동하여 응축된 작동유체는 윅에 접촉되고, 이에 의해 발생되는 모세관력에 의해 다시 가열부로 되돌아가게 된다. 즉, 히트파이프는 상기와 같은 열수송 사이클을 무한 반복함으로써 방열기능을 수행하게 된다.In addition, a plate-shaped wick protruding a predetermined length from the inner surface of the housing is formed inside the housing. Accordingly, the working fluid condensed by moving from the housing to the other side comes into contact with the wick, and returns to the heating unit again by the capillary force generated thereby. That is, the heat pipe performs the heat dissipation function by infinitely repeating the heat transport cycle as described above.

한편, 최근에는 각종 전자 제품들이 고성능화, 고화질화 및/또는 박막화됨에 따라 많은 열이 발생한다. 따라서, 이에 대응할 수 있는 새로운 개념의 히트파이프가 요구되고 있다.On the other hand, recently, as various electronic products have high performance, high quality, and/or thin film, a lot of heat is generated. Accordingly, there is a demand for a heat pipe of a new concept capable of responding to this.

국내 특허등록 제2047933호에는 "박막 플레이트형 히트파이프 및 그 제조방법"에 대해 공개되어 있다. 이 공개기술의 박막 플레이트형 히트파이프는 내부에 기화된 작동유체가 이동하는 공간이 형성된 상판과 내부에 엠보싱 마이크로 그루브(embossing micro groove)가 형성된 하판이 접합되어 이루어지고 진공상태의 수용공간을 구비하는 본체와, 수용공간에 주입되는 작동유체를 포함하여 구성된다.Domestic Patent Registration No. 2047933 discloses "thin-film plate-type heat pipe and its manufacturing method". The thin-film plate-type heat pipe of this open technology is made by bonding an upper plate having a space for vaporized working fluid to move therein and a lower plate having an embossing micro groove formed therein, and having a vacuum storage space. It is configured to include a body and a working fluid injected into the accommodation space.

이러한 박막 플레이트형 히트파이프는 내부에 엠보싱 마이크로 그루브 구조의 모세관을 형성함으로써, 작동유체의 순환이 용이하여 방열효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 하지만, 적용 제품에 따라 방열성능이 부족하거나 방열성능을 더욱 향상시키고자 하는 제품까지 적용하는데 한계가 있다.This thin-film plate-type heat pipe has the advantage of increasing heat dissipation efficiency by facilitating circulation of the working fluid by forming a capillary having an embossed micro-groove structure therein. However, depending on the applied product, the heat dissipation performance is insufficient or there is a limit to the application to the product for which the heat dissipation performance is to be further improved.

특허등록 제2047933호Patent Registration No. 2047933

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 진공상태에서 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 방열하되, 방열성능이 부족하거나 방열성능을 더욱 향상시키기 위해 방열 표면적을 확대하여 대류방열과 복사방열 효율을 더욱 향상시키는 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, this invention was developed to solve the problems of the prior art as described above, and it dissipates heat by using the phase change principle of the heat transfer medium in a vacuum state, but the heat dissipation performance is insufficient or the heat dissipation surface area is reduced to further improve the heat dissipation performance. An object of the present invention is to provide a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area, which further improves convective heat dissipation and radiative heat dissipation efficiency by expanding, and a method for manufacturing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명의 베이퍼챔버는 적용 제품의 열원에서 발생하는 열을 진공상태에서 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 방열하는 것으로서, 상기 베이퍼챔버의 표면에 확대된 방열 표면적을 갖는 방열 코팅층을 포함하며, 상기 방열 코팅층은 골고루 분포하는 열전도성 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다. The vapor chamber of this invention for achieving the above object dissipates heat generated from the heat source of the applied product using the phase change principle of the heat transfer medium in a vacuum state, and has an enlarged heat dissipation surface area on the surface of the vapor chamber It includes a heat dissipation coating layer, wherein the heat dissipation coating layer is characterized in that it comprises a thermally conductive material evenly distributed.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 방열 코팅층은 상기 열전도성 소재가 골고루 분포하는 제1 코팅층과, 상기 제1 코팅층의 표면을 임의 형태로 레이저 형상가공하여 표면적을 확대한 표면적 확대패턴, 및 상기 표면적 확대패턴의 표면에 코팅되며 상기 열전도성 소재가 분포하는 제2 코팅층을 포함할 수 있다. In addition, according to the present invention, the heat dissipation coating layer includes a first coating layer in which the thermally conductive material is uniformly distributed, a surface area enlargement pattern in which the surface area is enlarged by laser-shaping the surface of the first coating layer in an arbitrary shape, and the surface area expansion It is coated on the surface of the pattern and may include a second coating layer in which the thermally conductive material is distributed.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 베이퍼챔버는 밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하며 적용 제품의 열원을 지지하거나 밀착되기 위한 접촉면을 갖는 외형수단과, 상기 외형수단의 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체와, 상기 외형수단의 일측 내측면에 일측 표면이 밀착되어 열전달 매체를 중력의 역방향으로 끌어올려 응축 및 증발이 가능하도록 하는 시트, 및 상기 시트의 타측 표면 및 상기 외형수단의 타측 내측면에 각각 밀착되는 메쉬부재를 포함할 수 있다.In addition, according to this invention, the vapor chamber is sealed to form an internal space in a vacuum state, and an external means having a contact surface for supporting or closely adhering to the heat source of the applied product, and a partial space in the internal space of the external means is filled. A heat transfer medium, a sheet in which one surface is in close contact with the inner surface of one side of the outer means to raise the heat transfer medium in the opposite direction of gravity to enable condensation and evaporation, and the other surface of the sheet and the other inner surface of the outer means It may include a mesh member that is in close contact with each other.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명의 베이퍼챔버의 제조방법은, 상기 베이퍼챔버의 표면에 열전도성 소재가 골고루 혼합된 코팅액으로 코팅하여 제1 코팅층을 형성하는 단계와, 상기 제1 코팅층의 표면을 임의 형태로 레이저 형상가공하여 표면적을 확대한 표면적 확대패턴을 형성하는 단계, 및 상기 표면적 확대패턴의 표면에 상기 열전도성 소재가 골고루 혼합된 코팅액으로 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The manufacturing method of the vapor chamber of this invention for achieving the above object comprises the steps of forming a first coating layer by coating the surface of the vapor chamber with a coating solution in which a thermally conductive material is uniformly mixed, and the surface of the first coating layer Forming a surface area enlarged pattern with an enlarged surface area by laser shape processing in an arbitrary shape, and forming a second coating layer by coating the surface of the surface area enlarged pattern with a coating solution in which the thermally conductive material is evenly mixed. characterized in that

또한, 이 발명에 따르면, 상기 베이퍼챔버는 밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하며 적용 제품의 열원을 지지하거나 밀착되기 위한 접촉면을 갖는 외형수단과, 상기 외형수단의 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체와, 상기 외형수단의 일측 내측면에 일측 표면이 밀착되어 열전달 매체를 중력의 역방향으로 끌어올려 응축 및 증발이 가능하도록 하는 시트, 및 상기 시트의 타측 표면 및 상기 외형수단의 타측 내측면에 각각 밀착되는 메쉬부재를 포함할 수 있다. In addition, according to this invention, the vapor chamber is sealed to form an internal space in a vacuum state, and an external means having a contact surface for supporting or closely adhering to the heat source of the applied product, and a partial space in the internal space of the external means is filled. A heat transfer medium, a sheet in which one surface is in close contact with the inner surface of one side of the outer means to raise the heat transfer medium in the opposite direction of gravity to enable condensation and evaporation, and the other surface of the sheet and the other inner surface of the outer means It may include a mesh member that is in close contact with each other.

이 발명은 진공상태에서 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 방열하되, 방열성능이 부족하거나 방열성능을 더욱 향상시키기 위해 확대된 방열 표면적을 갖는 방열 코팅층을 베이퍼챔버의 표면에 구비함으로써, 대류방열과 복사방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.This invention dissipates heat using the phase change principle of a heat transfer medium in a vacuum state, but lacks heat dissipation performance or provides a heat dissipation coating layer having an enlarged heat dissipation surface area to further improve heat dissipation performance on the surface of the vapor chamber. There is an advantage that can further improve the heat dissipation efficiency.

도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버의 구성관계를 도시한 분해 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 베이퍼챔버의 평면도이고,
도 3은 도 2에 도시된 베이퍼챔버의 표면에 대한 확대 단면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 방열 코팅층의 형성과정을 나타낸 개략도이며,
도 5는 이 발명의 다른 실시예에 따른 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버의 구성관계를 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing the configuration of a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a plan view of the vapor chamber shown in Figure 1,
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the surface of the vapor chamber shown in Figure 2,
Figure 4 is a schematic view showing the process of forming the heat dissipation coating layer shown in Figure 3,
5 is an exploded perspective view illustrating the configuration of a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area according to another embodiment of the present invention.

이하, 이 발명에 따른 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 이 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이 실시예는 이 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and to completely convey the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to inform you.

도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버의 구성관계를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 베이퍼챔버의 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 베이퍼챔버의 표면에 대한 확대 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 방열 코팅층의 형성과정을 나타낸 개략도이며, 도 5는 이 발명의 다른 실시예에 따른 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버의 구성관계를 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a configuration relationship of a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the vapor chamber shown in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. It is an enlarged cross-sectional view of the surface of the vapor chamber, FIG. 4 is a schematic view showing the formation process of the heat dissipation coating layer shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a configuration of a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area according to another embodiment of the present invention It is an exploded perspective view showing the relationship.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버(100)(이하, "베이퍼챔버"라 함)는 밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하며 적용 제품의 열원(발열소자, 발열체)을 지지하거나 밀착되기 위한 접촉면을 갖는 외형수단(110)과, 외형수단(110)의 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체(도시안됨)와, 외형수단(110)의 일측 내측면에 일측 표면이 밀착되어 열전달 매체를 중력의 역방향으로 끌어올려 응축 및 증발이 가능하도록 하는 시트(120), 및 시트(120)의 타측 표면 및 외형수단(110)의 타측 내측면에 각각 밀착되는 메쉬부재(130)를 포함하여 구성된다.1 to 5, the vapor chamber 100 (hereinafter, referred to as “vapor chamber”) having an enlarged heat dissipation surface area according to this embodiment is sealed to form an internal space in a vacuum state, and the applied product An external means 110 having a contact surface for supporting or closely adhering to a heat source (heating element, heating element) of the external means 110, a heat transfer medium (not shown) filled in a portion of the inner space of the external means 110, and the external means 110 ), the other inner surface of the sheet 120, the other surface of the sheet 120 and the outer means 110, which is in close contact with the inner surface of one side of the sheet 120 to raise the heat transfer medium in the opposite direction of gravity to enable condensation and evaporation It is configured to include a mesh member 130 that is in close contact with each other.

상기 외형수단(110)은 2개의 외형부재(111, 115)를 이용해 진공상태의 내부공간을 갖도록 밀봉하여 구성하되, 2개의 외형부재(111, 115) 중에서 적어도 어느 한 쪽의 외형부재(111)의 표면에 적용 제품의 열원을 지지하거나 밀착되기 위한 접촉면(112)을 갖도록 구성된다. 여기서, 접촉면(112)은 도 5와 같이 외형부재의 다른 부분과 동일 평면상에 위치하거나, 도 1 및 도 2와 같이 다른 부분보다 돌출되는 형태로 구성하면 된다. 예를 들어, 접촉면(112)을 돌출되게 형성함에 따라, 돌출 두께에 대응하는 넓은 내부공간이 외형수단(110)에 형성될 경우에는 별도의 지지부재(140)를 추가로 더 구비하여 넓은 내부공간이 진공시에 무너지지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.The external means 110 is configured by sealing to have an internal space in a vacuum state using two external members 111 and 115, but at least one external member 111 among the two external members 111 and 115. It is configured to have a contact surface 112 for supporting or adhering to the heat source of the applied product on the surface of the. Here, the contact surface 112 may be located on the same plane as other parts of the outer member as shown in FIG. 5 or may be configured to protrude from other parts as shown in FIGS. 1 and 2 . For example, as the contact surface 112 is formed to protrude, when a large inner space corresponding to the protruding thickness is formed in the outer means 110, a separate support member 140 is additionally provided to provide a wide inner space. It is preferable to configure so as not to collapse during this vacuum.

또한, 외형수단(110)은 2개의 외형부재(111, 115)의 내부에 진공시 함몰을 방지하기 위한 엠보싱부를 갖도록 구성하거나, 다른 부품과 체결 고정을 위한 다수개의 구멍을 갖도록 구성할 수도 있다. 따라서, 이 실시예의 외형수단(110)은 진공상태에서 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 열원에서 발생하는 열을 방열하도록 구성할 수 있으면, 적용 제품에 따라 다양한 형태, 구조 및 구성관계를 가지든 모두 적용이 가능하다.In addition, the outer means 110 may be configured to have an embossing portion for preventing depression during vacuum on the inside of the two outer members 111 and 115, or to have a plurality of holes for fastening and fixing with other parts. Therefore, if the external means 110 of this embodiment can be configured to dissipate heat generated from a heat source using the phase change principle of the heat transfer medium in a vacuum state, whether it has various shapes, structures, and constitutional relationships depending on the applied product. applicable.

한편, 2개의 외형부재(111, 115)는 스테인리스 재질로 각각 구성되어 테두리를 따라 서로 간에 용접함으로써 일체화된다. 여기서, 용접방법으로는 아르곤 용접, 레이저 용접 또는 플라즈마 용접을 이용할 수 있다.On the other hand, the two outer members (111, 115) are each made of a stainless material and are integrated by welding each other along the edge. Here, as the welding method, argon welding, laser welding, or plasma welding may be used.

시트(120)는 외형수단(110)의 일측 내측면에 일측 표면이 밀착되어 열전달 매체를 중력의 역방향으로 끌어올려 응축 및 증발이 가능하도록 하는 것으로서, 접촉면(112)을 비롯한 그 테두리의 일정 영역까지 덮을 수 있는 너비를 갖는다. 더 구체적으로는 응축 및 증발을 위한 모든 영역을 덮을 수 있는 너비의 시트(120)를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 시트(120)는 열전달 매체에 대한 고흡수성, 열전달 매체와 반응하지 않는 내화학성, 및 열전달 매체를 중력의 역방향으로 끌어올리는 모세관력을 가져야 한다.The sheet 120 has one surface in close contact with the inner surface of one side of the external means 110 to raise the heat transfer medium in the opposite direction of gravity to enable condensation and evaporation, and to a certain area of the rim including the contact surface 112 . wide enough to cover. More specifically, it is preferable to use a sheet 120 having a width that can cover all areas for condensation and evaporation. The sheet 120 should have high absorbency to the heat transfer medium, chemical resistance that does not react with the heat transfer medium, and capillary force that lifts the heat transfer medium in the opposite direction of gravity.

또한, 시트(120)는 보다 효율적인 모세관력을 가지도록 다수의 구멍을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 이 실시예에서 시트(120)는 열전달 매체에 대한 흡수성 및 모세관력의 우수성이 확인된 무기물, 유기물 또는 무기물과 유기물의 혼합 시트를 이용할 수 있다.In addition, the sheet 120 preferably has a plurality of holes to have a more efficient capillary force. Meanwhile, in this embodiment, the sheet 120 may use an inorganic material, an organic material, or a mixed sheet of an inorganic material and an organic material, which has been confirmed to have excellent absorbency and capillary force for a heat transfer medium.

메쉬부재(130)는 시트(120)의 타측 표면 및 외형수단(110)의 타측 내측면에 각각 밀착되어 시트(120)를 고정함과 더불어, 외부로 열을 방출함에 따라 응축된 열전달 매체가 시트(120)를 따라 열원의 증발부 쪽으로 원활하게 이동할 수 있도록 하는 통로를 제공하는 역할을 한다. 따라서, 메쉬부재(130)는 시트(120)와 동일한 너비로 구성된다. 이러한 메쉬부재(130)는 그물망 구조이면서 고강도, 내부식성이 우수한 STS 304, 316, 430 재질을 이용하는 것이 바람직하다.The mesh member 130 is in close contact with the other surface of the sheet 120 and the other inner surface of the outer means 110, respectively, to fix the sheet 120, and the heat transfer medium condensed as the heat is emitted to the outside is the sheet Along 120 , it serves to provide a passage for smoothly moving toward the evaporation part of the heat source. Accordingly, the mesh member 130 is configured to have the same width as the sheet 120 . The mesh member 130 is preferably made of STS 304, 316, or 430 material having a mesh structure and excellent high strength and corrosion resistance.

열전달 매체는 외형수단(110)의 내부공간의 일부 공간에 삽입되는 것으로서, 열원의 증발부에서 발생되는 열을 흡수하여 증발되어, 외부 공기와 접촉하는 외형부재의 응축부에서 대기와 열교환하여 열을 방출하고, 증기상태에서 다시 액체상태로 응축되어 증발부로 이동한다. 따라서, 열전달 매체는 상기와 같은 조건을 만족하는 매체를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 열전달 매체로 순수를 이용할 수 있다.The heat transfer medium is inserted into a partial space of the inner space of the external means 110, is evaporated by absorbing heat generated in the evaporator of the heat source, and exchanges heat with the atmosphere in the condensing part of the external member in contact with external air to heat the heat. It is discharged and condensed from vapor state to liquid state again and moves to the evaporator. Therefore, it is preferable to use a medium that satisfies the above conditions as the heat transfer medium. For example, pure water may be used as the heat transfer medium.

한편, 외형수단(110)의 내부공간의 일부 공간에 열전달 매체를 삽입함에 있어서는, 외형부재의 일측에 구멍을 천공하고, 이 천공구멍에 열전달 매체를 주입할 수 있는 동관을 용접(브레이징)하고, 연결된 동관을 통해 열전달 매체를 주입하면 된다. 그리고, 이렇게 열전달 매체가 주입되면, 열전달 매체를 냉각시킨 후 동관을 통해 강제배기를 진공펌프로 가한 후 동관을 밀봉하고 상온에서 공냉시킴으로써, 그 내부가 일정 진공도를 갖게 된다.On the other hand, in inserting the heat transfer medium into a partial space of the inner space of the outer means 110, a hole is drilled on one side of the outer member, and a copper tube into which the heat transfer medium can be injected is welded (brazed) to the hole, The heat transfer medium is injected through the connected copper tube. And, when the heat transfer medium is injected in this way, after cooling the heat transfer medium, forced exhaust through the copper tube is applied by a vacuum pump, the copper tube is sealed and air cooled at room temperature, so that the inside has a certain degree of vacuum.

상기와 같이 구성된 이 실시예의 베이퍼챔버(100)의 방열 메커니즘은 적용 제품의 열원과 밀착하는 외형부재의 접촉면(112)이 주요 증발부가 되고 외부 공기와 접촉하는 접촉면(112) 이외의 부분이 응축부가 된다. 즉, 증발부에서 열이 유입되면 내부가 진공상태로 이루어져 있어 열전달 매체가 일정 온도에서 증발하여 증기상태로 변하여 포화상태에 도달하면, 증기가 내부의 공극을 따라 이동하여 대기와 열교환하여 열을 방출하고 증기상태에서 다시 액체상태로 응축된다. 응축된 열전달 매체는 시트(120)로 흡수된다. 한편, 시트(120)로 흡수된 열전달 매체는 증발부가 위치하는 시트(120)를 따라 중력방향으로 이동한 후, 상술한 동일 과정의 반복을 통해 열을 외부로 방출한다.In the heat dissipation mechanism of the vapor chamber 100 of this embodiment configured as described above, the contact surface 112 of the outer member in close contact with the heat source of the applied product is the main evaporation portion, and the portion other than the contact surface 112 in contact with the outside air is the condensing portion do. That is, when heat is introduced from the evaporator, the inside is in a vacuum state, so when the heat transfer medium evaporates at a certain temperature and changes to a vapor state to reach a saturated state, the vapor moves along the internal voids and heat exchanges with the atmosphere to release heat and condensed from vapor to liquid again. The condensed heat transfer medium is absorbed into the sheet 120 . On the other hand, the heat transfer medium absorbed by the sheet 120 moves in the direction of gravity along the sheet 120 where the evaporator is located, and then discharges heat to the outside through the repetition of the same process described above.

이 실시예의 베이퍼챔버(100)는 내부공간이 진공상태를 가짐에 따라 열전달 매체가 낮은 온도에서 증발과 응축을 반복하여 적용 제품의 열원에서 생성되는 열을 보다 효율적으로 방출할 수가 있다. 또한, 이 실시예의 베이퍼챔버(100)는 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 방열하는 것으로서, 상변화에 따른 기압차에 의해 발생하는 대류를 통해 열확산이 발생하여 보다 빠른 속도로 적용 제품의 열원에서 발생하는 열을 빼앗아 효율적인 방열이 가능하다.The vapor chamber 100 of this embodiment can more efficiently dissipate heat generated from the heat source of the applied product by repeating evaporation and condensation at a low temperature of the heat transfer medium as the internal space has a vacuum state. In addition, the vapor chamber 100 of this embodiment dissipates heat using the phase change principle of the heat transfer medium, and thermal diffusion occurs through convection generated by the atmospheric pressure difference according to the phase change, resulting in a faster rate from the heat source of the applied product Efficient heat dissipation is possible by taking away heat.

그런데, 적용 제품에 따라 방열성능이 부족하거나 방열성능을 더욱 향상시킬 필요성이 있다. 한편, 방열성능을 향상시키기 위한 방법으로는 베이퍼챔버의 방열 표면적을 넓히거나, 팬 등을 이용해 원활한 대류가 가능하도록 하거나, 대기온도를 낮추는 방안 등이 있다. 그런데, 대류 또는 대기온도에 따른 방열성능은 외부요인을 통해 제어가 가능하지만, 방열 표면적은 베이퍼챔버의 설계나 구성변경을 통해 제어가 가능하다.However, depending on the applied product, the heat dissipation performance is insufficient or there is a need to further improve the heat dissipation performance. Meanwhile, as a method for improving the heat dissipation performance, there is a method of increasing the heat dissipation surface area of the vapor chamber, enabling smooth convection using a fan or the like, or lowering the air temperature. However, the heat dissipation performance according to convection or atmospheric temperature can be controlled through external factors, but the heat dissipation surface area can be controlled by changing the design or configuration of the vapor chamber.

따라서, 이 실시예에서는 베이퍼챔버의 설계나 구성변경을 통한 방열 표면적의 확대를 통해 방열성능을 향상시키도록 구성한 것이다. 한편, 이 실시예의 외형수단(110)은 베이퍼챔버(100)의 특성을 고려해 스테인리스 소재를 이용하는데, 스테인리스 소재는 열전도율이 알루미늄이나 구리에 비해 상대적으로 낮다. 그로 인해, 적용 제품의 열원에서 발생하는 열을 스테인리스 소재 자체의 성질을 이용해 방열하는데 한계가 있다. 또한, 스테인리스 소재는 알루미늄이나 구리에 비해 강도가 우수하기 때문에, 표면을 가공하여 방열 표면적을 확대하는데 많은 시간과 비용이 소요되는 등의 여러 어려움이 있다.Therefore, in this embodiment, the heat dissipation performance is improved through the expansion of the heat dissipation surface area through the design or configuration change of the vapor chamber. On the other hand, the external means 110 of this embodiment uses a stainless material in consideration of the characteristics of the vapor chamber 100, the stainless material has a relatively low thermal conductivity compared to aluminum or copper. Therefore, there is a limit in dissipating heat generated from the heat source of the applied product using the properties of the stainless material itself. In addition, since the stainless material has superior strength compared to aluminum or copper, there are various difficulties such as processing the surface to increase the heat dissipation surface area, and it takes a lot of time and money.

이에, 이 실시예에서는 외형수단(110)의 표면에 확대된 방열 표면적을 갖는 방열 코팅층(150)을 갖도록 구성한 것이다. 여기서, 방열 코팅층(150)은 다음과 같은 순서에 따라 외형수단(110)의 표면에 형성한다. 이 실시예의 방열 코팅층(150)은 베이퍼챔버(100)가 완성된 이후에, 방열 표면적을 확대하기 위해 외형수단(110)의 표면에 1차 코팅, 레이저 형상가공 및 2차 코팅하는 과정을 수행해 완성한다.Accordingly, in this embodiment, it is configured to have the heat dissipation coating layer 150 having an enlarged heat dissipation surface area on the surface of the outer shape means 110 . Here, the heat dissipation coating layer 150 is formed on the surface of the external means 110 in the following order. After the vapor chamber 100 is completed, the heat dissipation coating layer 150 of this embodiment is completed by performing the process of primary coating, laser shape processing and secondary coating on the surface of the external means 110 in order to enlarge the heat dissipation surface area. do.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 구체적으로는, 제1 단계로 외형수단(110)의 표면을 코팅액(필러)으로 1차 코팅한다(제1 코팅층(151) 형성). 여기서, 코팅액은 카본, 알루미나, 질화알루미늄 등의 열전도성 소재를 우레탄이나 아크릴 등의 혼합액에 골고루 혼합해 구성한 것을 사용한다. 이러한 코팅액을 외형수단(110)의 표면에 코팅만 하더라도 코팅하지 않는 경우에 비해 대략 5~8% 정도의 방열성능이 향상된다. 즉, 코팅층을 구성하는 열전도성 소재에 의해 방열 표면적이 확대됨에 따라 방열성능이 향상되는 것이다. 그런데, 코팅액에 혼합되는 열전도성 소재는 마이크로 및/또는 나노 크기를 갖기 때문에, 방열 표면적을 확대하는데 한계가 있다.3 and 4, specifically, in a first step, the surface of the external means 110 is first coated with a coating solution (filler) (first coating layer 151 is formed). Here, as the coating solution, a thermally conductive material such as carbon, alumina, or aluminum nitride is uniformly mixed with a mixed solution such as urethane or acryl to be used. Even if such a coating solution is coated on the surface of the external means 110, the heat dissipation performance is improved by about 5 to 8% compared to the case where the coating is not performed. That is, the heat dissipation performance is improved as the heat dissipation surface area is expanded by the thermally conductive material constituting the coating layer. However, since the thermally conductive material mixed in the coating solution has a micro and/or nano size, there is a limit in expanding the heat dissipation surface area.

그래서, 제2 단계로 제1 코팅층(151)의 표면을 레이저 형상가공하여 표면적을 확대한 표면적 확대패턴(152)을 형성한다. 여기서, 형상가공은 표면적을 확대할 수 있는 다양한 형태로 수행하면 된다. 예를 들어, 수직, 수평, 사선방향 등의 다수개의 일자 형상, 다양한 격자 형상, 중첩되는 원형이나 타원형 형상 등 다양한 형태로 구현이 가능하다. 즉, 베이퍼챔버(100)가 적용되는 제품의 사양이나 외형수단의 두께, 크기 및/또는 면적에 따라 다양한 형태로 구현이 가능하다.Therefore, in a second step, the surface of the first coating layer 151 is laser-processed to form a surface area enlarged pattern 152 with an enlarged surface area. Here, the shape processing may be performed in various forms capable of enlarging the surface area. For example, it is possible to implement in various forms such as a plurality of straight shapes such as vertical, horizontal, and oblique directions, various lattice shapes, and overlapping circular or oval shapes. That is, the vapor chamber 100 can be implemented in various forms according to the specifications of the product to which it is applied or the thickness, size and/or area of the external means.

그런데, 이러한 제2 단계의 레이저 형상가공에 의해 형성된 표면적 확대패턴(152)에 의해 표면적을 확대할 수는 있지만, 제1 코팅층(151)을 구성하는 일부분의 열전도성 소재가 제거됨에 따라 제1 코팅층(151)이 형성된 때와 비교해 방열성능이 향상되지는 않는다.However, although the surface area can be enlarged by the surface area enlargement pattern 152 formed by the laser shaping of the second step, as a portion of the thermally conductive material constituting the first coating layer 151 is removed, the first coating layer The heat dissipation performance is not improved compared to when (151) was formed.

그래서, 제3 단계로 표면적 확대패턴(152)의 표면을 제1 단계의 코팅액(필러)으로 2차 코팅하여 제2 코팅층(153)을 형성함으로써, 최종적인 방열 코팅층(150)이 형성된다. 따라서, 이 실시예의 방열 코팅층(150)은 상기와 같은 제1 코팅층(151), 표면적 확대패턴(152), 및 제2 코팅층(153)으로 구성된다. 이러한 방열 코팅층(150)을 형성할 경우에는 외형수단(110)을 코팅하지 않는 경우에 비해 대략 10~12% 정도의 방열성능이 향상된다. 즉, 확대된 방열 표면적을 갖는 방열 코팅층(150)을 베이퍼챔버(100)의 표면에 구비함으로써, 방열 효율을 더욱 향상시킬 수가 있다. Thus, in the third step, the second coating layer 153 is formed by secondary coating the surface of the surface area enlarged pattern 152 with the coating solution (filler) of the first step, thereby forming the final heat dissipation coating layer 150 . Accordingly, the heat dissipation coating layer 150 of this embodiment is composed of the first coating layer 151 , the surface area enlarged pattern 152 , and the second coating layer 153 as described above. When the heat dissipation coating layer 150 is formed, the heat dissipation performance is improved by about 10 to 12% compared to the case where the outer means 110 is not coated. That is, by providing the heat dissipation coating layer 150 having an enlarged heat dissipation surface area on the surface of the vapor chamber 100 , heat dissipation efficiency can be further improved.

이상에서 이 발명의 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버 및 그 제조방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이다. 따라서, 이 발명이 상기에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 그러한 변형예 또는 수정예들 또한 이 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.In the above, the description of the vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area of the present invention and a method for manufacturing the same has been described along with the accompanying drawings, but this is an exemplary description of the best embodiment of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention, such modifications Examples or modifications will also fall within the scope of the claims of this invention.

100 : 베이퍼챔버 110 : 외형수단
111, 115 : 외형부재 112 : 접촉면
120 : 시트 130 : 메쉬부재
140 : 지지부재 150 : 방열 코팅층
151 : 제1 코팅층 152 : 표면적 확대패턴
153 : 제2 코팅층100: vapor chamber 110: external means
111, 115: external member 112: contact surface
120: sheet 130: mesh member
140: support member 150: heat dissipation coating layer
151: first coating layer 152: surface area enlarged pattern
153: second coating layer

Claims (5)

적용 제품의 열원에서 발생하는 열을 진공상태에서 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 방열하는 베이퍼챔버에 있어서,
상기 베이퍼챔버의 표면에 확대된 방열 표면적을 갖는 방열 코팅층을 포함하며,
상기 방열 코팅층은 골고루 분포하는 열전도성 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버. In the vapor chamber that radiates heat generated from the heat source of the applied product in a vacuum state using the phase change principle of the heat transfer medium,
and a heat dissipation coating layer having an enlarged heat dissipation surface area on the surface of the vapor chamber,
The heat dissipation coating layer is a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area, characterized in that it comprises a thermally conductive material evenly distributed. 청구항 1에 있어서,
상기 방열 코팅층은 상기 열전도성 소재가 골고루 분포하는 제1 코팅층과, 상기 제1 코팅층의 표면을 임의 형태로 레이저 형상가공하여 표면적을 확대한 표면적 확대패턴, 및 상기 표면적 확대패턴의 표면에 코팅되며 상기 열전도성 소재가 분포하는 제2 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버.The method according to claim 1,
The heat dissipation coating layer includes a first coating layer in which the thermally conductive material is evenly distributed, a surface area enlarged pattern in which the surface area of the first coating layer is laser-processed in an arbitrary shape, and the surface area enlarged pattern is coated on the surface of the A vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area, characterized in that it comprises a second coating layer in which a thermally conductive material is distributed. 청구항 1에 있어서,
상기 베이퍼챔버는 밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하며 적용 제품의 열원을 지지하거나 밀착되기 위한 접촉면을 갖는 외형수단과, 상기 외형수단의 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체와, 상기 외형수단의 일측 내측면에 일측 표면이 밀착되어 열전달 매체를 중력의 역방향으로 끌어올려 응축 및 증발이 가능하도록 하는 시트, 및 상기 시트의 타측 표면 및 상기 외형수단의 타측 내측면에 각각 밀착되는 메쉬부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버. The method according to claim 1,
The vapor chamber is sealed to form an internal space in a vacuum state, and an external means having a contact surface for supporting or closely adhering to a heat source of an applied product, a heat transfer medium filled in a portion of the internal space of the external means, and the external means; A sheet in which one surface is in close contact with one inner surface of one side to raise the heat transfer medium in the opposite direction of gravity to enable condensation and evaporation, and a mesh member that is in close contact with the other surface of the sheet and the other inner surface of the outer means, respectively Vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area, characterized in that. 적용 제품의 열원에서 발생하는 열을 진공상태에서 열전달 매체의 상변화 원리를 이용해 방열하는 베이퍼챔버의 제조방법에 있어서,
상기 베이퍼챔버의 표면에 열전도성 소재가 골고루 혼합된 코팅액으로 코팅하여 제1 코팅층을 형성하는 단계와, 상기 제1 코팅층의 표면을 임의 형태로 레이저 형상가공하여 표면적을 확대한 표면적 확대패턴을 형성하는 단계, 및 상기 표면적 확대패턴의 표면에 상기 열전도성 소재가 골고루 혼합된 코팅액으로 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버의 제조방법. In a vapor chamber manufacturing method that radiates heat generated from a heat source of an applied product in a vacuum state using the phase change principle of a heat transfer medium,
Forming a first coating layer by coating the surface of the vapor chamber with a coating solution in which a thermally conductive material is uniformly mixed; and coating the surface of the surface area enlarged pattern with a coating solution in which the thermally conductive material is uniformly mixed to form a second coating layer. 청구항 4에 있어서,
상기 베이퍼챔버는 밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하며 적용 제품의 열원을 지지하거나 밀착되기 위한 접촉면을 갖는 외형수단과, 상기 외형수단의 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체와, 상기 외형수단의 일측 내측면에 일측 표면이 밀착되어 열전달 매체를 중력의 역방향으로 끌어올려 응축 및 증발이 가능하도록 하는 시트, 및 상기 시트의 타측 표면 및 상기 외형수단의 타측 내측면에 각각 밀착되는 메쉬부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 확대된 방열 표면적을 갖는 베이퍼챔버의 제조방법.5. The method according to claim 4,
The vapor chamber is sealed to form an internal space in a vacuum state, and an external means having a contact surface for supporting or closely adhering to a heat source of an applied product, a heat transfer medium filled in a portion of the internal space of the external means, and the external means; A sheet in which one surface is in close contact with one inner surface of one side to raise the heat transfer medium in the opposite direction of gravity to enable condensation and evaporation, and a mesh member that is in close contact with the other surface of the sheet and the other inner surface of the outer means, respectively Method of manufacturing a vapor chamber having an enlarged heat dissipation surface area, characterized in that.
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