JP2021014936A - Vapor chamber and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

To provide a vapor chamber allowing a liquid-phase working fluid to flow easily.SOLUTION: A vapor chamber 1 includes a container C, a working fluid sealed in the container, and a wick body 30 sealed in the container and formed of a porous material. The wick body includes a plate-shaped base 31, and a plurality of protrusions 32 upwardly protruded from the base. The inner side of the protrusions and a portion positioned under the protrusions of the base are filled with the porous material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ベーパーチャンバーおよび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 and a method for manufacturing a vapor chamber.

従来から、特許文献1に示されるように、コンテナの内部に作動流体および多孔質のウイック体が封入された構成のベーパーチャンバーが知られている。特許文献1では、ウイック体が中空の突起部を有しており、突起部の内側の空間を作動流体の蒸気流路として用いている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1, a vapor chamber having a structure in which a working fluid and a porous wick body are sealed inside a container has been known. In Patent Document 1, the wick body has a hollow protrusion, and the space inside the protrusion is used as a vapor flow path for the working fluid.

特開2018−204841号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-204841

特許文献1のように突起部が中空であると、ウイック体の内部を液相の作動流体が流動するときに、中空になっている部分を迂回する必要が生じるため、流動の効率が低下する。 If the protrusion is hollow as in Patent Document 1, when the working fluid of the liquid phase flows inside the wick body, it is necessary to bypass the hollow portion, so that the flow efficiency is lowered. ..

本発明はこのような事情を考慮してなされ、液相の作動流体を流動しやすくしたベーパーチャンバーを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vapor chamber in which a working fluid in a liquid phase can easily flow.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様に係るベーパーチャンバーは、互いに接合されたトッププレートおよびボトムプレートを有するコンテナと、前記コンテナの内部に封入された作動流体と、前記コンテナの内部に封入され、多孔質材により形成されたウイック体と、を備え、前記ウイック体は、板状のベース部と、前記ベース部から上側に向けて突出した複数の凸部と、を有し、前記複数の凸部の内側および前記ベース部のうち前記複数の凸部の下側に位置する部分が前記多孔質材によって満たされている。 In order to solve the above problems, the vapor chamber according to the first aspect of the present invention includes a container having a top plate and a bottom plate joined to each other, a working fluid sealed inside the container, and the container. A wick body enclosed inside and formed of a porous material is provided, and the wick body has a plate-shaped base portion and a plurality of convex portions protruding upward from the base portion. The inside of the plurality of convex portions and the portion of the base portion located below the plurality of convex portions are filled with the porous material.

上記第1の態様によれば、複数の凸部の内側およびベース部のうち複数の凸部の下側に位置する部分が多孔質材によって満たされている。このため、例えば凸部の内側が空洞である場合と比較し、ウイック体の内部において液相の作動流体を流動しやすくすることができる。 According to the first aspect, the inside of the plurality of convex portions and the portion of the base portion located below the plurality of convex portions are filled with the porous material. Therefore, as compared with the case where the inside of the convex portion is hollow, for example, the working fluid of the liquid phase can be easily flowed inside the wick body.

ここで、前記ウイック体のうち、平面視において前記凸部が位置する部分を領域A1とし、平面視において前記凸部が位置していない部分を領域A2とするとき、前記領域A1における平均気孔率は前記領域A2における平均気孔率よりも大きく、前記領域A2における平均細孔径は前記領域A1における平均細孔径よりも小さくてもよい。 Here, when the portion of the wick body in which the convex portion is located is defined as the region A1 and the portion in which the convex portion is not located in the plan view is defined as the region A2, the average porosity in the region A1 is defined. May be larger than the average porosity in the region A2, and the average pore diameter in the region A2 may be smaller than the average pore diameter in the region A1.

また、前記多孔質材は、メッシュ材および焼結された粉末材を含んでいてもよい。 Further, the porous material may include a mesh material and a sintered powder material.

本発明の第2の態様に係るベーパーチャンバーの製造方法は、多孔質材によって形成されたシート材を2つのローラの間に挟んで圧縮することで、板状のベース部と、前記ベース部から上側に向けて突出した複数の凸部と、を有するウイック体を形成し、前記ウイック体および作動流体をコンテナの内部に封入する。 In the method for manufacturing a vapor chamber according to a second aspect of the present invention, a sheet material formed of a porous material is sandwiched between two rollers and compressed to form a plate-shaped base portion and the base portion. A wick body having a plurality of convex portions protruding upward is formed, and the wick body and the working fluid are sealed inside the container.

上記第2の態様によれば、複数の凸部の内側およびベース部のうち複数の凸部の下側に位置する部分が多孔質材によって満たされたウイック体を、低コストかつ安定して製造することができる。 According to the second aspect, a wick body in which the inner part of the plurality of convex portions and the portion of the base portion located below the plurality of convex portions is filled with a porous material can be stably produced at low cost. can do.

本発明の上記態様によれば、液相の作動流体を流動しやすくしたベーパーチャンバーを提供することができる。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a vapor chamber in which the working fluid of the liquid phase is easily flowed.

本実施形態に係るベーパーチャンバーの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the vapor chamber which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るベーパーチャンバの、図1のII−II線における断面矢視図である。It is sectional drawing of the vapor chamber which concerns on this embodiment in line II-II of FIG. 図2のウイック体を金型によって製造する場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the wick body of FIG. 2 is manufactured by a mold. 図2のウイック体を2つのローラによって製造する場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the wick body of FIG. 2 is manufactured by two rollers. 図2のウイック体を2つのローラおよびプレートによって製造する場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the wick body of FIG. 2 is manufactured by two rollers and a plate.

以下、本実施形態のベーパーチャンバーについて図面に基づいて説明する。
図1に示すように、ベーパーチャンバー1は、コンテナCと、ウイック体30と、を備えている。コンテナCは、互いに接合されたトッププレート10およびボトムプレート20を有している。コンテナCは、中空の直方体状に形成されている。コンテナCの内部に、ウイック体30および作動流体(不図示)が封入されている。ウイック体30は、多孔質材によって形成されている。液相の作動流体は、ウイック体30が有する細孔に含浸しており、細孔が生じさせる毛管力によって、ウイック体30内を流動する。なお、コンテナCの形状は、中空であれば、適宜変更してもよい。
Hereinafter, the vapor chamber of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vapor chamber 1 includes a container C and a wick body 30. Container C has a top plate 10 and a bottom plate 20 joined to each other. The container C is formed in a hollow rectangular parallelepiped shape. A wick body 30 and a working fluid (not shown) are enclosed inside the container C. The wick body 30 is formed of a porous material. The working fluid of the liquid phase impregnates the pores of the wick body 30 and flows in the wick body 30 due to the capillary force generated by the pores. The shape of the container C may be changed as appropriate as long as it is hollow.

ベーパーチャンバー1は、作動流体の潜熱を利用して熱を輸送および拡散させ、熱源を冷却するための熱輸送素子である。作動流体は、相変化が可能な周知の熱輸送媒体であって、コンテナC内で液相と気相とに相変化する。例えば、作動流体として、水(純水)やアルコールやアンモニア等を採用できる。コンテナCの材質は、特に限定されないが、例えば銅を好適に用いることができる。 The vapor chamber 1 is a heat transport element for transporting and diffusing heat by utilizing the latent heat of the working fluid to cool the heat source. The working fluid is a well-known heat transport medium capable of changing the phase, and undergoes a phase change between a liquid phase and a gas phase in the container C. For example, water (pure water), alcohol, ammonia, or the like can be adopted as the working fluid. The material of the container C is not particularly limited, but for example, copper can be preferably used.

ベーパーチャンバー1は、熱源(例えばCPU)に接触または隣接した位置に配置される。ベーパーチャンバー1のうち、熱源に近い部分は作動流体の蒸発部として機能し、熱源から遠い部分は作動流体の凝縮部として機能する。蒸発部では熱源から熱を受け取ることで液相の作動流体が蒸発する。蒸発した作動流体は、ウイック体30の表面とコンテナCの内面との間の隙間(以下、蒸気流路という)を通じて、蒸発部から拡散するように流動する。拡散した気相の作動流体は、熱源から離れた部分(凝縮部)において、コンテナCを介して外気などに熱を奪われて凝縮する。 The vapor chamber 1 is arranged at a position in contact with or adjacent to a heat source (for example, a CPU). The portion of the vapor chamber 1 near the heat source functions as an evaporation part of the working fluid, and the portion far from the heat source functions as a condensing part of the working fluid. In the evaporation section, the working fluid in the liquid phase evaporates by receiving heat from the heat source. The evaporated working fluid flows so as to diffuse from the evaporated portion through a gap (hereinafter referred to as a steam flow path) between the surface of the wick body 30 and the inner surface of the container C. The diffused working fluid of the gas phase is condensed by being deprived of heat by the outside air or the like via the container C in a portion (condensing portion) away from the heat source.

凝縮した作動流体は、ウイック体30の細孔が生じさせる毛管力によって、蒸発部に向けて流動する。蒸発部において、液相の作動流体は再び熱を受け取って蒸発する。このような作用を繰り返すことで、ベーパーチャンバー1は、熱源の熱を継続して輸送および消散させることができる。 The condensed working fluid flows toward the evaporation part by the capillary force generated by the pores of the wick body 30. In the evaporation section, the working fluid in the liquid phase receives heat again and evaporates. By repeating such an action, the vapor chamber 1 can continuously transport and dissipate the heat of the heat source.

コンテナCの厚みは、特に限定されないが、例えば0.4mm程度である。このように、コンテナCの上下方向における厚みを極めて小さくすることで、ベーパーチャンバー1を携帯電話などの電子機器に内蔵させることができる。ベーパーチャンバー1を電子機器に内蔵させた場合、例えばCPUが発する熱を輸送および消散させて、CPUを冷却することができる。 The thickness of the container C is not particularly limited, but is, for example, about 0.4 mm. By making the thickness of the container C in the vertical direction extremely small in this way, the vapor chamber 1 can be incorporated in an electronic device such as a mobile phone. When the vapor chamber 1 is built in an electronic device, for example, the heat generated by the CPU can be transported and dissipated to cool the CPU.

(方向定義)
本実施形態では、トッププレート10とボトムプレート20とが対向する方向を上下方向Zという。上下方向Zにおいて、トッププレート10側を上側、ボトムプレート20側を下側という。上下方向Zから見ることを平面視という。また、上下方向Zに直交する一方向を前後方向Xといい、上下方向Zおよび前後方向Xの双方に直交する方向を左右方向Yという。
(Direction definition)
In the present embodiment, the direction in which the top plate 10 and the bottom plate 20 face each other is referred to as the vertical direction Z. In the vertical direction Z, the top plate 10 side is referred to as the upper side, and the bottom plate 20 side is referred to as the lower side. Viewing from the vertical direction Z is called plan view. Further, one direction orthogonal to the vertical direction Z is referred to as a front-rear direction X, and a direction orthogonal to both the vertical direction Z and the front-rear direction X is referred to as a horizontal direction Y.

トッププレート10は、上板部11と、上側壁部12と、を有している。上板部11は、上下方向Zに直交する平面に延在している。上板部11は、平面視において、前後方向Xよりも左右方向Yに長い長方形状に形成されている。上側壁部12は、上板部11の外周縁から下側に向けて延びている。 The top plate 10 has an upper plate portion 11 and an upper side wall portion 12. The upper plate portion 11 extends in a plane orthogonal to the vertical direction Z. The upper plate portion 11 is formed in a rectangular shape that is longer in the left-right direction Y than in the front-rear direction X in a plan view. The upper side wall portion 12 extends downward from the outer peripheral edge of the upper plate portion 11.

ボトムプレート20は、下板部21と、下側壁部22と、を有している。下板部21は、上下方向Zに直交する平面に延在している。下板部21は、平面視において、前後方向Xよりも左右方向Yに長い長方形状に形成されている。下側壁部22は、下板部21の外周縁から上側に向けて延びている。 The bottom plate 20 has a lower plate portion 21 and a lower side wall portion 22. The lower plate portion 21 extends in a plane orthogonal to the vertical direction Z. The lower plate portion 21 is formed in a rectangular shape that is longer in the left-right direction Y than in the front-rear direction X in a plan view. The lower side wall portion 22 extends upward from the outer peripheral edge of the lower plate portion 21.

上板部11と下板部21とは、上下方向Zにおいて間隔を空けて対向している。図2に示すように、上側壁部12と下側壁部22とは、上下方向Zにおいて対向しており、接合材Jによって互いに接合されている。接合の方法としては、ロウ付け、銀による拡散接合、レーザ溶接などを用いることができる。ロウ付けを採用する場合、接合材Jはロウ材であり、銀による拡散接合を用いる場合、接合材Jは銀である。なお、例えばトッププレート10およびボトムプレート20を同じ材質で形成し、両者を拡散接合させる場合には、接合材Jは不要である。すなわち、接合材Jは設けられていなくてもよい。 The upper plate portion 11 and the lower plate portion 21 face each other with a gap in the vertical direction Z. As shown in FIG. 2, the upper side wall portion 12 and the lower side wall portion 22 face each other in the vertical direction Z, and are joined to each other by the joining material J. As the joining method, brazing, diffusion joining with silver, laser welding and the like can be used. When brazing is adopted, the bonding material J is a brazing material, and when diffusion bonding with silver is used, the bonding material J is silver. In addition, for example, when the top plate 10 and the bottom plate 20 are formed of the same material and both are diffusely bonded, the bonding material J is unnecessary. That is, the bonding material J may not be provided.

なお、トッププレート10およびボトムプレート20の形状は適宜変更可能である。例えば、トッププレート10は上側壁部12を有していなくてもよい。この場合、下側壁部22が上板部11の外周縁に接合されていてもよい。あるいは、ボトムプレート20が下側壁部22を有していなくてもよい。この場合、上側壁部12が下板部21の外周縁に接合されていてもよい。また、トッププレート10およびボトムプレート20をレーザ溶接によって接合する場合、レーザ溶接を行いやすくするための形状を採用してもよい。例えば、上側壁部12の下端縁および下側壁部22の上端縁から、コンテナCの外側に向けて突出する2つのフランジ部を設けて、当該2つのフランジ部同士を接合してもよい。 The shapes of the top plate 10 and the bottom plate 20 can be changed as appropriate. For example, the top plate 10 does not have to have the upper side wall portion 12. In this case, the lower side wall portion 22 may be joined to the outer peripheral edge of the upper plate portion 11. Alternatively, the bottom plate 20 may not have the lower side wall portion 22. In this case, the upper side wall portion 12 may be joined to the outer peripheral edge of the lower plate portion 21. Further, when the top plate 10 and the bottom plate 20 are joined by laser welding, a shape that facilitates laser welding may be adopted. For example, two flange portions protruding outward from the container C may be provided from the lower end edge of the upper side wall portion 12 and the upper end edge of the lower side wall portion 22, and the two flange portions may be joined to each other.

ウイック体30は、板状のベース部31と、ベース部31から上側に向けて突出した複数の凸部32と、を有している。複数の凸部32は、前後方向Xおよび左右方向Yに間隔を空けて配置されている。複数の凸部32は、略円柱状に形成されており、上面が円形状となっている。ただし、各凸部32の形状は適宜変更してもよい。 The wick body 30 has a plate-shaped base portion 31 and a plurality of convex portions 32 protruding upward from the base portion 31. The plurality of convex portions 32 are arranged at intervals in the front-rear direction X and the left-right direction Y. The plurality of convex portions 32 are formed in a substantially columnar shape, and the upper surface is circular. However, the shape of each convex portion 32 may be changed as appropriate.

図2に示すように、各凸部32の上面は、上板部11の下面に接している。また、ベース部31の下面は、下板部21の上面に設けられた接合材Jに接している。これにより、ウイック体30は、コンテナCの上下方向における変形を抑制する部材としても機能する。つまり、ウイック体30は、液相の作動流体を流動させる役割に加えて、ベーパーチャンバー1の強度を向上させる役割も有している。
ウイック体30の上下方向における寸法は、特に限定されないが、例えばベース部31の厚みが約0.1mmであり、凸部32の上側への突出量が約0.1mmである。
As shown in FIG. 2, the upper surface of each convex portion 32 is in contact with the lower surface of the upper plate portion 11. Further, the lower surface of the base portion 31 is in contact with the joining material J provided on the upper surface of the lower plate portion 21. As a result, the wick body 30 also functions as a member that suppresses deformation of the container C in the vertical direction. That is, the wick body 30 has a role of improving the strength of the vapor chamber 1 in addition to the role of flowing the working fluid of the liquid phase.
The dimensions of the wick body 30 in the vertical direction are not particularly limited, but for example, the thickness of the base portion 31 is about 0.1 mm, and the amount of protrusion of the convex portion 32 upward is about 0.1 mm.

ベース部31の下面は、下板部21の上面に、接合材Jによって接合されている。ベース部31の側面は、下側壁部22の内面に、接合材Jによって接合されている。ウイック体30とボトムプレート20とを接合する方法は、トッププレート10とボトムプレート20とを接合する方法と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、ウイック体30をボトムプレート20に接合せず、単にウイック体30をトッププレート10とボトムプレート20との間に挟んでもよい。この場合、ウイック体30とボトムプレート20との間に接合材Jが設けられていなくてもよい。 The lower surface of the base portion 31 is joined to the upper surface of the lower plate portion 21 by a joining material J. The side surface of the base portion 31 is joined to the inner surface of the lower side wall portion 22 by a joining material J. The method of joining the wick body 30 and the bottom plate 20 may be the same as or different from the method of joining the top plate 10 and the bottom plate 20. Further, the wick body 30 may not be joined to the bottom plate 20, but the wick body 30 may be simply sandwiched between the top plate 10 and the bottom plate 20. In this case, the bonding material J may not be provided between the wick body 30 and the bottom plate 20.

図2の例では、接合材Jの層が、上側壁部12と下側壁部22との間、ベース部31と下側壁部22との間、およびベース部31と下板部21との間に、連続的に設けられている。このような構成によれば、例えばトッププレート10とボトムプレート20との接合、およびボトムプレート20とウイック体30との接合を同時に行うことも可能である。 In the example of FIG. 2, the layer of the bonding material J is between the upper side wall portion 12 and the lower side wall portion 22, between the base portion 31 and the lower side wall portion 22, and between the base portion 31 and the lower plate portion 21. Is continuously provided. According to such a configuration, for example, the top plate 10 and the bottom plate 20 can be joined, and the bottom plate 20 and the wick body 30 can be joined at the same time.

本実施形態では、複数の凸部32の内側、およびベース部31のうち複数の凸部の下側に位置する部分は、ウイック体30を形成する多孔質材によって満たされている。また、ベース部31の下面は、多孔質材の微細な凹凸形状を有することを除けば、平坦な形状となっている。 In the present embodiment, the inside of the plurality of convex portions 32 and the portion of the base portion 31 located below the plurality of convex portions are filled with the porous material forming the wick body 30. Further, the lower surface of the base portion 31 has a flat shape except that it has a fine uneven shape of the porous material.

ウイック体30は、多孔質材により形成されており、液相の作動流体に対して毛管力を作用させる多数の細孔を有している。多孔質材としては、例えば、複数の細線を格子状に編み込んだメッシュ材を用いることができる。メッシュを形成する細線としては、例えば、熱伝導率が高い銅材を好適に用いることができる。 The wick body 30 is formed of a porous material and has a large number of pores that exert a capillary force on the working fluid of the liquid phase. As the porous material, for example, a mesh material in which a plurality of fine wires are woven in a grid pattern can be used. As the thin wire forming the mesh, for example, a copper material having a high thermal conductivity can be preferably used.

なお、ウイック体30の材質は適宜変更可能である。例えば、金属を含む粉末材を焼結させることで、ウイック体30を形成してもよい。また、メッシュ材や粉末材以外の多孔質材を採用してもよい。
ここで、メッシュ材は焼結された粉末材に比べて強度は高いが、細孔径は大きい。逆に、焼結された粉末材はメッシュ材に比べて細孔径を小さくできるが、強度は低く、例えば衝撃によって割れやすい。
The material of the wick body 30 can be changed as appropriate. For example, the wick body 30 may be formed by sintering a powder material containing a metal. Further, a porous material other than the mesh material or the powder material may be adopted.
Here, the mesh material has higher strength than the sintered powder material, but has a large pore diameter. On the contrary, the sintered powder material can have a smaller pore diameter than the mesh material, but has low strength and is easily cracked by, for example, impact.

そこで、メッシュ材および焼結された粉末材の双方を用いてウイック体30を形成してもよい。具体的には、メッシュ材によってベース部31および複数の凸部32を形成した後、メッシュ材の表面に粉末材を付着させ、当該粉末材を焼結させてもよい。あるいは、シート状のメッシュ材の表面に粉末材を付着させ、当該粉末材を焼結させた後、ベース部31および複数の凸部32を形成してもよい。 Therefore, the wick body 30 may be formed by using both the mesh material and the sintered powder material. Specifically, after forming the base portion 31 and the plurality of convex portions 32 with the mesh material, the powder material may be attached to the surface of the mesh material and the powder material may be sintered. Alternatively, the powder material may be attached to the surface of the sheet-shaped mesh material, the powder material may be sintered, and then the base portion 31 and the plurality of convex portions 32 may be formed.

次に、ベーパーチャンバー1の製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing the vapor chamber 1 will be described.

トッププレート10およびボトムプレート20については、切削加工や金型加工によって形成することができる。
ウイック体30を形成する方法としては、例えば、図3に示すような金型100を用いてもよい。金型100は、下型部101と上型部102とを有している。下型部101の上面は平坦面である。上型部102の下面には、ウイック体30の複数の凸部32を形成するための凹凸形状が形成されている。多孔質材により形成されたシート材Sを、下型部101と上型部102との間に挟み、圧縮することで、ウイック体30を形成することができる。
The top plate 10 and the bottom plate 20 can be formed by cutting or die processing.
As a method for forming the wick body 30, for example, a mold 100 as shown in FIG. 3 may be used. The mold 100 has a lower mold portion 101 and an upper mold portion 102. The upper surface of the lower mold portion 101 is a flat surface. On the lower surface of the upper mold portion 102, a concave-convex shape for forming a plurality of convex portions 32 of the wick body 30 is formed. The wick body 30 can be formed by sandwiching the sheet material S formed of the porous material between the lower mold portion 101 and the upper mold portion 102 and compressing the sheet material S.

また、ウイック体30を形成する方法として、図4、図5に示すような2つのローラ201、202を用いてもよい。
図4の例では、上側のローラ202に複数の孔202aが形成されている。孔202aの位置、数、大きさ、および深さは、ウイック体30の複数の凸部32に対応している。2つのローラ201、202の間の距離は、ウイック体30となるシート材Sの厚みよりも小さい。このため、2つのローラ201、202の間にシート材Sを通すことで、孔202aが形成されていない部分が圧縮される。一方、孔202aが形成されている部分では、シート材Sが圧縮されないか、あるいは孔202aが形成されていない部分よりも低い圧縮率で圧縮される。これにより、ベース部31および複数の凸部32を有するウイック体30が形成される。なお、必要に応じてベース部31を切断し、ウイック体30の外形を調整してもよい。
Further, as a method for forming the wick body 30, two rollers 201 and 202 as shown in FIGS. 4 and 5 may be used.
In the example of FIG. 4, a plurality of holes 202a are formed in the upper roller 202. The position, number, size, and depth of the holes 202a correspond to the plurality of protrusions 32 of the wick body 30. The distance between the two rollers 201 and 202 is smaller than the thickness of the sheet material S forming the wick body 30. Therefore, by passing the sheet material S between the two rollers 201 and 202, the portion where the hole 202a is not formed is compressed. On the other hand, in the portion where the hole 202a is formed, the sheet material S is not compressed, or is compressed at a lower compression rate than the portion where the hole 202a is not formed. As a result, the wick body 30 having the base portion 31 and the plurality of convex portions 32 is formed. If necessary, the base portion 31 may be cut to adjust the outer shape of the wick body 30.

図5の例では、2つのローラ201、202に加えて、プレート203を用いる。プレート203は、金属などの硬質の材料により形成されている。プレート203には複数の孔203aが形成されている。孔203aの位置、数、大きさ、並びにプレート203の厚みは、ウイック体30の複数の凸部32の位置や形状などに対応している。 In the example of FIG. 5, a plate 203 is used in addition to the two rollers 201 and 202. The plate 203 is made of a hard material such as metal. A plurality of holes 203a are formed in the plate 203. The position, number, and size of the holes 203a and the thickness of the plate 203 correspond to the positions and shapes of the plurality of convex portions 32 of the wick body 30.

図5において、2つのローラ201、202の間の距離は、ウイック体30となるシート材Sおよびプレート203の厚みの合計よりも小さい。このため、2つのローラ201、202の間に、シート材Sとプレート203とを重ねて通すことで、孔203aが形成されていない部分が圧縮される。一方、孔203aが形成されている部分では、シート材Sが圧縮されないか、孔203aが形成されていない部分よりも低い圧縮率で圧縮される。これにより、ベース部31および複数の凸部32を有するウイック体30が形成される。なお、図5の例では上側のローラ202に孔を形成する必要はない。 In FIG. 5, the distance between the two rollers 201 and 202 is smaller than the total thickness of the sheet material S and the plate 203 forming the wick body 30. Therefore, by passing the sheet material S and the plate 203 in an overlapping manner between the two rollers 201 and 202, the portion where the hole 203a is not formed is compressed. On the other hand, in the portion where the hole 203a is formed, the sheet material S is not compressed, or is compressed at a lower compression rate than the portion where the hole 203a is not formed. As a result, the wick body 30 having the base portion 31 and the plurality of convex portions 32 is formed. In the example of FIG. 5, it is not necessary to form a hole in the upper roller 202.

トッププレート10とボトムプレート20との間にウイック体30を収容し、トッププレート10とボトムプレート20とを接合することで、コンテナCが形成される。トッププレート10とボトムプレート20とを接合するとき、同時に、ウイック体30とボトムプレート20とを接合してもよい。
その後、コンテナCに予め形成された充填孔(不図示)から作動流体を充填し、充填孔を閉塞することで、ベーパーチャンバー1が製造される。
A container C is formed by accommodating the wick body 30 between the top plate 10 and the bottom plate 20 and joining the top plate 10 and the bottom plate 20. When joining the top plate 10 and the bottom plate 20, the wick body 30 and the bottom plate 20 may be joined at the same time.
After that, the vapor chamber 1 is manufactured by filling the container C with a working fluid from a filling hole (not shown) formed in advance and closing the filling hole.

ここで、図3〜図5のいずれの方法でウイック体30を形成した場合でも、ウイック体30のうち凸部32が設けられていない部分は、凸部32が設けられた部分よりも強く圧縮される。このため、図2に示す領域A1と領域A2とでは、平均気孔率および細孔の大きさが異なっている。領域A1は、ウイック体30のうち、平面視において凸部32が設けられた部分である。領域A2は、ウイック体30のうち、平面視において凸部32が設けられていない部分である。 Here, regardless of which method of FIGS. 3 to 5 is used to form the wick body 30, the portion of the wick body 30 in which the convex portion 32 is not provided is compressed more strongly than the portion in which the convex portion 32 is provided. Will be done. Therefore, the average porosity and the size of the pores are different between the region A1 and the region A2 shown in FIG. The region A1 is a portion of the wick body 30 provided with the convex portion 32 in a plan view. The region A2 is a portion of the wick body 30 in which the convex portion 32 is not provided in a plan view.

領域A2では、ウイック体30が強く圧縮されているため、平均気孔率および平均細孔径が領域A1よりも小さい。逆に、領域A1では、ウイック体30が圧縮されていないか、圧縮の程度が領域A2よりも弱いため、平均気孔率および平均細孔径が領域A2よりも大きい。領域A1における平均気孔率は、例えば67.7%であり、領域A2における平均気孔率は、例えば35.4%である。 In the region A2, the wick body 30 is strongly compressed, so that the average porosity and the average pore diameter are smaller than those in the region A1. On the contrary, in the region A1, the wick body 30 is not compressed or the degree of compression is weaker than that of the region A2, so that the average porosity and the average pore diameter are larger than those of the region A2. The average porosity in region A1 is, for example, 67.7%, and the average porosity in region A2 is, for example, 35.4%.

平均気孔率が大きい部分は、液相の作動流体の保持能力が高く、流動抵抗が小さい。また、平均細孔径が小さい部分は、液相の作動流体に作用する毛管力が大きい。したがって、領域A1は平均気孔率が大きいため液相の作動流体の保持能力が高く、流動抵抗が小さい。一方、領域A2は平均細孔径が小さいため液相の作動流体に作用する毛管力が大きい。図2に示す断面では、このような領域A1と領域A2とが、左右方向Yにおいて交互に繰り返されている。 In the portion where the average porosity is large, the holding capacity of the working fluid in the liquid phase is high and the flow resistance is small. Further, in the portion where the average pore diameter is small, the capillary force acting on the working fluid of the liquid phase is large. Therefore, since the region A1 has a large average porosity, the holding capacity of the working fluid in the liquid phase is high, and the flow resistance is small. On the other hand, since the region A2 has a small average pore diameter, the capillary force acting on the working fluid of the liquid phase is large. In the cross section shown in FIG. 2, such regions A1 and A2 are alternately repeated in the left-right direction Y.

以上説明したように、本実施形態のベーパーチャンバー1は、多孔質材により形成されたウイック体30を備えており、ウイック体30は、板状のベース部31と、ベース部31から上側に向けて突出した複数の凸部32と、を有している。そして、複数の凸部32の内側およびベース部31のうち複数の凸部32の下側に位置する部分は、多孔質材によって満たされている。この構成によれば、例えば凸部32の内側が空洞である場合と比較して、上下方向におけるウイック体30の強度を向上させながら、ウイック体30の内部において液相の作動流体を流動しやすくすることができる。 As described above, the vapor chamber 1 of the present embodiment includes a wick body 30 formed of a porous material, and the wick body 30 has a plate-shaped base portion 31 and faces upward from the base portion 31. It has a plurality of protruding portions 32 and protrusions 32. The inside of the plurality of convex portions 32 and the portion of the base portion 31 located below the plurality of convex portions 32 are filled with the porous material. According to this configuration, as compared with the case where the inside of the convex portion 32 is hollow, for example, the working fluid of the liquid phase can easily flow inside the wick body 30 while improving the strength of the wick body 30 in the vertical direction. can do.

また、ウイック体30のうち、平面視において凸部32が位置する部分を領域A1とし、平面視において凸部32が位置しない部分を領域A2とするとき、領域A1における平均気孔率は領域A2における平均気孔率よりも大きく、領域A2における平均細孔径は領域A1における平均細孔径よりも小さい。この構成により、平均気孔率の大きい領域A1において液相の作動流体を効率よく保持し、作動流体の蒸発部に向けて、速やかに液相の作動流体を供給することができる。 Further, when the portion of the wick body 30 in which the convex portion 32 is located is defined as the region A1 and the portion in which the convex portion 32 is not located in the plan view is defined as the region A2, the average porosity in the region A1 is in the region A2. It is larger than the average porosity, and the average pore diameter in the region A2 is smaller than the average pore diameter in the region A1. With this configuration, the working fluid of the liquid phase can be efficiently held in the region A1 having a large average porosity, and the working fluid of the liquid phase can be quickly supplied toward the evaporation part of the working fluid.

さらに、平均細孔径の小さい領域A2において、液相の作動流体に大きな毛管力を作用させることで、凝縮部から蒸発部へと、作動流体をより確実に流動させることができる。特に、携帯電話などにベーパーチャンバー1が内蔵されると、重力に逆らって液相の作動流体を流動させることが必要になる場合がある。このような場合でも、領域A2において大きな毛管力が生じることで、重力に逆らって液相の作動流体を流動させることができる。 Further, by applying a large capillary force to the working fluid of the liquid phase in the region A2 having a small average pore diameter, the working fluid can be more reliably flowed from the condensing part to the evaporating part. In particular, when the vapor chamber 1 is built in a mobile phone or the like, it may be necessary to flow the working fluid of the liquid phase against gravity. Even in such a case, the large capillary force generated in the region A2 allows the working fluid of the liquid phase to flow against gravity.

また、ウイック体30を形成する多孔質材は、メッシュ材および焼結された粉末材を含んでいてもよい。この場合には、メッシュ材によってウイック体30の強度を確保しつつ、焼結された粉末体によってウイック体30が有する細孔の細孔径を小さくすることができる。 Further, the porous material forming the wick body 30 may include a mesh material and a sintered powder material. In this case, the pore diameter of the pores of the wick body 30 can be reduced by the sintered powder body while ensuring the strength of the wick body 30 by the mesh material.

また、ベーパーチャンバー1の製造方法として、シート材Sを2つのローラ201、202の間に挟んで圧縮することで、板状のベース部31と、ベース部31から上側に向けて突出した複数の凸部32と、を有するウイック体30を形成し、ウイック体30および作動流体をコンテナCの内部に封入してもよい。この製造方法によれば、複数の凸部32の内側およびベース部31のうち複数の凸部32の下側に位置する部分が多孔質材によって満たされたウイック体30を、低コストかつ安定して製造することができる。 Further, as a method for manufacturing the vapor chamber 1, the sheet material S is sandwiched between two rollers 201 and 202 and compressed to form a plate-shaped base portion 31 and a plurality of plates protruding upward from the base portion 31. The wick body 30 having the convex portion 32 and the wick body 30 may be formed, and the wick body 30 and the working fluid may be sealed inside the container C. According to this manufacturing method, the wick body 30 in which the inner part of the plurality of convex portions 32 and the portion of the base portion 31 located below the plurality of convex portions 32 is filled with the porous material is stable at low cost. Can be manufactured.

さらに、上記の製造方法によれば、領域A1における平均気孔率は前記領域A2における平均気孔率よりも大きく、領域A2における平均細孔径は領域A1における平均細孔径よりも小さいという特性を有するウイック体30を、低コストかつ安定して製造することができる。 Further, according to the above-mentioned production method, the wick body has a characteristic that the average porosity in the region A1 is larger than the average porosity in the region A2 and the average pore diameter in the region A2 is smaller than the average porosity in the region A1. 30 can be manufactured stably at low cost.

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、前記実施形態では、コンテナCの内部に1つのウイック体30が封入されていた。しかしながら、例えば複数のウイック体30を前後方向Xまたは左右方向Yに並べて配置してもよい。あるいは、複数のウイック体30を上下方向Zに重ねて配置してもよい。 For example, in the above embodiment, one wick body 30 is enclosed inside the container C. However, for example, a plurality of wick bodies 30 may be arranged side by side in the front-rear direction X or the left-right direction Y. Alternatively, a plurality of wick bodies 30 may be arranged so as to be stacked in the vertical direction Z.

また、前記実施形態において説明したベーパーチャンバー1の製造方法は一例であり、適宜変更可能である。 Further, the method for manufacturing the vapor chamber 1 described in the above embodiment is an example, and can be appropriately changed.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to replace the constituent elements in the above-described embodiment with well-known constituent elements as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-described embodiments and modifications may be appropriately combined.

1…ベーパーチャンバー 10…トッププレート 20…ボトムプレート 30…ウイック体 31…ベース部 32…凸部 201、202…ローラ 1 ... Vapor chamber 10 ... Top plate 20 ... Bottom plate 30 ... Wick body 31 ... Base part 32 ... Convex parts 201, 202 ... Rollers

Claims (4)

互いに接合されたトッププレートおよびボトムプレートを有するコンテナと、
前記コンテナの内部に封入された作動流体と、
前記コンテナの内部に封入され、多孔質材により形成されたウイック体と、を備え、
前記ウイック体は、板状のベース部と、前記ベース部から上側に向けて突出した複数の凸部と、を有し、
前記複数の凸部の内側および前記ベース部のうち前記複数の凸部の下側に位置する部分が前記多孔質材によって満たされている、べーパーチャンバー。
With a container with top and bottom plates joined to each other,
The working fluid enclosed inside the container and
A wick body, which is sealed inside the container and formed of a porous material, is provided.
The wick body has a plate-shaped base portion and a plurality of convex portions protruding upward from the base portion.
A vapor chamber in which the inside of the plurality of convex portions and the portion of the base portion located below the plurality of convex portions are filled with the porous material.
前記ウイック体のうち、平面視において前記凸部が位置する部分を領域A1とし、平面視において前記凸部が位置していない部分を領域A2とするとき、
前記領域A1における平均気孔率は前記領域A2における平均気孔率よりも大きく、
前記領域A2における平均細孔径は前記領域A1における平均細孔径よりも小さい、請求項1に記載のべーパーチャンバー。
When the portion of the wick body in which the convex portion is located is defined as the region A1 and the portion in which the convex portion is not located in the plan view is defined as the region A2.
The average porosity in the region A1 is larger than the average porosity in the region A2.
The vapor chamber according to claim 1, wherein the average pore diameter in the region A2 is smaller than the average pore diameter in the region A1.
前記多孔質材は、メッシュ材および焼結された粉末材を含んでいる、請求項1または2に記載のべーパーチャンバー。 The vapor chamber according to claim 1 or 2, wherein the porous material contains a mesh material and a sintered powder material. 多孔質材によって形成されたシート材を2つのローラの間に挟んで圧縮することで、板状のベース部と、前記ベース部から上側に向けて突出した複数の凸部と、を有するウイック体を形成し、
前記ウイック体および作動流体をコンテナの内部に封入する、ベーパーチャンバーの製造方法。
A wick body having a plate-shaped base portion and a plurality of convex portions protruding upward from the base portion by sandwiching and compressing a sheet material formed of a porous material between two rollers. Form and
A method for manufacturing a vapor chamber in which the wick body and the working fluid are sealed inside a container.
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