JP2023107157A - vapor chamber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベイパーチャンバーに関するものである。 The present invention relates to vapor chambers.
例えば、携帯端末やタブレット端末といったモバイル端末等で使用される中央演算処理装置(CPU)や発光ダイオード(LED)、パワー半導体等の発熱部材は、ヒートパイプによって冷却されている。 For example, heat-generating members such as central processing units (CPUs), light-emitting diodes (LEDs), and power semiconductors used in mobile terminals such as portable terminals and tablet terminals are cooled by heat pipes.
近年では、モバイル端末等の薄型化のために、ヒートパイプよりも薄型化を図ることができるベイパーチャンバーの開発が進められている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in order to reduce the thickness of mobile terminals and the like, the development of vapor chambers that can be made thinner than heat pipes has been progressing (see, for example, Patent Document 1).
ベイパーチャンバー内には、作動液(作動流体)が封入されており、この作動液が発熱部材の熱を吸収して熱を移動させることで、発熱部材の冷却を行っている。 A working fluid (working fluid) is sealed in the vapor chamber, and the working fluid absorbs heat from the heat-generating member and transfers the heat, thereby cooling the heat-generating member.
より具体的には、ベイパーチャンバー内の作動液は、発熱部材に近接した部分(蒸発部)で発熱部材から熱を受けて蒸発して蒸気になり、その後蒸気が、蒸発部から離れた位置に移動して冷却され、凝縮して液状になる。 More specifically, the working fluid in the vapor chamber receives heat from the heat-generating member at the portion (evaporation section) that is close to the heat-generating member and evaporates into vapor. It moves, cools, and condenses into a liquid.
ベイパーチャンバー内には、毛細管構造(ウィック)としての液流路部が設けられており、液状になった作動液は、この液流路部を通過して蒸発部に向かって輸送され、再び蒸発部で熱を受けて蒸発する。 Inside the vapor chamber, there is a liquid channel portion as a capillary structure (wick), and the liquid working fluid passes through this liquid channel portion and is transported toward the evaporator, where it evaporates again. It evaporates by receiving heat in the part.
このようにして、作動液が、相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながらベイパーチャンバー内を還流することによりデバイスの熱を移動させ、放熱効率を高めている。 In this way, the working fluid circulates in the vapor chamber while repeating phase changes, that is, evaporation and condensation, thereby transferring heat from the device and increasing heat radiation efficiency.
しかしながら、ベイパーチャンバーにおいては、熱輸送能力のさらなる向上が求められている。 However, the vapor chamber is required to further improve its heat transport capability.
本発明の目的は、特に優れた熱輸送能力を有するベイパーチャンバーを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vapor chamber having particularly excellent heat transport capability.
このような目的は、下記(1)~(12)の本発明により達成される。
(1) 内部に空洞部を有するコンテナと、
前記空洞部に配置されたウィックと、
前記空洞部に配置された作動液とを有し、
23℃における前記ウィックに対する前記作動液の接触角が0.1°超100°未満であることを特徴とするベイパーチャンバー。
Such objects are achieved by the present invention of the following (1) to (12).
(1) a container having a cavity therein;
a wick disposed in the cavity; and
a hydraulic fluid disposed in the cavity;
A vapor chamber, wherein the contact angle of the working liquid with respect to the wick at 23°C is more than 0.1° and less than 100°.
(2) 前記ウィックは、ガラス、アラミド、および、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールよりなる群から選択される少なくとも1種を含む材料で構成された繊維を含むものである上記(1)に記載のベイパーチャンバー。 (2) The vapor chamber according to (1) above, wherein the wick includes fibers made of a material containing at least one selected from the group consisting of glass, aramid, and polyparaphenylenebenzobisoxazole.
(3) 前記繊維の太さは、3.0μm以上20.0μm以下である上記(2)に記載のベイパーチャンバー。 (3) The vapor chamber according to (2) above, wherein the fibers have a thickness of 3.0 μm or more and 20.0 μm or less.
(4) 前記ウィックの坪量は、10g/m2以上250g/m2以下である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のベイパーチャンバー。 (4) The vapor chamber according to any one of (1) to (3) above, wherein the wick has a basis weight of 10 g/m 2 or more and 250 g/m 2 or less.
(5) 前記空洞部の高さが10μm以上2000μm以下である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のベイパーチャンバー。 (5) The vapor chamber according to any one of (1) to (4) above, wherein the cavity has a height of 10 μm or more and 2000 μm or less.
(6) 前記ウィックの厚さは、10μm以上1000μm以下である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載のベイパーチャンバー。 (6) The vapor chamber according to any one of (1) to (5) above, wherein the wick has a thickness of 10 μm or more and 1000 μm or less.
(7) 前記コンテナは、主としてCuまたはCu合金で構成されたものである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載のベイパーチャンバー。 (7) The vapor chamber according to any one of (1) to (6) above, wherein the container is mainly made of Cu or a Cu alloy.
(8) 前記コンテナは、シート材が接合して構成されるものであり、
前記シート材の厚さは、12μm以上500μm以下である上記(1)ないし(7)のいずれかに記載のベイパーチャンバー。
(8) The container is constructed by joining sheet materials,
The vapor chamber according to any one of (1) to (7) above, wherein the sheet material has a thickness of 12 μm or more and 500 μm or less.
(9) 平面視した際の単位面積当たりの、前記ウィックと前記シート材との間の体積が、1mm3/cm2以上25mm3/cm2以下である上記(8)に記載のベイパーチャンバー。 (9) The vapor chamber according to (8) above, wherein the volume between the wick and the sheet material per unit area in plan view is 1 mm 3 /cm 2 or more and 25 mm 3 /cm 2 or less.
(10) 前記空洞部に配置され、前記コンテナの厚さ方向の変形を防止する機能を有する変形防止部材を有する上記(1)ないし(9)のいずれかに記載のベイパーチャンバー。 (10) The vapor chamber according to any one of (1) to (9) above, which has a deformation prevention member disposed in the cavity and having a function of preventing deformation of the container in the thickness direction.
(11) 前記変形防止部材は、前記ウィックと一体的に形成されたものである上記(10)に記載のベイパーチャンバー。 (11) The vapor chamber according to (10) above, wherein the deformation preventing member is formed integrally with the wick.
(12) 前記変形防止部材は、前記作動液の流路壁として機能する部位を有するものであり、
前記ウィックが、前記作動液の流路壁として機能する部位を貫通して配置されている上記(10)または(11)に記載のベイパーチャンバー。
(12) The deformation prevention member has a portion that functions as a flow path wall for the hydraulic fluid,
The vapor chamber according to (10) or (11) above, wherein the wick is arranged to penetrate through a portion functioning as a flow path wall for the hydraulic fluid.
本発明によれば、特に優れた熱輸送能力を有するベイパーチャンバーを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vapor chamber having particularly excellent heat transport ability.
以下、添付図を参照しつつ、本発明について詳細に説明する。
[1]ベイパーチャンバー
まず、本発明のベイパーチャンバーについて説明する。
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[1] Vapor Chamber First, the vapor chamber of the present invention will be described.
図1は、本発明のベイパーチャンバーの一例を模式的に示す縦断面図である。図2~図4は、それぞれ、本発明のベイパーチャンバーの他の一例を模式的に示す縦断面図である。図5は、本発明のベイパーチャンバーが備えるウィック構造体を模式的に示す平面図である。なお、図5中、繊維131の図示は省略した。以下の説明では、ベイパーチャンバー100は、図1~図4中の下側の面(第1のシート材21の表面)において、ベイパーチャンバー100が適用される部材(発熱部材)と接触する場合について中心的に説明するが、図1~図4中の上側の面において、ベイパーチャンバー100が適用される部材(発熱部材)と接触するようにして用いてもよい。また、図1~図4では、第1のシート材21が下側を向く状態を示しているが、ベイパーチャンバー100の使用時におけるベイパーチャンバー100の向きは、特に限定されず、例えば、第1のシート材21が上側を向く状態で用いてもよい。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the vapor chamber of the present invention. 2 to 4 are longitudinal sectional views schematically showing other examples of the vapor chamber of the present invention. FIG. 5 is a plan view schematically showing a wick structure provided in the vapor chamber of the present invention. It should be noted that illustration of the fibers 131 is omitted in FIG. In the following description, the vapor chamber 100 is in contact with a member (heat generating member) to which the vapor chamber 100 is applied on the lower surface (the surface of the first sheet material 21) in FIGS. 1 to 4. Although mainly described, the upper surface in FIGS. 1 to 4 may be used so that the vapor chamber 100 is in contact with a member (heat generating member) to which it is applied. 1 to 4 show a state in which the first sheet member 21 faces downward, but the orientation of the vapor chamber 100 when the vapor chamber 100 is in use is not particularly limited. may be used with the sheet material 21 facing upward.
ベイパーチャンバー100は、内部に空洞部を有するコンテナ20と、前記空洞部に配置されたウィック13と、前記空洞部に配置された作動液(作動流体)30とを有している。そして、23℃におけるウィック13に対する作動液30の接触角が0.1°超100°未満である。
The vapor chamber 100 has a container 20 having a cavity inside, a wick 13 arranged in the cavity, and a working liquid (working fluid) 30 arranged in the cavity. The contact angle of the working
これにより、特に優れた熱輸送能力を有するベイパーチャンバー100を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide the vapor chamber 100 having particularly excellent heat transport capability.
このような優れた効果が得られるのは、以下のような理由によるものと考えられる。すなわち、ウィック13に対する作動液30の接触角が所定の条件を満たすことにより、ベイパーチャンバー100において、液状の作動液30が好適な形態でウィック13を移動することができ、ベイパーチャンバー100内で好適に伝熱することができる。その結果、ベイパーチャンバー100全体としての熱輸送能力を優れたものとすることができる。
It is believed that such excellent effects are obtained for the following reasons. That is, when the contact angle of the working
これに対し、上記のような条件を満たさない場合には、満足のいく結果が得られない。
例えば、23℃におけるウィックに対する作動液30の接触角が前記上限値以上であると、ウィック13に対する作動液30の濡れ性が悪くなり、作動液30の移動が円滑に進まず、その結果、ベイパーチャンバー100全体としての熱輸送能力が著しく低下する。
On the other hand, satisfactory results cannot be obtained if the above conditions are not satisfied.
For example, if the contact angle of the working
前述したように、23℃におけるウィック13に対する作動液30の接触角は、0.1°超100°未満であるが、0.1°超95°未満であるのが好ましく、0.1°超90°未満であるのがより好ましく、0.1°超85°未満であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
As described above, the contact angle of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
なお、23℃におけるウィック13に対する作動液30の接触角の条件は、例えば、ウィック13の構成材料と作動液30の組成との組み合わせや、ウィック13の表面状態を調整すること(例えば、表面粗さを調整したり、プラズマ処理等の表面処理を施すこと)等によって、好適に調整することができる。
The contact angle of the working
[1-1]コンテナ
コンテナ20は、ウィック13および作動液30を収納するものであり、主に、蒸発部においては、例えば、発熱部材のような冷却すべき部材と接触し、コンテナ20の内部に収納された作動液30に伝熱する機能を発揮し、凝縮部においては、気体状態から液体状態に相転移する作動液30から受け取った熱を放熱する機能を有している。
[1-1] Container The container 20 accommodates the wick 13 and the working
コンテナ20は、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、金属材料で構成されたものであるのが好ましい。 Container 20 may be constructed of any material, but is preferably constructed of a metallic material.
金属材料は、一般に、高い熱伝導性を有するとともに、強度、延展性等にも優れている。したがって、例えば、ベイパーチャンバー100が適用される部材(例えば、発熱部材のような冷却すべき部材等)に対する形状追従性、密着性をより優れたものとすることができ、ベイパーチャンバー100としての実質的な熱輸送能力を特に優れたものとすることができるとともに、ベイパーチャンバー100の耐久性をより優れたものとすることができる。特に、金属製の比較的薄いシート材を用いてコンテナ20を好適に形成することができるため、ベイパーチャンバー100の薄型化、ベイパーチャンバー100の原料コストの低減等の観点からも有利である。 Metal materials generally have high thermal conductivity and are also excellent in strength, extensibility, and the like. Therefore, for example, the vapor chamber 100 can be applied to a member to which the vapor chamber 100 is applied (for example, a member to be cooled such as a heat-generating member, etc.). In addition, the vapor chamber 100 can have a particularly excellent durability. In particular, the container 20 can be suitably formed using a relatively thin sheet material made of metal, which is advantageous from the viewpoint of thinning the vapor chamber 100 and reducing raw material costs of the vapor chamber 100 .
コンテナ20を構成する金属材料としては、例えば、Cu、Al、Mg、Znやこれらのうち少なくとも1種を含む合金等が挙げられる。 Examples of metal materials forming the container 20 include Cu, Al, Mg, Zn, and alloys containing at least one of these.
中でも、コンテナ20を構成する金属材料は、CuまたはCu合金であるのが好ましい。 Among them, the metal material forming the container 20 is preferably Cu or a Cu alloy.
これにより、金属材料で構成されたコンテナ20を備えることによる効果をより顕著に発揮させることができる。すなわち、CuまたはCu合金は、各種金属材料の中でも、比較的安価であるとともに、特に優れた熱伝導性、延展性を有しているため、ベイパーチャンバー100が適用される部材(例えば、発熱部材のような冷却すべき部材等)に対する形状追従性、密着性を特に優れたものとすることができ、ベイパーチャンバー100としての実質的な熱輸送能力をさらに優れたものとすることができる。また、ベイパーチャンバー100の耐久性をさらに優れたものとすることができる。 As a result, the effect of providing the container 20 made of a metal material can be exhibited more remarkably. That is, Cu or a Cu alloy is relatively inexpensive among various metal materials and has particularly excellent thermal conductivity and ductility. (such as a member to be cooled, etc.) can be made particularly excellent, and the substantial heat transport capability of the vapor chamber 100 can be made even more excellent. Also, the durability of the vapor chamber 100 can be further improved.
コンテナ20が金属製のシート材が接合して構成されるものである場合、当該シート材の厚さは、12μm以上500μm以下であるのが好ましく、18μm以上250μm以下であるのがより好ましい。 When the container 20 is configured by joining metal sheet materials, the thickness of the sheet materials is preferably 12 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 18 μm or more and 250 μm or less.
これにより、ベイパーチャンバー100の薄型化、フレキシブル性(柔軟性)や熱輸送能力のさらなる向上、ベイパーチャンバー100の原料コストの低減等の観点から特に有利であるとともに、ベイパーチャンバー100の耐久性、信頼性をより優れたものとすることができる。 As a result, it is particularly advantageous from the viewpoint of thinning of the vapor chamber 100, further improvement of flexibility (flexibility) and heat transport ability, reduction of raw material cost of the vapor chamber 100, and durability and reliability of the vapor chamber 100. properties can be improved.
図示の構成では、コンテナ20は、第1のシート材21および第2のシート材22を用いて形成されている。 In the illustrated configuration, the container 20 is formed using a first sheet material 21 and a second sheet material 22 .
第1のシート材21と第2のシート材22とは、同一の材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。 The first sheet material 21 and the second sheet material 22 may be made of the same material, or may be made of different materials.
また、第1のシート材21と第2のシート材22とは、同一の厚さのものであってもよいし、異なる厚さのものであってもよい。 Also, the first sheet material 21 and the second sheet material 22 may have the same thickness, or may have different thicknesses.
第1のシート材21と第2のシート材22とは、これらの外周部において、封止部23により封止されている。これにより、後に詳述する変形防止部材10および作動液30が収納された空洞部が密封されており、液密状態、気密状態が保たれている。
The first sheet member 21 and the second sheet member 22 are sealed by a sealing portion 23 at their outer peripheral portions. As a result, the cavity containing the
封止部23は、例えば、第1のシート材21または第2のシート材22と同一の材料で構成されていてもよいし、第1のシート材21および第2のシート材22と異なる材料で構成されていてもよい。 For example, the sealing portion 23 may be made of the same material as the first sheet material 21 or the second sheet material 22, or may be made of a material different from the first sheet material 21 and the second sheet material 22. may be composed of
封止部23は、例えば、メッキアップ、レーザー溶接、シーム溶接、冷間圧接、拡散接合、ロウ付け、接着により形成することができる。 The sealing portion 23 can be formed by, for example, plating up, laser welding, seam welding, cold pressure welding, diffusion bonding, brazing, or adhesion.
コンテナ20の内部に設けられた前記空洞部の高さは、10μm以上2000μm以下であるのが好ましく、20μm以上1000μm以下であるのがより好ましく、30μm以上500μm以下であるのがさらに好ましい。 The height of the cavity provided inside the container 20 is preferably 10 μm or more and 2000 μm or less, more preferably 20 μm or more and 1000 μm or less, and even more preferably 30 μm or more and 500 μm or less.
これにより、ベイパーチャンバー100が必要以上に厚型化することを防止しつつ、作動液30の流路部分(特に、気体状の作動液30の流路部分、および、液状の作動液30の流路部分)をより好適に確保することができる。
As a result, while preventing the vapor chamber 100 from becoming thicker than necessary, the flow path portion of the working fluid 30 (especially, the flow path portion of the gaseous working
ベイパーチャンバー100を平面視した際の単位面積当たりの、コンテナ20を構成するシート材(第1のシート材21、第2のシート材22)と、後に詳述するウィック13との間の体積は、1mm3/cm2以上25mm3/cm2以下であることが好ましい。 The volume between the sheet materials (the first sheet material 21 and the second sheet material 22) constituting the container 20 and the wick 13, which will be described in detail later, per unit area when the vapor chamber 100 is viewed in plan is , 1 mm 3 /cm 2 or more and 25 mm 3 /cm 2 or less.
これにより、特に優れた熱輸送能力を有するベイパーチャンバー100を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide the vapor chamber 100 having particularly excellent heat transport capability.
このような優れた効果が得られるのは、以下のような理由によるものと考えられる。すなわち、ウィック13と、コンテナ20を構成するシート材との間の体積が上記のような条件を満たすことにより、前記空洞部内で作動液30を好適に流動させることができ、ベイパーチャンバー100内で好適に伝熱することができ、その結果、ベイパーチャンバー100全体としての熱輸送能力を優れたものとすることができるためであると考えられる。
It is believed that such excellent effects are obtained for the following reasons. That is, when the volume between the wick 13 and the sheet material forming the container 20 satisfies the above conditions, the working
前述したように、ベイパーチャンバー100を平面視した際の単位面積当たりの、ウィック13とシート材との間の体積は、1mm3/cm2以上25mm3/cm2以下であるのが好ましいが、1.5mm3/cm2以上20mm3/cm2以下であるのがより好ましく、2mm3/cm2以上18mm3/cm2以下であるのがさらに好ましく、2.5mm3/cm2以上15mm3/cm2以下であるのが最も好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
As described above, the volume between the wick 13 and the sheet material per unit area when the vapor chamber 100 is viewed from above is preferably 1 mm 3 /cm 2 or more and 25 mm 3 /cm 2 or less, It is more preferably 1.5 mm 3 /cm 2 or more and 20 mm 3 /cm 2 or less, even more preferably 2 mm 3 /cm 2 or more and 18 mm 3 /cm 2 or less, and 2.5 mm 3 /cm 2 or more and 15 mm 3 . /cm 2 or less is most preferred.
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
なお、「ベイパーチャンバー100を平面視した際の単位面積当たりの、ウィック13とシート材との間の体積」とは、液状の作動液30の流路部分のことを指す。より具体的には、例えば、ベイパーチャンバー100が平置きして用いるものである場合、コンテナ20の前記空洞部のうち、ウィック13よりも下側の空間のことを指す。
It should be noted that “the volume between the wick 13 and the sheet material per unit area when the vapor chamber 100 is viewed in plan” refers to the flow path portion of the
[1-2]ウィック
ウィック13は、毛細管構造としての液流路部分を有する部材であり、繊維131を含む材料で構成されている。特に、図示の構成では、ウィック13は、シート状の基材(繊維シート、繊維基材)として構成されている。
[1-2] Wick The wick 13 is a member having a liquid flow path portion as a capillary structure, and is made of a material containing fibers 131 . In particular, in the illustrated configuration, the wick 13 is configured as a sheet-like base material (fiber sheet, fiber base material).
シート状のウィック(繊維シート、繊維基材)13を有することにより、例えば、繊維131が独立した状態ではなく、複数の繊維131が絡み合った状態で含むことができ、例えば、繊維131同士の隙間を、液状の作動液30を毛細管現象が生じやすい状態に調整しやすい。したがって、気体状の作動液30の流路部分と、液状の作動液30の流路部分とをより好適に併存させることができ、前述した効果をより確実に発揮させることができる。また、後に詳述する変形防止部材10とウィック(繊維基材)13との一体成型物であるウィック構造体の製造も容易となり、ウィック構造体中における繊維131の配置状態、分布を調整しやすく、例えば、ウィック構造体中の各部位における不本意な繊維131の分布むら(例えば、流路部分15となるべき部位に繊維131が十分に存在しないこと等)を好適に防止することができる。また、ウィック13がシート状であることにより、ウィック構造体が必要以上に厚型化することを好適に防止することができるとともに、ベイパーチャンバー100(ウィック構造体)の製造時におけるウィック13の不本意な変形、ウィック構造体中における繊維131の不本意な移動をより好適に防止することができる。
By having the sheet-like wick (fiber sheet, fiber base material) 13, for example, a plurality of fibers 131 can be included in an intertwined state rather than in an independent state. is easy to adjust the
繊維131は、いかなる材料で構成されたものであってもよく、繊維131の構成材料としては、例えば、コットン、麻、ウール、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アラミド、分子内に複素環を含有する芳香族系樹脂(例えば、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールやその誘導体等)等の各種樹脂、ガラス、炭素、鉄、銀、銅等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The fiber 131 may be made of any material, and examples of the material of the fiber 131 include cotton, hemp, wool, polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, aramid, and a heterocyclic ring in the molecule. Various resins such as contained aromatic resins (e.g., polyparaphenylenebenzobisoxazole and derivatives thereof), glass, carbon, iron, silver, copper, etc., and one or more selected from these can be used in combination.
中でも、繊維131がガラス、アラミド、および、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールよりなる群から選択される少なくとも1種を含む材料で構成されたものであると、ポリプロピレン等の通常のプラスチックよりも熱伝導率が高いため、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力をより優れたものとすることができる。 Above all, when the fibers 131 are made of a material containing at least one selected from the group consisting of glass, aramid, and polyparaphenylenebenzobisoxazole, the thermal conductivity is higher than that of ordinary plastics such as polypropylene. is high, the vapor chamber 100 can have a better heat transport capability.
特に、繊維131がガラス繊維であると、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力を優れたものとすることができる。また、ガラス繊維は、一般に、紫外線を含む光の透過性に優れているため、後に詳述するようなベイパーチャンバー100の製造方法においては、露光工程での硬化反応が不本意に阻害されることを効果的に防止することができ、ベイパーチャンバー100の生産性、歩留まりを特に優れたものとすることができる。また、ガラス繊維は長期耐久性に優れるため、ベイパーチャンバーの長期耐久性を優れたものとすることができる。 In particular, when the fibers 131 are glass fibers, the vapor chamber 100 can have excellent heat transport capability. In addition, since glass fibers generally have excellent transparency to light including ultraviolet rays, the curing reaction in the exposure step may be unintentionally inhibited in the manufacturing method of the vapor chamber 100, which will be described in detail later. can be effectively prevented, and the productivity and yield of the vapor chamber 100 can be made particularly excellent. Further, since glass fiber is excellent in long-term durability, the long-term durability of the vapor chamber can be made excellent.
繊維131の太さは、特に限定されないが、3.0μm以上20.0μm以下であるのが好ましく、3.5μm以上19.0μm以下であるのがより好ましく、4.0μm以上18.0μm以下であるのがさらに好ましい。 Although the thickness of the fiber 131 is not particularly limited, it is preferably 3.0 μm or more and 20.0 μm or less, more preferably 3.5 μm or more and 19.0 μm or less, and 4.0 μm or more and 18.0 μm or less. It is more preferable to have
これにより、ウィック13に対する作動液30の接触角が前述した条件を満たすように制御しやすくなる。また、ウィック13が必要以上に厚型化することを防止しつつ、繊維131同士の隙間をより好適な状態で確保することができ、ベイパーチャンバー100における毛細管現象による液状の作動液30の輸送能力をより優れたものとすることができる。その結果、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力をより優れたものとすることができる。
This makes it easier to control the contact angle of the
ウィック13やベイパーチャンバー100において、繊維131は、例えば、複数本の繊維131が束状にまとまった状態、すなわち、繊維束として含まれていてもよい。繊維束としては、例えば、諸撚糸状、片撚糸状、ラング撚糸状、組紐状等の形態が挙げられる。 In the wick 13 and the vapor chamber 100, the fibers 131 may be included, for example, in a state in which a plurality of fibers 131 are bundled together, that is, as a fiber bundle. Examples of fiber bundles include plied yarns, single twisted yarns, Lang twisted yarns, braided cords, and the like.
これにより、ウィック13に対する作動液30の接触角が前述した条件を満たすように制御しやすくなる。また、ウィック13が必要以上に厚型化することを防止しつつ、繊維131同士の隙間をより好適な状態で確保することができ、ベイパーチャンバー100における毛細管現象による液状の作動液30の輸送能力をより優れたものとすることができる。その結果、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力をより優れたものとすることができる。
This makes it easier to control the contact angle of the
ウィック(繊維シート、繊維基材)13は、例えば、不織布であってもよいし、織布であってもよい。 The wick (fiber sheet, fiber base material) 13 may be, for example, a nonwoven fabric or a woven fabric.
ウィック13が織布である場合、当該織布としては、例えば、平織、綾織、朱子織、からみ織、模紗織、斜紋織、二重織等が挙げられる。 When the wick 13 is a woven fabric, examples of the woven fabric include plain weave, twill weave, satin weave, leno weave, satin weave, diagonal weave, and double weave.
ウィック13は、繊維131の密度が異なる部位を有していてもよい。例えば、ウィック13は、その厚さ方向に繊維131の密度が異なる部位を有していてもよい。 The wick 13 may have portions with different densities of the fibers 131 . For example, the wick 13 may have regions with different densities of the fibers 131 in its thickness direction.
ウィック構造体は、複数のウィック(繊維基材)13を含んでいてもよい。この場合、これらのウィック13は、同一の条件のものであってもよいし、異なる条件のものであってもよい。ウィック構造体が複数のウィック13を含む場合、例えば、ウィック構造体の厚さ方向に、複数のウィック13が積層されていてもよい。 The wick structure may include a plurality of wicks (fiber base material) 13 . In this case, these wicks 13 may have the same conditions or may have different conditions. When the wick structure includes a plurality of wicks 13, for example, the plurality of wicks 13 may be stacked in the thickness direction of the wick structure.
ウィック構造体がウィック13を含むものであっても、ウィック13から独立した繊維131をさらに含んでいてもよい。 The wick structure may include the wick 13 or may further include fibers 131 separate from the wick 13 .
ウィック構造体中における繊維131の含有率は、1質量%以上80質量%以下であるのが好ましく、3質量%以上75質量%以下であるのがより好ましく、5質量%以上70質量%以下であるのがさらに好ましい。 The content of the fibers 131 in the wick structure is preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 75% by mass or less, and 5% by mass or more and 70% by mass or less. It is more preferable to have
特に、繊維131がガラス、金属等の無機材料で構成されたものである場合のウィック構造体中における繊維131の含有率は、30質量%以上80質量%以下であるのが好ましく、35質量%以上75質量%以下であるのがより好ましく、40質量%以上70質量%以下であるのがさらに好ましい。 In particular, when the fibers 131 are made of an inorganic material such as glass or metal, the content of the fibers 131 in the wick structure is preferably 30% by mass or more and 80% by mass or less, and is preferably 35% by mass. It is more preferably at least 75% by mass, and even more preferably at least 40% by mass and not more than 70% by mass.
また、繊維131が有機材料で構成されたものである場合のウィック構造体中における繊維131の含有率は、1質量%以上30質量%以下であるのが好ましく、3質量%以上25質量%以下であるのがより好ましく、5質量%以上20質量%以下であるのがさらに好ましい。 When the fibers 131 are made of an organic material, the content of the fibers 131 in the wick structure is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 3% by mass or more and 25% by mass or less. and more preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less.
上記のような含有率の条件を満足することにより、ベイパーチャンバー100(ウィック構造体)における、気体状の作動液30の流路部分と、液状の作動液30の流路部分との割合をより好適なものとすることができる。
By satisfying the content rate conditions as described above, the proportion of the gaseous working
上記のようなウィック構造体は、いかなる方法で形成されたものであってもよいが、後述するようなベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて形成されたものであるのが好ましい。 The wick structure as described above may be formed by any method, but is preferably formed using a vapor chamber manufacturing member 10' as described later.
これにより、例えば、後述するような方法により、ベイパーチャンバー100を高い生産性、高い歩留まりで製造することができ、ベイパーチャンバー100の信頼性をより優れたものとすることができる。 As a result, the vapor chamber 100 can be manufactured with high productivity and high yield by, for example, a method described later, and the reliability of the vapor chamber 100 can be improved.
ウィック構造体が後述するようなベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて形成されたものである場合、ウィック構造体は、1個のベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて製造されたものであってもよいし、複数個のベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて製造されたものであってもよい。複数個のベイパーチャンバー製造用部材10’を用いる場合、これらのベイパーチャンバー製造用部材10’は、ウィック構造体の面方向に配置して用いてもよいし、ウィック構造体の厚さ方向に配置(積層)して用いてもよい。 When the wick structure is formed using a vapor chamber manufacturing member 10' as described later, the wick structure is manufactured using one vapor chamber manufacturing member 10'. Alternatively, it may be manufactured using a plurality of vapor chamber manufacturing members 10'. When a plurality of vapor chamber manufacturing members 10' are used, these vapor chamber manufacturing members 10' may be arranged in the plane direction of the wick structure, or may be arranged in the thickness direction of the wick structure. (Lamination) may be used.
シート状のウィック13(繊維131)は、図1に示すように、ウィック構造体の厚さ方向のほぼ全体にわたって存在するものであってもよいし、図2に示すように、ウィック構造体の厚さ方向の中央付近に偏在するものであってもよいし、図3に示すように、ウィック構造体の第2の面12側に偏在するものであってもよいし、図4に示すように、ウィック構造体の第1の面11側に偏在するものであってもよい。また、シート状のウィック13(繊維131)は、ウィック構造体の両面側(第1の面11側および第2の面12側)に偏在しており、これらの部位に比べて、ウィック構造体の厚さ方向の中央付近の繊維131の含有率が低くなっていてもよい。 The sheet-like wick 13 (fibers 131) may exist almost entirely in the thickness direction of the wick structure as shown in FIG. It may be unevenly distributed near the center in the thickness direction, or may be unevenly distributed on the second surface 12 side of the wick structure as shown in FIG. 3, or as shown in FIG. Alternatively, it may be unevenly distributed on the first surface 11 side of the wick structure. In addition, the sheet-like wick 13 (fibers 131) is unevenly distributed on both surface sides (the first surface 11 side and the second surface 12 side) of the wick structure, and compared to these parts, the wick structure The content of the fibers 131 near the center in the thickness direction may be low.
ウィック13の坪量は、10g/m2以上250g/m2以下であるのが好ましく、12g/m2以上220g/m2以下であるのがより好ましい。 The basis weight of the wick 13 is preferably 10 g/m 2 or more and 250 g/m 2 or less, more preferably 12 g/m 2 or more and 220 g/m 2 or less.
これにより、ウィック13が必要以上に厚型化することを防止しつつ、繊維131同士の隙間をより好適な状態で確保することができ、ベイパーチャンバー100における毛細管現象による液状の作動液30の輸送能力をより優れたものとすることができる。その結果、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力をより優れたものとすることができる。 As a result, the wick 13 can be prevented from becoming thicker than necessary, and the gaps between the fibers 131 can be secured in a more suitable state. Capabilities can be made better. As a result, the heat transport capability of the vapor chamber 100 can be improved.
また、本実施形態では、ウィック13が、後述する変形防止部材10の流路壁16を貫通して配置されている。
In addition, in this embodiment, the wick 13 is arranged so as to penetrate the
これにより、ベイパーチャンバー100での繊維131の不本意な移動がより効果的に防止され、前述したような効果がより顕著に発揮される。また、変形防止部材10、ウィック構造体の形状の安定性が向上し、ベイパーチャンバー100の耐久性、信頼性をより優れたものとすることができる。また、後に詳述するようなベイパーチャンバー100の製造時におけるベイパーチャンバー製造用部材10’の取り扱いのしやすさ、変形防止部材10、ウィック構造体の取り扱いのしやすさが向上する。
As a result, unwanted movement of the fibers 131 in the vapor chamber 100 is more effectively prevented, and the effects described above are exhibited more remarkably. Further, the shape stability of the
ウィック13の厚さは、10μm以上1000μm以下であるのが好ましく、20μm以上500μm以下であるのがより好ましく、30μm以上200μm以下であるのがさらに好ましい。 The thickness of the wick 13 is preferably 10 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 20 μm or more and 500 μm or less, and even more preferably 30 μm or more and 200 μm or less.
これにより、ウィック13、ウィック構造体が必要以上に厚型化することを防止しつつ、繊維131同士の隙間をさらに好適な状態で確保することができ、ベイパーチャンバー100における毛細管現象による液状の作動液30の輸送能力をさらに優れたものとすることができる。その結果、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力をさらに優れたものとすることができる。 As a result, the wick 13 and the wick structure can be prevented from becoming thicker than necessary, and the gaps between the fibers 131 can be secured in a more suitable state. The ability to transport the liquid 30 can be further improved. As a result, the heat transport capability of the vapor chamber 100 can be further improved.
ウィック13は、プラズマ処理が施されたものであってもよい。
これにより、ウィック13に対する作動液30の接触角が前述した条件を満たすように制御しやすくなる。特に、ウィック13がガラス、アラミド、および、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールよりなる群から選択される少なくとも1種を含む材料で構成された繊維131を含むものである場合に、ウィック13に対する作動液30の接触角がより好適な条件を満たすものとすることができる。その結果、前述した効果がより顕著に発揮される。
The wick 13 may be plasma treated.
This makes it easier to control the contact angle of the
プラズマ処理としては、例えば、水素、アルゴン、窒素、酸素ガスを用いたプラズマ処理が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上のガスを組み合わせて用いることができるが、その中でも、酸素ガスが好ましい。 The plasma treatment includes, for example, plasma treatment using hydrogen, argon, nitrogen, and oxygen gases, and one or a combination of two or more gases selected from these can be used. Gas is preferred.
これにより、ウィック13の各部位でのプラズマ処理の程度の不本意なばらつきを抑制しつつ、より好適にプラズマ処理を行うことができる。また、ウィック13に対する作動液30の接触角を前述した条件を満たすように制御しやすくなる。
As a result, it is possible to perform the plasma processing more preferably while suppressing undesired variations in the degree of plasma processing at each portion of the wick 13 . In addition, it becomes easier to control the contact angle of the
[1-3]作動液
コンテナ20の空洞部には、ウィック13とともに、作動液30が配置されている。
[1-3] Hydraulic Fluid In the hollow portion of the container 20, the wick 13 and the
作動液30は、主に、コンテナ20内部の空洞部における熱輸送を行う機能を有している。
The working
作動液30としては、例えば、水、HCFC-22等のハイドロクロロフルオロカーボン、HFCR134a、HFCR407C、HFCR410A、HFC32等のハイドロフルオロカーボン、HFO1234yf等のハイドロフルオロオレフィン、ハイドロフルオロエーテル、エタノール、メタノール等のアルコール、アセトン、炭酸ガス、アンモニア、プロパン等が一例として挙げられる。
Examples of the working
中でも、作動液30としては、水が好ましい。
これにより、ウィック13やコンテナ20、変形防止部材10に対する濡れ性を好適なものとすることができ、ベイパーチャンバー100の実質的な熱輸送能力をより優れたものとすることができる。また、水は、作動液30として用いる場合における熱容量と蒸発・凝縮のしやすさとのバランスに優れた物質であるため、ベイパーチャンバー100の実質的な熱輸送能力をより優れたものとすることができる。また、ベイパーチャンバー100の生産コストの低減、安全性、環境負荷の小ささ等の観点からも好ましい。
Among them, water is preferable as the working
As a result, the wettability of the wick 13, the container 20, and the
コンテナ20の空洞部(コンテナ20内部において、液体状態または気体状態の作動液が存在し得る空間)の体積に対する、空洞部内の作動液30の体積(コンテナ20の空洞部内の作動液30がすべて液体状態で存在する場合の体積)の比率は、5体積%以上80体積%以下であるのが好ましく、10体積%以上60体積%以下であるのがより好ましく、20体積%以上50体積%以下であるのがさらに好ましい。
The volume of the working
これにより、コンテナ20の空洞部内における、液体状態および気体状態の作動液30の移動をより好適なものとし、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力を特に優れたものとすることができる。
As a result, the movement of the working
[1-4]変形防止部材
本実施形態では、コンテナ20の内部に設けられた空洞部に、ウィック13および作動液30とともに、コンテナ20の厚さ方向の変形(例えば、作動液30の沸点を下げるために空洞部を減圧する際の変形等)を防止する機能を有する部材である変形防止部材10が配置されている。
[1-4] Deformation prevention member In the present embodiment, a cavity provided inside the container 20 is filled with the wick 13 and the
このような変形防止部材10がコンテナ20の空洞部に配置されていることにより、コンテナ20の空洞部に作動液30の流路をより好適に確保することができ、コンテナ20の変形により空洞部における作動液30の流動が阻害されてしまうことをより効果的に防止することができる。
By arranging such a
変形防止部材10は、作動液30の流路壁16として機能する部位を有するものであり、変形防止部材10の流路壁16が配されていない部位が作動液30の流路部分15となっている。
The
流路壁16の幅L(流路壁16の長手方向に直交する断面での幅)は、特に限定されないが、5μm以上1000μm以下であるのが好ましく、10μm以上500μm以下であるのがより好ましい。 The width L of the flow channel wall 16 (the width in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flow channel wall 16) is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 10 μm or more and 500 μm or less. .
これにより、コンテナ20の厚さ方向の不本意な変形を十分に防止することができる。特に、変形防止部材10が樹脂材料で構成されたものである場合に、流路壁16の幅が前記範囲内の値であると、ベイパーチャンバー100のフレキシブル性(柔軟性)も特に優れたものとすることができる。
As a result, unintentional deformation of the container 20 in the thickness direction can be sufficiently prevented. In particular, when the
図示の構成では、変形防止部材10は、その長手方向に延在する流路壁16として機能する部位を複数有している。
In the illustrated configuration, the
隣り合う流路壁16の間隔S(すなわち、流路部分15の幅)は、特に限定されないが、100μm以上1000μm以下であるのが好ましく、200μm以上800μm以下であるのがより好ましく、300μm以上700μm以下であるのがさらに好ましい。 The interval S between adjacent channel walls 16 (that is, the width of the channel portion 15) is not particularly limited, but is preferably 100 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 200 μm or more and 800 μm or less, and 300 μm or more and 700 μm. More preferably:
これにより、変形防止部材10、ベイパーチャンバー100の大型化を抑制しつつ、作動液30(気体状の作動液30および液状の作動液30)の移動をより円滑に行わせることができる。また、コンテナ20の厚さ方向の不本意な変形を十分に防止することができる。特に、変形防止部材10が樹脂材料で構成されたものである場合に、隣り合う流路壁16の間隔Sが前記範囲内の値であると、ベイパーチャンバー100のフレキシブル性(柔軟性)も特に優れたものとすることができる。
As a result, the hydraulic fluid 30 (the gaseous
流路部分15の幅S[μm]に対する流路壁16の幅L[μm]の比率(L/S)は、特に限定されないが、0.05以上0.50以下であるのが好ましく、0.08以上0.40以下であるのがより好ましく、0.10以上0.35以下であるのがさらに好ましい。
The ratio (L/S) of the width L [μm] of the
これにより、コンテナ20の厚さ方向の不本意な変形を十分に防止することができる。特に、変形防止部材10が樹脂材料で構成されたものである場合に、L/Sが前記範囲内の値であると、ベイパーチャンバー100のフレキシブル性(柔軟性)も特に優れたものとすることができる。また、変形防止部材10、ベイパーチャンバー100の大型化を抑制しつつ、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力、ベイパーチャンバー100の耐久性等をより優れたものとすることができる。これに対し、L/Sの値が前記下限値未満であると、コンテナ20を構成するシート材の厚さ、構成材料等によっては、コンテナ20の厚さ方向の変形が発生しやすくなる。また、L/Sの値が前記上限値を超えると、熱輸送効率が低下する。
As a result, unintentional deformation of the container 20 in the thickness direction can be sufficiently prevented. In particular, when the
図示の構成では、流路部分15および流路壁16は、一定の幅を有するものであるが、これらは、幅が異なる部位を有するものであってもよい。
In the illustrated configuration, the
また、図示の構成では、流路部分15および流路壁16は、一方向に直線的に設けられているが、これらは、湾曲する部位や屈曲する部位を有していてもよい。
Further, in the illustrated configuration, the
変形防止部材10の高さ(厚さ)は、10μm以上2000μm以下であるのが好ましく、20μm以上1000μm以下であるのがより好ましく、30μm以上500μm以下であるのがさらに好ましい。
The height (thickness) of the
これにより、ベイパーチャンバー100が必要以上に厚型化することを防止しつつ、作動液30の流路部分(特に、気体状の作動液30の流路部分、および、液状の作動液30の流路部分)をより好適に確保することができる。
As a result, while preventing the vapor chamber 100 from becoming thicker than necessary, the flow path portion of the working fluid 30 (especially, the flow path portion of the gaseous working
変形防止部材10は、いかなる材料で構成されていてもよいが、樹脂材料で構成されたものであるのが好ましい。
Although the
これにより、ベイパーチャンバー100を軽量化したり、フレキシブル性(柔軟性)に優れたものとする上で有利となる。 This is advantageous in reducing the weight of the vapor chamber 100 and making it excellent in flexibility.
変形防止部材10を構成する樹脂材料は、特に限定されないが、本実施形態では、硬化性樹脂(例えば、後に詳述するような光重合性樹脂や熱硬化性樹脂等)の硬化物(樹脂硬化物14)を含んでいる。
The resin material constituting the
これにより、ベイパーチャンバー100の耐久性、信頼性をより優れたものとすることができる。 Thereby, the durability and reliability of the vapor chamber 100 can be improved.
また、変形防止部材10は、後に詳述するようなアルカリ可溶性樹脂を含んでいてもよい。
Moreover, the
変形防止部材10は、樹脂材料以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、充填剤、紫外線吸収剤、レベリング剤、カップリング剤、難燃剤、酸化防止剤等が挙げられる。
The
ただし、変形防止部材10中における樹脂材料以外の成分の含有率(複数種の成分を含む場合には、これらの含有率の総和)は、10.0質量%以下であるのが好ましく、7.0質量%以下であるのがより好ましく、5.0質量%以下であるのがさらに好ましい。 However, the content of components other than the resin material in the deformation preventing member 10 (the total content of these components when multiple types of components are included) is preferably 10.0% by mass or less. It is more preferably 0% by mass or less, and even more preferably 5.0% by mass or less.
図示の構成では、変形防止部材10は、その両面において、コンテナ20の内面と接触している(より具体的には、一方の面である第1の面11において、第1のシート材21と接触しており、他方の面である第2の面12において、第2のシート材22と接触している)が、変形防止部材10とコンテナ20との間には、他の部材が介在していてもよい。言い換えると、変形防止部材10は、例えば、他の部材を介して、コンテナ20の内面に固定されていてもよい。
In the illustrated configuration, the
本実施形態では、変形防止部材10は、ウィック13と一体的に形成されたものである。言い換えると、変形防止部材10とウィック13との一体成型物は、コンテナの厚さ方向の変形を防止する機能を有する部材であるとともに、熱輸送に伴う作動液30の流動、特に、コンテナ20の蒸発部での受熱により気化した作動液30の流動や、コンテナ20の凝縮部での放熱により凝縮した作動液30の流動が行われる部材でもあるウィック構造体である。
In this embodiment, the
特に、ウィック構造体は、変形防止部材10とウィック13とを含み、かつ、変形防止部材10が配されていない作動液30の流路部分15の一部にウィック13(繊維131)が配されている。
In particular, the wick structure includes the
このように、変形防止部材10が、ウィック13と一体的に形成されたものであることにより、例えば、流路部分15を、気体状の作動液30の流路部分(流路部分15のうち繊維131が存在しない部分、または、繊維131の密度が低い部分)と、液状の作動液30の流路部分(流路部分15のうち、繊維131が存在する部分、または、繊維131の密度が高い部分)とを有するものとすることができ、液状の作動液30の流路と気体状の作動液30の流路とを機能上分離することができる。その結果、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力を特に優れたものとすることができる。また、ベイパーチャンバー100の耐久性等もより優れたものとすることができる。
Since the
[1-5]ベイパーチャンバーの全体構成
ベイパーチャンバー100の厚さは、50μm以上2100μm以下であるのが好ましく、80μm以上1070μm以下であるのがより好ましく、100μm以上570μm以下であるのがさらに好ましい。
[1-5] Overall Configuration of Vapor Chamber The thickness of the vapor chamber 100 is preferably 50 μm or more and 2100 μm or less, more preferably 80 μm or more and 1070 μm or less, and even more preferably 100 μm or more and 570 μm or less.
これにより、ベイパーチャンバー100の厚型化を防止しつつ、作動液30(気体状の作動液30および液状の作動液30)の移動をより円滑に行わせることができる。その結果、ベイパーチャンバー100の熱輸送能力を特に優れたものとすることができる。また、ベイパーチャンバー100の耐久性をより優れたものとすることができる。
As a result, the working fluid 30 (the gaseous working
[1-6]ベイパーチャンバーの使用形態
次に、本発明のベイパーチャンバーの使用形態の例について説明する。
[1-6] Form of use of vapor chamber Next, examples of forms of use of the vapor chamber of the present invention will be described.
本発明のベイパーチャンバーは、例えば、発熱部材の熱を所定の場所へ移動させる目的で用いるものであってもよいし、発熱部材の局所的な高温部の熱を均熱する目的で用いるものであってもよい。 The vapor chamber of the present invention may be used, for example, for the purpose of transferring the heat of the heat-generating member to a predetermined location, or for the purpose of uniforming the heat of the local high-temperature portion of the heat-generating member. There may be.
前述したように、本発明のベイパーチャンバーは、特に優れた熱輸送能力を有しており、発熱部材の熱を所定の場所へ移動させる場合でも、発熱部材の局所的な高温部の熱を均熱する場合でも、効率よく熱輸送することができる。 As described above, the vapor chamber of the present invention has a particularly excellent heat-transporting ability, and even when the heat of the heat-generating member is transferred to a predetermined location, the heat of the local high-temperature portion of the heat-generating member is evenly distributed. Even when heating, heat can be efficiently transported.
以下、本発明のベイパーチャンバーを、所定の部材(発熱部材)の熱を移動する目的で使用する場合について中心的に説明する。 Hereinafter, the case where the vapor chamber of the present invention is used for the purpose of transferring heat from a predetermined member (heat generating member) will be mainly described.
発熱部材(例えば、CPU等)を冷却する目的で使用する場合、ベイパーチャンバーは、その表面の一部(蒸発部)が、発熱部材そのものやそれに接触する高熱伝導材料で構成された部材(例えば、熱伝導シート等)(以下、これらを総称して「発熱部材等」とも言う。)に接触した状態で用いられる。 When used for the purpose of cooling a heat-generating member (e.g., CPU, etc.), the vapor chamber has a part of its surface (evaporation section) made of a high-thermal-conductivity material (e.g., heat-conducting sheet, etc.) (hereinafter collectively referred to as "heat-generating member, etc.").
このとき、ベイパーチャンバーは、蒸発部とは異なる部位である凝縮部、すなわち、発熱部材から受け取った熱を放熱する部位において、放熱部材(例えば、ヒートシンク等)やそれに接触する高熱伝導材料で構成された部材(例えば、熱伝導シート等)(以下、これらを総称して「放熱部材等」とも言う。)に接触した状態であってもよい。 At this time, the vapor chamber is composed of a heat dissipating member (such as a heat sink) and a high thermal conductivity material in contact with the condensing portion, which is a portion different from the evaporating portion, that is, a portion that dissipates the heat received from the heat generating member. It may also be in contact with a member (for example, a thermally conductive sheet, etc.) (hereinafter collectively referred to as a “heat radiating member, etc.”).
特に、変形防止部材10が樹脂材料で構成されたものであると(特に、ベイパーチャンバー100が後述するようなベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて製造されたものであると)、ベイパーチャンバー100は、フレキシブル性(柔軟性)に優れたものとなる。
In particular, if the
発熱部材が設置された部位と放熱部材を設置すべき部位との間に段差がある場合、従来のヒートパイプやベイパーチャンバーとしてフレキシブル性(柔軟性)に劣るものを用いる場合には、前記の段差を解消・緩和するためのスペーサー(例えば、金属スペーサー等)を設置する必要があり、部品増によるコストアップや装置全体としての重量化等の問題を生じていたが、上記のような構成により、ベイパーチャンバー100は、フレキシブル性(柔軟性)に優れ、例えば、曲げ加工等を好適に行うことができるため、前記のスペーサーを省略した場合であっても、凝縮部および蒸発部における他の部材(発熱部材等および放熱部材等)との良好な密着状態を確保することができる。したがって、上記のような問題を好適に解消しつつ、良好な放熱性能を発揮することができる。 If there is a step between the part where the heat-generating member is installed and the part where the heat-dissipating member should be installed, and when using a conventional heat pipe or vapor chamber that is inferior in flexibility (flexibility), the step It was necessary to install a spacer (for example, a metal spacer) to eliminate or alleviate this, and problems such as an increase in cost due to an increase in parts and an increase in the weight of the entire device were caused, but with the above configuration, The vapor chamber 100 has excellent flexibility (flexibility), and can be suitably bent, for example. Therefore, even if the spacer is omitted, other members ( It is possible to secure a good adhesion state with the heat generating member and the like and the heat radiating member and the like. Therefore, it is possible to satisfactorily solve the above-described problems while exhibiting good heat dissipation performance.
また、ベイパーチャンバー100を湾曲、屈曲させることにより、他の部材との干渉を好適に回避することができるため、発熱部材を備える装置についての各部品のレイアウトの自由度が増す。 In addition, by curving and bending the vapor chamber 100, interference with other members can be favorably avoided, thereby increasing the degree of freedom in layout of each part of the device provided with the heat-generating member.
また、ベイパーチャンバー100(ウィック構造体)が備える流路部分15や流路壁16の形状等を好適に調整することができるため、例えば、長方形等の単純な形状だけでなく、切り欠き部を有する形状等の複雑な形状を有し、当該形状に対応した流路部分15や流路壁16を有するベイパーチャンバー100であっても好適に製造することができる。したがって、例えば、発熱部材等や放熱部材等との接触面積を大きいものとしつつ、他の部材との干渉を好適に解消することができる。これにより、より良好な放熱性能を発揮することができる。
In addition, since the shape of the
また、例えば、発熱部材としてのモーターが収納された筐体(例えば、多関節ロボットの関節部等)内においては、モーターからの発熱を、筐体を介して外部に逃がすために、筐体内において、アルミニウム成形体および熱伝導シートを組み合わせて用いることがあったが、この場合、筐体が大型化する問題があった。これに対し、上述したようなベイパーチャンバー100を用いる場合、アルミニウム成形体を用いる必要がないため、筐体の小型化、部品点数削減等の観点から有利である。 Further, for example, in a housing containing a motor as a heat-generating member (for example, a joint part of an articulated robot), in order to release the heat generated from the motor to the outside through the housing, In some cases, an aluminum molded body and a heat conductive sheet are used in combination, but in this case, there is a problem that the housing becomes large. On the other hand, when the vapor chamber 100 as described above is used, it is not necessary to use an aluminum molded body, which is advantageous from the viewpoint of miniaturization of the housing, reduction of the number of parts, and the like.
[2]ベイパーチャンバー製造用部材
次に、前述した本発明のベイパーチャンバーの製造、特に、ベイパーチャンバーが備える変形防止部材(ウィック構造体)の製造に、好適に用いることができるベイパーチャンバー製造用部材について説明する。
[2] Vapor chamber manufacturing member Next, a vapor chamber manufacturing member that can be suitably used for manufacturing the vapor chamber of the present invention described above, particularly for manufacturing the deformation preventing member (wick structure) included in the vapor chamber. will be explained.
図6は、ベイパーチャンバー製造用部材の一例を模式的に示す斜視図である。図7は、ベイパーチャンバー製造用部材の一例を模式的に示す縦断面図である。図8、図9は、それぞれ、ベイパーチャンバー製造用部材の他の一例を模式的に示す縦断面図である。 FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of a vapor chamber manufacturing member. FIG. 7 is a vertical cross-sectional view schematically showing an example of a vapor chamber manufacturing member. 8 and 9 are longitudinal sectional views schematically showing other examples of vapor chamber manufacturing members.
ベイパーチャンバー製造用部材10’は、ウィック13と、未硬化状態の樹脂材料14’とを含むものである。 The vapor chamber manufacturing member 10' includes a wick 13 and an uncured resin material 14'.
これにより、フレキシブル性(柔軟性)に優れるとともに、特に優れた熱輸送能力を有するベイパーチャンバー100の製造に好適に用いることができるベイパーチャンバー製造用部材10’を提供することができる。また、ベイパーチャンバー100のフレキシブル性(柔軟性)を優れたものとすることができるため、ベイパーチャンバー100が適用される部材や配置等によらず、ベイパーチャンバー100と前記部材との密着状態を良好なものとすることができ、優れた熱輸送能力をより確実に発揮することができる。 As a result, it is possible to provide the vapor chamber manufacturing member 10' that is excellent in flexibility (softness) and can be suitably used for manufacturing the vapor chamber 100 that has particularly excellent heat transport ability. In addition, since the flexibility (softness) of the vapor chamber 100 can be made excellent, the adhesion state between the vapor chamber 100 and the above-mentioned member is good regardless of the member or arrangement to which the vapor chamber 100 is applied. , and excellent heat-transporting ability can be exhibited more reliably.
このような優れた効果が得られるのは、以下のような理由によるものと考えられる。すなわち、ベイパーチャンバー製造用部材10’がウィック13と未硬化状態の樹脂材料14’とを含むものであることにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて形成されるウィック構造体を、ウィック13と樹脂硬化物14とを含む材料で構成されたものとすることができ、ベイパーチャンバー100全体として、優れたフレキシブル性(柔軟性)を発揮することができる。また、ベイパーチャンバー製造用部材10’が未硬化状態の樹脂材料14’を含むことにより、例えば、後述するような方法において、所定のパターンで光(露光光)を照射することにより、ベイパーチャンバー100における作動液30の流路部分15、特に、気体状の作動液30の流路部分(流路部分15のうち繊維131が存在しない部分、または、繊維131の密度が低い部分)と、液状の作動液30の流路部分(流路部分15のうち、繊維131が存在する部分、または、繊維131の密度が高い部分)とを好適に形成することができる。より具体的には、気体状の作動液30を移動させる構造と、液状の作動液30を毛細管現象によって移動させる構造とを、好適な配置で形成することができる。これにより、作動液30の蒸発・凝縮のサイクルを速めることができ、ベイパーチャンバー100全体としての熱輸送能力を特に優れたものとすることができる。ただし、前記の気体状の作動液30の流路部分(流路部分15のうち繊維131が存在しない部分、または、繊維131の密度が低い部分)において、一部の液状の作動液30が流通してもよいし、前記の液状の作動液30の流路部分(流路部分15のうち、繊維131が存在する部分、または、繊維131の密度が高い部分)において、一部の気体状の作動液30が流通してもよい。
It is believed that such excellent effects are obtained for the following reasons. That is, since the vapor chamber manufacturing member 10' includes the wick 13 and the uncured resin material 14', the wick structure formed using the vapor chamber manufacturing member 10' is composed of the wick 13 and the resin material 14'. The vapor chamber 100 as a whole can exhibit excellent flexibility (flexibility). In addition, since the vapor chamber manufacturing member 10' includes the uncured resin material 14', the vapor chamber 100 can be exposed to light (exposure light) in a predetermined pattern by, for example, a method described later. in the
また、ベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて製造されるベイパーチャンバー100(ウィック構造体、変形防止部材10)が備える流路部分15や流路壁16の形状等を、ベイパーチャンバー100の用途、適用部位等に応じて好適に調整することができる。言い換えると、オンデマンド性に優れている。また、光照射、熱処理等の一般的な処理によりベイパーチャンバー100(ウィック構造体、変形防止部材10)を好適に製造することができ、煩雑な金属加工等を行わなくても、上記のような優れた特性のベイパーチャンバー100を製造することができる。また、気体状の作動液30の流路部分と、液状の作動液30の流路部分とを、共通の工程で形成することができ、これらの部分の位置合わせ等が不要であるため、ベイパーチャンバー100の製造における高い生産性、高い歩留まりを実現することができる。
In addition, the shape of the
未硬化状態の樹脂材料14’は、硬化性の樹脂材料であって、硬化反応が完了していないものであればよく、一部硬化反応が進行したもの、例えば、Bステージの樹脂材料であってもよい。 The uncured resin material 14′ may be a curable resin material in which the curing reaction has not been completed, and may be a material in which the curing reaction has partially progressed, for example, a B-stage resin material. may
また、複数の繊維131が絡み合った状態のウィック13を含むことにより、例えば、ベイパーチャンバー製造用部材10’中における繊維131同士の隙間を、液状の作動液30を毛細管現象が生じやすい状態に調整しやすく、また、ベイパーチャンバー製造用部材10’中における繊維131の配置部位を調整しやすい。したがって、ベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて形成されるウィック構造体において、気体状の作動液30の流路部分と、液状の作動液30の流路部分とをより好適に形成することができ、前述した効果をより確実に発揮させることができる。また、ベイパーチャンバー製造用部材10’の製造も容易となり、ベイパーチャンバー製造用部材10’中における繊維131の配置状態、分布を調整しやすく、例えば、ベイパーチャンバー製造用部材10’中の各部位における不本意な繊維131の分布むら(例えば、流路部分15となるべき部位に繊維131が十分に存在しないこと等)を好適に防止することができる。
In addition, by including the wick 13 in which a plurality of fibers 131 are entangled, for example, the gaps between the fibers 131 in the vapor chamber manufacturing member 10' are adjusted to a state where the
図示の構成では、ウィック13は、シート状をなすものであるが、ウィック13の形状は、特に限定されない。 In the illustrated configuration, the wick 13 has a sheet shape, but the shape of the wick 13 is not particularly limited.
また、図示の構成では、ベイパーチャンバー製造用部材10’は、シート状をなすもの、特に、シート状のウィック13に対応する形状を有するものであるが、ベイパーチャンバー製造用部材10’の形状は、特に限定されない。 Further, in the illustrated configuration, the vapor chamber manufacturing member 10' is sheet-shaped, particularly having a shape corresponding to the sheet-shaped wick 13. The shape of the vapor chamber manufacturing member 10' is , is not particularly limited.
[2-1]樹脂材料
ベイパーチャンバー製造用部材10’は、未硬化状態の樹脂材料14’を含んでいる。
[2-1] Resin material The vapor chamber manufacturing member 10' includes an uncured resin material 14'.
樹脂材料14’は、未硬化の状態の硬化性樹脂を含むものであればよく、一部硬化反応が進んだもの(例えば、Bステージの樹脂)であってもよいし、未硬化の状態の硬化性樹脂に加えて、熱可塑性樹脂を含むものであってもよい。 The resin material 14′ may contain an uncured curable resin, may be partially cured (for example, a B-stage resin), or may be an uncured curable resin. In addition to the curable resin, it may contain a thermoplastic resin.
中でも、樹脂材料14’は、アルカリ可溶性樹脂と光重合性樹脂とを含むものであるのが好ましい。 Among them, the resin material 14' preferably contains an alkali-soluble resin and a photopolymerizable resin.
これにより、後述するような方法において、露光工程、現像工程により、所定のパターンを好適に形成することができるとともに、現像工程では、現像液として広く用いられている有機溶媒ではなく、環境負荷がより少ないアルカリ水溶液を好適に用いることができる。 As a result, in the method described later, a predetermined pattern can be preferably formed by the exposure step and the development step, and in the development step, the environmental load is less than the organic solvent widely used as the developer. A smaller amount of alkaline aqueous solution can be preferably used.
以下、アルカリ可溶性樹脂について説明する。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、クレゾール型、フェノール型、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、カテコール型、レゾルシノール型、ピロガロール型等のノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ヒドロキシスチレン樹脂、メタクリル酸樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等のアクリル系樹脂、水酸基、カルボキシル基等を含む環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂(具体的には、ポリベンゾオキサゾール構造およびポリイミド構造の少なくとも一方を有し、かつ主鎖または側鎖に水酸基、カルボキシル基、エーテル基またはエステル基を有する樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体構造を有する樹脂、ポリイミド前駆体構造を有する樹脂、ポリアミド酸エステル構造を有する樹脂等)等が挙げられる。
The alkali-soluble resin will be described below.
Alkali-soluble resins include, for example, cresol type, phenol type, bisphenol A type, bisphenol F type, catechol type, resorcinol type, pyrogallol type novolak resins, phenol aralkyl resins, hydroxystyrene resins, methacrylic acid resins, and methacrylic acid esters. Acrylic resins such as resins, cyclic olefin resins containing hydroxyl groups, carboxyl groups, etc., polyamide resins (specifically, at least one of a polybenzoxazole structure and a polyimide structure, and hydroxyl groups in the main chain or side chain , a resin having a carboxyl group, an ether group or an ester group, a resin having a polybenzoxazole precursor structure, a resin having a polyimide precursor structure, a resin having a polyamic acid ester structure, etc.).
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂を好適に用いることができる。 As the alkali-soluble resin, for example, a resin having an alkali-soluble group and a double bond can be preferably used.
これにより、現像処理時に二重結合部分が未反応の樹脂を除去する際に、現像液として通常用いられる有機溶剤の代わりに、環境に対する負荷のより少ないアルカリ水溶液を適用することができるとともに、二重結合部分が硬化反応に寄与することから、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14の耐熱性を維持することができる。 As a result, when removing the resin in which the double bond portion is unreacted during development processing, instead of the organic solvent normally used as the developer, an alkaline aqueous solution with less environmental load can be applied. Since the double bond portion contributes to the curing reaction, the heat resistance of the cured resin 14 obtained by curing the resin material 14' can be maintained.
アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂としては、例えば、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂を挙げることができる。 Resins having alkali-soluble groups and double bonds include, for example, curable resins that can be cured by both light and heat.
アルカリ可溶性基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基等が挙げられる。このアルカリ可溶性基は、熱硬化反応にも寄与することができる。 Examples of alkali-soluble groups include hydroxyl groups and carboxyl groups. This alkali-soluble group can also contribute to the thermosetting reaction.
このような樹脂としては、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基等の光反応基を有する熱硬化性樹脂や、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、カルボキシル基、酸無水物基等の熱反応基を有する光硬化性樹脂等が挙げられる。なお、光硬化性樹脂は、さらに、エポキシ基、アミノ基、シアネート基等の熱反応基を有していてもよい。具体的には、(メタ)アクリル変性フェノール樹脂、(メタ)アクリロイル基含有アクリル酸重合体、カルボキシル基含有(エポキシ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of such resins include thermosetting resins having photoreactive groups such as acryloyl groups, methacryloyl groups, and vinyl groups, and thermoreactive groups such as phenolic hydroxyl groups, alcoholic hydroxyl groups, carboxyl groups, and acid anhydride groups. and a photocurable resin having In addition, the photocurable resin may further have a thermoreactive group such as an epoxy group, an amino group, or a cyanate group. Specific examples include (meth)acrylic-modified phenol resins, (meth)acryloyl group-containing acrylic acid polymers, and carboxyl group-containing (epoxy)acrylates.
これらの中でも、アルカリ可溶性樹脂としては、(メタ)アクリル基とフェノール性水酸基とを含むもの、または、(メタ)アクリル基とカルボキシル基とを含むものであるのが好ましく、(メタ)アクリル基とフェノール性水酸基とを含むものであるのがより好ましく、(メタ)アクリル変性フェノール樹脂であるのがさらに好ましい。 Among these, the alkali-soluble resin preferably contains a (meth)acrylic group and a phenolic hydroxyl group, or contains a (meth)acrylic group and a carboxyl group. More preferably, it contains a hydroxyl group, and more preferably a (meth)acrylic-modified phenolic resin.
これにより、アルカリ水溶液を用いた現像処理時における未反応の樹脂の除去をより好適に行うことができ、ベイパーチャンバー100の生産性、製造されるベイパーチャンバー100の信頼性をより優れたものとすることができる。 As a result, unreacted resin can be removed more favorably during development using an alkaline aqueous solution, and the productivity of the vapor chamber 100 and the reliability of the manufactured vapor chamber 100 are improved. be able to.
特に、アルカリ可溶性樹脂が、(メタ)アクリル基とフェノール性水酸基とを含むものであると、上記のような効果が得られるとともに、後述するようなベイパーチャンバー100の製造方法における樹脂材料14’の解像性、すなわち、露光工程におけるパターンの再現性をより優れたものとすることができる。このような効果は、(メタ)アクリル基とフェノール性水酸基とを含むアルカリ可溶性樹脂の中でも、(メタ)アクリル変性フェノール樹脂を用いた場合により顕著に発揮される。 In particular, when the alkali-soluble resin contains a (meth)acrylic group and a phenolic hydroxyl group, the effects described above can be obtained, and the resolution of the resin material 14' in the manufacturing method of the vapor chamber 100 described later can be improved. In other words, the pattern reproducibility in the exposure process can be improved. Among alkali-soluble resins containing a (meth)acrylic group and a phenolic hydroxyl group, such an effect is exhibited more remarkably when a (meth)acrylic-modified phenolic resin is used.
(メタ)アクリル変性フェノール樹脂は、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のノボラック樹脂のフェノール性水酸基とアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル等のグリシジル基と(メタ)アクリル基を有する化合物を反応させることにより得ることができる。その中でも、フェノールノボラックとメタクリル酸グリシジルを反応させたメタクリル変性フェノール樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂とメタクリル酸グリシジルを反応させたメタクリル変性フェノール樹脂が好ましい。 (Meth)acrylic-modified phenolic resins include, for example, phenolic novolac resins, cresol novolac resins, bisphenol A novolak resins, and other novolak resins, and glycidyl groups such as glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate, and (meth)acrylic groups. It can be obtained by reacting a compound having Among them, methacrylic-modified phenolic resin obtained by reacting phenol novolac and glycidyl methacrylate, and methacrylic-modified phenolic resin obtained by reacting bisphenol A novolac resin and glycidyl methacrylate are preferable.
これにより、上述したような効果がより顕著に発揮される。すなわち、アルカリ水溶液を用いた現像処理時における未反応の樹脂の除去をさらに好適に行うことができ、ベイパーチャンバー100の生産性、製造されるベイパーチャンバー100の信頼性をさらに優れたものとすることができ、また、露光工程におけるパターンの再現性をさらに優れたものとすることができる。 As a result, the effects as described above are exhibited more remarkably. That is, it is possible to more preferably remove unreacted resin during development processing using an alkaline aqueous solution, and to further improve the productivity of the vapor chamber 100 and the reliability of the manufactured vapor chamber 100. In addition, the pattern reproducibility in the exposure process can be further improved.
アルカリ可溶性樹脂として光反応基を有する熱硬化性樹脂を用いる場合、前記光反応基の変性率(置換率)は、特に限定されないが、前記アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂の反応基全体の20mol%以上80mol%以下であるのが好ましく、30mol%以上70mol%以下であるのがより好ましい。 When a thermosetting resin having a photoreactive group is used as the alkali-soluble resin, the modification rate (substitution rate) of the photoreactive group is not particularly limited. is preferably 20 mol % or more and 80 mol % or less, more preferably 30 mol % or more and 70 mol % or less.
これにより、後述するようなベイパーチャンバー100の製造方法における樹脂材料14’の解像性、すなわち、露光工程におけるパターンの再現性をより優れたものとすることができる。その結果、微細なパターンを有する変形防止部材10(ウィック構造体)を備えるベイパーチャンバー100の製造により好適に適用することができる。 As a result, the resolution of the resin material 14' in the manufacturing method of the vapor chamber 100, which will be described later, that is, the reproducibility of the pattern in the exposure process can be improved. As a result, the vapor chamber 100 including the deformation preventing member 10 (wick structure) having a fine pattern can be more suitably applied.
一方、熱反応基を有する光硬化性樹脂を用いる場合、前記熱反応基の変性率(置換率)は、特に限定されないが、前記アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂の反応基全体の20mol%以上80mol%以下であるのが好ましく、30mol%以上70mol%以下であるのがより好ましい。 On the other hand, when a photocurable resin having a heat-reactive group is used, the modification rate (substitution rate) of the heat-reactive group is not particularly limited. % or more and 80 mol % or less, more preferably 30 mol % or more and 70 mol % or less.
これにより、後述するようなベイパーチャンバー100の製造方法における樹脂材料14’の解像性、すなわち、露光工程におけるパターンの再現性をより優れたものとすることができる。その結果、微細なパターンを有する変形防止部材10(ウィック構造体)を備えるベイパーチャンバー100の製造により好適に適用することができる。 As a result, the resolution of the resin material 14' in the manufacturing method of the vapor chamber 100, which will be described later, that is, the reproducibility of the pattern in the exposure process can be improved. As a result, the vapor chamber 100 including the deformation preventing member 10 (wick structure) having a fine pattern can be more suitably applied.
前記アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、300,000以下であるのが好ましく、5,000以上150,000以下であるのがより好ましい。 The weight average molecular weight of the resin having an alkali-soluble group and a double bond is not particularly limited, but is preferably 300,000 or less, more preferably 5,000 or more and 150,000 or less.
これにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’での樹脂材料14’の形状の安定性を十分に優れたものとしつつ、現像工程での樹脂材料14’の除去をより好適に行うことができる。 As a result, the shape stability of the resin material 14' in the vapor chamber manufacturing member 10' can be sufficiently improved, and the resin material 14' can be removed more favorably in the developing process.
なお、重量平均分子量は、例えば、G.P.C.を用いて評価でき、予め、スチレン標準物質を用いて作成された検量線により重量平均分子量を算出することができる。特に、測定溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用い、40℃の温度条件下で測定することができる。 In addition, the weight average molecular weight is, for example, G.I. P. C. and the weight average molecular weight can be calculated from a calibration curve prepared in advance using a styrene standard substance. In particular, tetrahydrofuran (THF) can be used as the measurement solvent and the measurement can be performed at a temperature of 40°C.
樹脂材料14’中におけるアルカリ可溶性樹脂の含有率は、特に限定されないが、10質量%以上80質量%以下であるのが好ましく、15質量%以上70質量%以下であるのがより好ましい。 Although the content of the alkali-soluble resin in the resin material 14' is not particularly limited, it is preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less, and more preferably 15% by mass or more and 70% by mass or less.
これにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’での樹脂材料14’の形状の安定性を十分に優れたものとしつつ、露光工程における解像性、現像工程での現像性をより優れたものとすることができる。また、ベイパーチャンバー100の製造過程における加熱処理により、変形防止部材10(ウィック構造体)とコンテナ20(第1のシート材21、第2のシート材22)との接合強度、密着性をより優れたものとすることができる。 Thereby, the shape stability of the resin material 14' in the vapor chamber manufacturing member 10' is sufficiently excellent, and the resolution in the exposure process and the developability in the development process are further improved. be able to. In addition, the heat treatment in the manufacturing process of the vapor chamber 100 further improves the bonding strength and adhesion between the deformation preventing member 10 (wick structure) and the container 20 (first sheet material 21, second sheet material 22). can be assumed.
次に、光重合性樹脂について説明する。
樹脂材料14’が前述したアルカリ可溶性樹脂とともに光重合性樹脂を含むことにより、パターニング性を向上させることができる。
Next, the photopolymerizable resin will be described.
Patterning properties can be improved by including a photopolymerizable resin together with the alkali-soluble resin described above in the resin material 14'.
光重合性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、アクリロイル基またはメタクリロイル基を、一分子中に少なくとも1個以上有するアクリル系モノマーやオリゴマー等のアクリル系化合物、スチレン等のビニル系化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the photopolymerizable resin include unsaturated polyesters, acrylic compounds such as acrylic monomers and oligomers having at least one acryloyl group or methacryloyl group in one molecule, and vinyl compounds such as styrene. , or a combination of two or more selected from these.
これらの中でもアクリル系化合物を主成分とする紫外線硬化性樹脂が好ましい。アクリル系化合物は、光(露光光)を照射した際の硬化速度が速く、比較的少量の露光量で樹脂材料14’を好適にパターニングすることができる。 Among these, an ultraviolet curable resin containing an acrylic compound as a main component is preferable. The acrylic compound has a high curing speed when irradiated with light (exposure light), and can suitably pattern the resin material 14' with a relatively small amount of exposure.
アクリル系化合物としては、例えば、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステルのモノマー等が挙げられ、より具体的には、ジアクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジアクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジメタクリル酸1,6-ヘキサンジオール、ジアクリル酸グリセリン、ジメタクリル酸グリセリン、ジアクリル酸1,10-デカンジオール、ジメタクリル酸1,10-デカンジオール等の2官能アクリレート、トリアクリル酸トリメチロールプロパン、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、トリアクリル酸ペンタエリスリトール、トリメタクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサアクリル酸ジペンタエリスリトール、ヘキサメタクリル酸ジペンタエリスリトール等の多官能アクリレート等が挙げられる。 Examples of acrylic compounds include monomers of acrylic acid esters and methacrylic acid esters, and more specifically, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, and dimethacrylic acid. Bifunctional acrylates such as 1,6-hexanediol acid, glyceryl diacrylate, glyceryl dimethacrylate, 1,10-decanediol diacrylate, 1,10-decanediol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethacryl Polyfunctional acrylates such as acid trimethylolpropane, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, and dipentaerythritol hexamethacrylate.
中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、エステル部位の炭素数が1以上15以下のアクリル酸エステル、メタクリル酸アルキルエステルがより好ましい。
これにより、反応性を向上させることができ、露光工程における感度が向上する。
Among them, (meth)acrylic acid esters are preferred, and acrylic acid esters and methacrylic acid alkyl esters having 1 to 15 carbon atoms in the ester moiety are more preferred.
Thereby, the reactivity can be improved, and the sensitivity in the exposure process is improved.
また、光重合性樹脂は、特に限定されないが、室温(23℃)で液状をなすものであるのが好ましい。 Also, the photopolymerizable resin is not particularly limited, but preferably is liquid at room temperature (23° C.).
これにより、露光光(特に、紫外線)による硬化反応性を向上させることができる。また、他の配合成分(例えば、アルカリ可溶性樹脂)との混合作業を容易にすることができる。室温で液状の光重合性樹脂としては、例えば、前述したアクリル化合物を主成分とする紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。 Thereby, the curing reactivity with exposure light (in particular, ultraviolet rays) can be improved. In addition, the work of mixing with other compounding components (for example, an alkali-soluble resin) can be facilitated. Examples of photopolymerizable resins that are liquid at room temperature include UV-curable resins containing the aforementioned acrylic compound as a main component.
光重合性樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、5,000以下であるのが好ましく、150以上3,000以下であるのがより好ましい。 Although the weight average molecular weight of the photopolymerizable resin is not particularly limited, it is preferably 5,000 or less, more preferably 150 or more and 3,000 or less.
これにより、樹脂材料14’の反応性を向上させることができ、露光工程における感度が向上するとともに、樹脂材料14’の解像性を向上させることができる。 Thereby, the reactivity of the resin material 14' can be improved, the sensitivity in the exposure process can be improved, and the resolution of the resin material 14' can be improved.
樹脂材料14’中における光重合性樹脂の含有率は、特に限定されないが、9質量%以上40質量%以下であるのが好ましく、13質量%以上30質量%以下であるのがより好ましい。 The content of the photopolymerizable resin in the resin material 14' is not particularly limited, but is preferably 9% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 13% by mass or more and 30% by mass or less.
これにより、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14の耐熱性と可撓性とをより高いレベルで両立することができる。また、後述するようなベイパーチャンバー100の製造方法における樹脂材料14’の解像性、すなわち、露光工程におけるパターンの再現性をより優れたものとすることができる。その結果、微細なパターンを有する変形防止部材10(ウィック構造体)を備えるベイパーチャンバー100の製造により好適に適用することができる。 As a result, the cured resin 14 obtained by curing the resin material 14' can have both heat resistance and flexibility at a higher level. In addition, the resolution of the resin material 14' in the manufacturing method of the vapor chamber 100, which will be described later, that is, the reproducibility of the pattern in the exposure process can be improved. As a result, the vapor chamber 100 including the deformation preventing member 10 (wick structure) having a fine pattern can be more suitably applied.
樹脂材料14’中におけるアルカリ可溶性樹脂の含有率をXA[質量%]、樹脂材料14’中における光重合性樹脂の含有率をXP[質量%]としたとき、0.15≦XP/XA≦0.90の関係を満たすのが好ましく、0.19≦XP/XA≦0.87の関係を満たすのがより好ましく、0.22≦XP/XA≦0.33の関係を満たすのがさらに好ましい。 When the content of the alkali-soluble resin in the resin material 14' is XA [mass%] and the content of the photopolymerizable resin in the resin material 14' is XP [mass%], 0.15≤XP/XA≤ It preferably satisfies the relationship of 0.90, more preferably satisfies the relationship of 0.19≤XP/XA≤0.87, and further preferably satisfies the relationship of 0.22≤XP/XA≤0.33. .
これにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’での樹脂材料14’の形状の安定性を、露光工程における解像性、現像工程での現像性、変形防止部材10(ウィック構造体)とコンテナ20(第1のシート材21、第2のシート材22)との接合強度、密着性、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14の耐熱性、可撓性等のバランスをさらに優れたものとすることができる。 As a result, the stability of the shape of the resin material 14' in the vapor chamber manufacturing member 10' is determined by the resolution in the exposure process, the developability in the development process, the deformation prevention member 10 (wick structure) and the container 20 ( The bonding strength and adhesion with the first sheet material 21 and the second sheet material 22), and the heat resistance and flexibility of the resin cured product 14 obtained by curing the resin material 14' are further well balanced. can be
樹脂材料14’がアルカリ可溶性樹脂と光重合性樹脂とを含むものである場合、樹脂材料14’は、さらに、アルカリ可溶性樹脂とは異なる熱硬化性樹脂を含むものであるのが好ましい。 When the resin material 14' contains an alkali-soluble resin and a photopolymerizable resin, the resin material 14' preferably further contains a thermosetting resin different from the alkali-soluble resin.
これにより、変形防止部材10(ウィック構造体)の耐熱性をより優れたものとすることができる。また、後述するベイパーチャンバー100の製造過程において好適な粘着性を発現することができ、変形防止部材10(ウィック構造体)とコンテナ20(第1のシート材21、第2のシート材22)との接合強度、密着性をより優れたものとすることができる。 Thereby, the heat resistance of the deformation prevention member 10 (wick structure) can be improved. In addition, suitable adhesiveness can be expressed in the manufacturing process of the vapor chamber 100 described later, and the deformation preventing member 10 (wick structure) and the container 20 (first sheet material 21, second sheet material 22) can be made more excellent in bonding strength and adhesion.
前記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が特に好ましい。これにより、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14の耐熱性や、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14のウィック13、第1のシート材21、第2のシート材22に対する密着性をより優れたものとすることができる。 Examples of the thermosetting resin include novolac-type phenolic resins such as phenol novolak resin, cresol novolac resin, and bisphenol A novolak resin; phenol resins such as resole phenol resin; and bisphenol-type resins such as bisphenol A epoxy resin and bisphenol F epoxy resin. epoxy resins, novolak epoxy resins, novolac epoxy resins such as cresol novolac epoxy resins, biphenyl epoxy resins, stilbene epoxy resins, triphenolmethane epoxy resins, alkyl-modified triphenolmethane epoxy resins, triazine nucleus-containing epoxy resins, Epoxy resins such as dicyclopentadiene-modified phenol-type epoxy resins, urea resins, resins having a triazine ring such as melamine resins, unsaturated polyester resins, bismaleimide resins, polyurethane resins, diallyl phthalate resins, silicone resins, benzoxazines A resin having a ring, a cyanate ester resin, and the like can be mentioned, and one or more selected from these can be used in combination. Among them, epoxy resin is particularly preferable as the thermosetting resin. As a result, the heat resistance of the resin cured product 14 obtained by curing the resin material 14 ′, the wick 13 of the resin cured product 14 obtained by curing the resin material 14 ′, the first sheet material 21 and the second sheet material 22 can be made more excellent.
特に、エポキシ樹脂としては、シリコーン変性エポキシ樹脂を使用することが好ましく、室温で固形のエポキシ樹脂(特に、ビスフェノール型エポキシ樹脂)と、室温で液状のエポキシ樹脂(特に、室温で液状のシリコーン変性エポキシ樹脂)とを併用することがより好ましい。 In particular, as the epoxy resin, it is preferable to use a silicone-modified epoxy resin, which includes an epoxy resin that is solid at room temperature (especially a bisphenol type epoxy resin) and an epoxy resin that is liquid at room temperature (especially a silicone-modified epoxy resin that is liquid at room temperature). resin) is more preferably used in combination.
これにより、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14の耐熱性と可撓性とをさらに高いレベルで両立することができる。また、後述するようなベイパーチャンバー100の製造方法における樹脂材料14’の解像性、すなわち、露光工程におけるパターンの再現性をさらに優れたものとすることができる。その結果、微細なパターンを有する変形防止部材10(ウィック構造体)を備えるベイパーチャンバー100の製造にさらに好適に適用することができる。 As a result, the cured resin 14 obtained by curing the resin material 14' can have both heat resistance and flexibility at a higher level. In addition, the resolution of the resin material 14' in the manufacturing method of the vapor chamber 100, which will be described later, that is, the reproducibility of the pattern in the exposure process can be further improved. As a result, the vapor chamber 100 including the deformation preventing member 10 (wick structure) having a fine pattern can be more suitably applied.
樹脂材料14’中における前記熱硬化性樹脂の含有率は、特に限定されないが、10質量%以上60質量%以下であるのが好ましく、15質量%以上55質量%以下であるのがより好ましい。 Although the content of the thermosetting resin in the resin material 14' is not particularly limited, it is preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 15% by mass or more and 55% by mass or less.
これにより、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14の耐熱性と靭性とをより高いレベルで両立することができる。 As a result, the resin cured product 14 obtained by curing the resin material 14 ′ can have both heat resistance and toughness at a higher level.
樹脂材料14’中におけるアルカリ可溶性樹脂の含有率をXA[質量%]、樹脂材料14’中における前記熱硬化性樹脂の含有率をXT[質量%]としたとき、0.20≦XT/XA≦1.5の関係を満たすのが好ましく、0.30≦XT/XA≦1.2の関係を満たすのがより好ましく、0.55≦XT/XA≦0.80の関係を満たすのがさらに好ましい。 When the content of the alkali-soluble resin in the resin material 14' is XA [mass%] and the content of the thermosetting resin in the resin material 14' is XT [mass%], 0.20≤XT/XA It preferably satisfies the relationship ≦1.5, more preferably satisfies the relationship 0.30≦XT/XA≦1.2, and further satisfies the relationship 0.55≦XT/XA≦0.80. preferable.
これにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’での樹脂材料14’の形状の安定性、露光工程における解像性、現像工程での現像性、樹脂材料14’が硬化してなる樹脂硬化物14の耐熱性、靭性、変形防止部材10(ウィック構造体)とコンテナ20(第1のシート材21、第2のシート材22)との接合強度、密着性等のバランスをさらに優れたものとすることができる。 As a result, the stability of the shape of the resin material 14' in the vapor chamber manufacturing member 10', the resolution in the exposure process, the developability in the development process, and the production of the resin cured product 14 obtained by curing the resin material 14'. To further improve the balance of heat resistance, toughness, bonding strength, adhesion, etc. between the deformation preventing member 10 (wick structure) and the container 20 (the first sheet material 21 and the second sheet material 22). can be done.
ベイパーチャンバー製造用部材10’中における樹脂材料14’の含有率は、10質量%以上50質量%以下であるのが好ましく、15質量%以上45質量%以下であるのがより好ましく、20質量%以上40質量%以下であるのがさらに好ましい。 The content of the resin material 14' in the vapor chamber manufacturing member 10' is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 15% by mass or more and 45% by mass or less, and 20% by mass. It is more preferable that the content is not less than 40% by mass.
上記のような含有率の条件を満足することにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて製造されるベイパーチャンバー100(ウィック構造体)における、気体状の作動液30の流路部分と、液状の作動液30の流路部分との割合をより好適なものとすることができる。
By satisfying the content rate conditions as described above, in the vapor chamber 100 (wick structure) manufactured using the vapor
ベイパーチャンバー製造用部材10’中における、ウィック13の含有率をXf[質量%]、樹脂材料14’の含有率をXr[質量%]としたとき、0.8≦Xf/Xr≦8.0の関係を満たすのが好ましく、1.0≦Xf/Xr≦7.0の関係を満たすのがより好ましく、2.0≦Xf/Xr≦6.0の関係を満たすのがさらに好ましい。 When the content of the wick 13 in the vapor chamber manufacturing member 10' is Xf [% by mass] and the content of the resin material 14' is Xr [% by mass], 0.8≤Xf/Xr≤8.0. , more preferably 1.0≤Xf/Xr≤7.0, and even more preferably 2.0≤Xf/Xr≤6.0.
上記のような含有率の関係を満足することにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて製造されるベイパーチャンバー100(ウィック構造体)における、気体状の作動液30の流路部分と、液状の作動液30の流路部分との割合をより好適なものとすることができる。
By satisfying the above-described content ratio relationship, the vapor chamber 100 (wick structure) manufactured using the vapor
[2-2]ウィック
本実施形態のベイパーチャンバー製造用部材10’は、ウィック13を含んでいる。
[2-2] Wick The vapor
ベイパーチャンバー製造用部材10’中に含まれるウィック13は、前述したベイパーチャンバー100(ウィック構造体)の構成材料として説明したウィック13と同様の条件を満足するものであるのが好ましい。
これにより、前述したのと同様の効果が得られる。
The wick 13 included in the vapor chamber manufacturing member 10' preferably satisfies the same conditions as the wick 13 described as the constituent material of the vapor chamber 100 (wick structure).
As a result, the same effect as described above can be obtained.
[2-3]硬化剤
ベイパーチャンバー製造用部材10’は、さらに硬化剤を含んでいてもよい。
[2-3] Curing Agent The vapor chamber manufacturing member 10' may further contain a curing agent.
硬化剤(感光剤)としては、樹脂材料14’を硬化させるものであれば特に限定されず、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾイン安息香酸、ベンゾインメチルエーテル、ベンジルフェニルサルファイド、ベンジル、ジベンジル、ジアセチル等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The curing agent (photosensitive agent) is not particularly limited as long as it cures the resin material 14'. Benzylphenyl sulfide, benzyl, dibenzyl, diacetyl and the like can be mentioned, and one or more selected from these can be used in combination.
ベイパーチャンバー製造用部材10’中における硬化剤(感光剤)の含有率は、特に限定されないが、0.1質量%以上50質量%以下であるのが好ましく、0.5質量%以上40質量%以下であるのがより好ましく、1.0質量%以上30質量%以下であるのがさらに好ましい。
The content of the curing agent (photosensitive agent) in the vapor
これにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’の保存安定性を十分に優れたものとしつつ、後述するベイパーチャンバー100の製造時には、光重合反応をより好適に開始・進行させることができる。
As a result, the storage stability of the vapor
[2-4]その他の成分
ベイパーチャンバー製造用部材10’は、前述した成分以外の成分(以下、「その他の成分」ともいう。)を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、充填剤、紫外線吸収剤、レベリング剤、カップリング剤、難燃剤、酸化防止剤等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
[2-4] Other Components The vapor chamber manufacturing member 10' may contain components other than the components described above (hereinafter also referred to as "other components"). Such components include, for example, fillers, ultraviolet absorbers, leveling agents, coupling agents, flame retardants, antioxidants, etc., and may be used alone or in combination of two or more selected from these. can be done.
ただし、ベイパーチャンバー製造用部材10’中におけるその他の成分の含有率は、7.0質量%以下であるのが好ましく、5.0質量%以下であるのがより好ましく、3.0質量%以下であるのがさらに好ましい。
However, the content of other components in the vapor
[2-5]ベイパーチャンバー製造用部材の全体構成
ベイパーチャンバー製造用部材10’の形状は特に限定されないが、図示の構成では、シート状である。
[2-5] Overall Configuration of Vapor Chamber Manufacturing Member The shape of the vapor chamber manufacturing member 10' is not particularly limited, but in the illustrated configuration, it is sheet-like.
これにより、シート状のベイパーチャンバー100(ウィック構造体)を好適に製造することができる。 Thereby, the sheet-like vapor chamber 100 (wick structure) can be suitably manufactured.
ベイパーチャンバー製造用部材10’がシート状をなすものである場合、シート状のウィック13(繊維131)は、図7に示すように、ベイパーチャンバー製造用部材10’の厚さ方向のほぼ全体にわたって存在するものであってもよいし、図8に示すように、ベイパーチャンバー製造用部材10’の厚さ方向の中央付近に偏在するものであってもよいし、図9に示すように、ベイパーチャンバー製造用部材10’の一方の面側に偏在するものであってもよい。また、シート状のウィック13(繊維131)は、ベイパーチャンバー製造用部材10’の両面側に偏在しており、これらの部位に比べて、ベイパーチャンバー製造用部材10’の厚さ方向の中央付近の繊維131の含有率が低くなっていてもよい。 When the vapor chamber manufacturing member 10' has a sheet shape, the sheet-like wick 13 (fibers 131) extends over substantially the entirety of the vapor chamber manufacturing member 10' in the thickness direction, as shown in FIG. It may be present, or it may be unevenly distributed near the center in the thickness direction of the vapor chamber manufacturing member 10' as shown in FIG. It may be unevenly distributed on one side of the chamber-manufacturing member 10'. In addition, the sheet-like wick 13 (fibers 131) is unevenly distributed on both sides of the vapor chamber manufacturing member 10', and is closer to the center of the vapor chamber manufacturing member 10' in the thickness direction than these portions. , the content of the fibers 131 may be low.
ベイパーチャンバー製造用部材10’の厚さは、10μm以上2000μm以下であるのが好ましく、20μm以上1000μm以下であるのがより好ましく、30μm以上500μm以下であるのがさらに好ましい。
The thickness of the vapor
これにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’を用いて製造されるベイパーチャンバー100が必要以上に厚型化することを防止しつつ、気体状の作動液30の流路部分と、液状の作動液30の流路部分とをより好適に形成することができる。 As a result, while preventing the vapor chamber 100 manufactured using the vapor chamber manufacturing member 10' from becoming thicker than necessary, can be formed more preferably.
[3]ベイパーチャンバーの製造方法
次に、本発明のベイパーチャンバーの製造方法について説明する。
[3] Manufacturing Method of Vapor Chamber Next, the manufacturing method of the vapor chamber of the present invention will be described.
図10、図11は、本発明のベイパーチャンバーの製造方法の一例を模式的に示す縦断面図である。 10 and 11 are longitudinal sectional views schematically showing an example of the vapor chamber manufacturing method of the present invention.
本実施形態のベイパーチャンバー100の製造方法は、未硬化状態の樹脂材料14’を含む材料で構成されたベイパーチャンバー製造用部材10’を用意するベイパーチャンバー製造用部材用意工程(1a)と、ベイパーチャンバー製造用部材10’を、その一方の面である第1の面11において、金属材料で構成された第1のシート材21に接合する第1の接合工程(1b)と、第1のシート材21に接合されたベイパーチャンバー製造用部材10’に対して、所定のパターンで光(露光光)Eを照射する露光工程(1c)と、露光工程で光Eが照射されなかった部位の未硬化状態の樹脂材料14’を除去する現像工程(1d)と、現像工程を経たベイパーチャンバー製造用部材10’を、第1の面11とは反対側の面である第2の面12において、金属材料で構成された第2のシート材22に接合する第2の接合工程(1e)と、第1のシート材21と第2のシート材22との間の空間に作動液30を注入するとともに、当該空間を密封する作動液供給・密封工程(1f)とを有する。
The manufacturing method of the vapor chamber 100 of the present embodiment includes a vapor chamber manufacturing member preparing step (1a) of preparing a vapor chamber manufacturing member 10' made of a material containing an uncured resin material 14'; A first bonding step (1b) of bonding the
これにより、特に優れた熱輸送能力を有するベイパーチャンバーを好適に製造することができるベイパーチャンバーの製造方法を提供することができる。また、製造されるベイパーチャンバー100のフレキシブル性(柔軟性)を優れたものとすることができる。このため、例えば、ベイパーチャンバー100が適用される部材や配置等によらず、ベイパーチャンバー100と前記部材との密着状態を良好なものとすることができ、優れた熱輸送能力をより確実に発揮することができる。 Accordingly, it is possible to provide a method for manufacturing a vapor chamber that can suitably manufacture a vapor chamber having particularly excellent heat transport ability. Moreover, the flexibility (flexibility) of the manufactured vapor chamber 100 can be made excellent. Therefore, for example, regardless of the member to which the vapor chamber 100 is applied, the arrangement, etc., the vapor chamber 100 and the member can be in a good contact state, and the excellent heat transport ability can be exhibited more reliably. can do.
[3-1]ベイパーチャンバー製造用部材用意工程
ベイパーチャンバー製造用部材用意工程では、未硬化状態の樹脂材料14’を含む材料で構成されたベイパーチャンバー製造用部材10’、特に、前述したような未硬化状態の樹脂材料14’とともにウィック13を含むベイパーチャンバー製造用部材10’を用意する(1a)。
[3-1] Vapor Chamber Manufacturing Member Preparing Step In the vapor chamber manufacturing member preparing step, the vapor chamber manufacturing member 10' made of a material containing the resin material 14' in an uncured state, particularly the vapor chamber manufacturing member 10' as described above. A vapor chamber manufacturing member 10' including a wick 13 together with an uncured resin material 14' is prepared (1a).
ベイパーチャンバー製造用部材10’は、例えば、ウィック13に、未硬化状態の樹脂材料14’を含む組成物を含侵させることにより得ることができる。 The vapor chamber manufacturing member 10' can be obtained, for example, by impregnating the wick 13 with a composition containing the uncured resin material 14'.
前記組成物は、例えば、樹脂材料14’に加えて、前述したその他の成分を含んでいてもよい。また、前記組成物は、溶媒を含んでいてもよい。前記組成物が溶媒を含む場合、ウィック13に前記組成物を含侵させた後に溶媒を揮発させることにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’を得ることができる。
The composition may include, for example, the other components described above in addition to the resin material 14'. Moreover, the composition may contain a solvent. When the composition contains a solvent, the vapor
前記組成物は、例えば、ウィック13の第1の面11に対応する面側から付与してもよいし、ウィック13の第2の面12に対応する面側から付与してもよいし、ウィック13の第1の面11に対応する面および第2の面12に対応する面の両側から付与してもよい。 For example, the composition may be applied from the surface side corresponding to the first surface 11 of the wick 13, or may be applied from the surface side corresponding to the second surface 12 of the wick 13. 13 may be applied from both sides of the surface corresponding to the first surface 11 and the surface corresponding to the second surface 12 .
ウィック13に前記組成物を付与する方法としては、例えば、塗布法、噴霧法、浸漬法等が挙げられる。 Examples of methods for applying the composition to the wick 13 include coating, spraying, and dipping.
[3-2]第1の接合工程
第1の接合工程では、ベイパーチャンバー製造用部材10’を、その一方の面である第1の面11において、第1のシート材21に接合する(1b)。
[3-2] First Bonding Step In the first bonding step, the vapor
ベイパーチャンバー製造用部材10’を構成する未硬化状態の樹脂材料14’を第1のシート材21と接触させ、さらに、圧力をかけることにより、好適に接合することができる。圧力に加えて、加熱することにより、さらに好適に接合することができる。 By bringing the uncured resin material 14' constituting the vapor chamber manufacturing member 10' into contact with the first sheet material 21 and further applying pressure, the two can be suitably bonded. In addition to pressure, the bonding can be performed more preferably by heating.
[3-3]露光工程
露光工程では、第1のシート材21に接合されたベイパーチャンバー製造用部材10’に対して、所定のパターンで光Eを照射する(1c)。
[3-3] Exposure Step In the exposure step, the vapor chamber manufacturing member 10' joined to the first sheet material 21 is irradiated with light E in a predetermined pattern (1c).
これにより、樹脂材料14’のうち光Eが照射された部位が、選択的に硬化し、樹脂硬化物14となる。すなわち、光Eの照射パターンに対応するパターンで、樹脂硬化物14で構成された流路壁16となるべき部位に対応する硬化部を形成することができる。
As a result, the portion of the resin material 14 ′ irradiated with the light E is selectively cured to become the resin cured product 14 . That is, it is possible to form a cured portion corresponding to a portion to be the
なお、本工程での硬化反応は、後の現像工程で、樹脂硬化物14を残存させつつ、未硬化の樹脂材料14’を除去することができる程度に進行させればよく、完全に進行させなくてもよい。 It should be noted that the curing reaction in this step should be allowed to proceed to such an extent that the uncured resin material 14' can be removed while leaving the cured resin 14 in the subsequent development step. It doesn't have to be.
本工程で照射する光Eの種類は、樹脂材料14’の種類に応じて決定されるが、紫外線であるのが好ましい。 The type of light E irradiated in this step is determined according to the type of the resin material 14', but is preferably ultraviolet light.
これにより比較的短時間の露光処理で好適に樹脂材料14’を硬化させることができ、ベイパーチャンバー100の生産性をより優れたものとすることができる。 As a result, the resin material 14' can be preferably cured by exposure processing in a relatively short time, and the productivity of the vapor chamber 100 can be improved.
露光工程は、例えば、レーザー光等の光を所定のパターンで走査することにより行ってもよいが、フォトマスクを用いることにより好適に行うことができる。 The exposure step may be performed by scanning light such as laser light in a predetermined pattern, but it can be preferably performed by using a photomask.
[3-4]現像工程
現像工程では、露光工程で光Eが照射されなかった部位の未硬化状態の樹脂材料14’を除去する(1d)。
[3-4] Developing Step In the developing step, the uncured resin material 14' is removed from the portion not irradiated with the light E in the exposure step (1d).
これにより、樹脂硬化物14およびウィック13(繊維131)を残存させつつ、樹脂材料14’を除去することができる。これにより、所定のパターン、すなわち、光Eの照射パターンに対応するパターンの流路壁16となるべき部位を出現することができる。
As a result, the resin material 14' can be removed while leaving the cured resin 14 and the wick 13 (fibers 131). As a result, a predetermined pattern, that is, a portion to be the
現像工程は、樹脂材料14’を選択的に溶解し、樹脂硬化物14を溶解しない現像液を用いることにより、好適に行うことができる。 The development process can be suitably performed by using a developer that selectively dissolves the resin material 14 ′ but does not dissolve the cured resin 14 .
現像液の組成は、樹脂材料14’、樹脂硬化物14等により異なるが、例えば、樹脂材料14’が前述したようなアルカリ可溶性樹脂を含む物である場合、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ水溶液を好適に用いることができる。 The composition of the developer varies depending on the resin material 14', the cured resin 14, etc. For example, when the resin material 14' contains an alkali-soluble resin as described above, sodium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide are used. An alkaline aqueous solution such as can be preferably used.
現像工程後、ウィック13(繊維131)に対して、プラズマ処理を施してもよい。
これにより、ベイパーチャンバー製造用部材10’の製造に予めプラズマ処理が施されたものを用い、その後にプラズマ処理を行わない場合に比べて、最終的に得られるベイパーチャンバー100において、ウィック13の表面の状態をより好適に維持することができ、前述したような効果がより顕著に発揮される。
After the developing process, the wick 13 (fibers 131) may be subjected to plasma treatment.
As a result, the surface of the wick 13 in the finally obtained vapor chamber 100 is significantly reduced compared to the case where the vapor
[3-5]第2の接合工程
第2の接合工程では、現像工程を経たベイパーチャンバー製造用部材10’を、第1の面11とは反対側の面である第2の面12において、第2のシート材22に接合する(1e)。
[3-5] Second bonding step In the second bonding step, the vapor
第2のシート材22とベイパーチャンバー製造用部材10’との接合は、例えば、第2のシート材22またはベイパーチャンバー製造用部材10’に接着剤を付与して行ってもよいが、樹脂材料14’として前述した条件を満足するもの(特に、アルカリ可溶性樹脂および光重合性樹脂とともに、アルカリ可溶性樹脂とは異なる熱硬化性樹脂を含むもの)を用いると、ベイパーチャンバー製造用部材10’と第2のシート材22とを接触させた後に加熱することにより、前記熱硬化性樹脂が熱硬化の過程で接着性を発現し、第2のシート材22とベイパーチャンバー製造用部材10’(ウィック構造体)との接合強度を特に優れたものとすることができる。また、同様に、第1のシート材21とベイパーチャンバー製造用部材10’(ウィック構造体)との接合強度も特に優れたものとすることができる。
The second sheet material 22 and the vapor chamber manufacturing member 10' may be joined by, for example, applying an adhesive to the second sheet material 22 or the vapor
特に、樹脂材料14’がアルカリ可溶性樹脂とは異なる熱硬化性樹脂を含むものである場合、樹脂材料14’に粘着性を発現させ、その後、樹脂材料14’を熱硬化させる熱処理を本工程で行うのが好ましい。 In particular, when the resin material 14' contains a thermosetting resin different from the alkali-soluble resin, the resin material 14' is made to develop adhesiveness, and then the heat treatment for thermosetting the resin material 14' is performed in this step. is preferred.
これにより、変形防止部材10(ウィック構造体)とコンテナ20との密着性をより優れたものとすることができるとともに、変形防止部材10(ウィック構造体)の強度をより優れたものとすることができ、ベイパーチャンバー100の耐久性、信頼性をより優れたものとすることができる。 As a result, the adhesion between the deformation prevention member 10 (wick structure) and the container 20 can be improved, and the strength of the deformation prevention member 10 (wick structure) can be improved. , and the durability and reliability of the vapor chamber 100 can be improved.
本工程での加熱温度は、80℃以上250℃以下であるのが好ましく、90℃以上220℃以下であるのがより好ましく、100℃以上200℃以下であるのがさらに好ましい。 The heating temperature in this step is preferably 80° C. or higher and 250° C. or lower, more preferably 90° C. or higher and 220° C. or lower, even more preferably 100° C. or higher and 200° C. or lower.
これにより、ベイパーチャンバー100の構成材料の不本意な劣化等をより効果的に防止しつつ、前述したような効果がより顕著に発揮される。また、ベイパーチャンバー100の生産性をより優れたものとすることができる。 As a result, the above-described effects are exhibited more remarkably while preventing unintended deterioration of the constituent materials of the vapor chamber 100 more effectively. Also, the productivity of the vapor chamber 100 can be improved.
また、本工程では、異なる条件での加熱を組み合わせて行ってもよい。具体的には、例えば、加圧状態での加熱処理(熱圧着)と、その後の加圧状態を解除した状態での加熱処理(ポストキュア)とを組み合わせて行ってもよい。 Moreover, in this step, heating under different conditions may be combined. Specifically, for example, heat treatment in a pressurized state (thermocompression bonding) and subsequent heat treatment in a state in which the pressurized state is released (post-cure) may be combined.
また、本工程での加熱時間は、0.1分間以上600分間以下であるのが好ましい。
これにより、ベイパーチャンバー100の構成材料の不本意な劣化等をより効果的に防止しつつ、前述したような効果がより顕著に発揮される。また、ベイパーチャンバー100の生産性をより優れたものとすることができる。
Moreover, the heating time in this step is preferably 0.1 minute or more and 600 minutes or less.
As a result, the above-described effects are exhibited more remarkably while preventing unintended deterioration of the constituent materials of the vapor chamber 100 more effectively. Also, the productivity of the vapor chamber 100 can be improved.
上記のように、加圧状態での加熱処理(熱圧着)と、その後の加圧状態を解除した状態での加熱処理(ポストキュア)とを組み合わせて行う場合、加圧状態での加熱処理(熱圧着)の処理時間は、0.1分間以上10分間以下であるのが好ましく、加圧状態を解除した状態での加熱処理(ポストキュア)での処理時間は、20分間以上480分間以下であるのが好ましい。 As described above, when the heat treatment under pressure (thermocompression bonding) and the subsequent heat treatment after releasing the pressure (post-cure) are performed in combination, the heat treatment under pressure ( The treatment time for thermocompression bonding is preferably 0.1 minute or more and 10 minutes or less, and the treatment time for heat treatment (post-cure) in a state where the pressure is released is 20 minutes or more and 480 minutes or less. It is preferable to have
[3-6]作動液供給・密封工程
作動液供給・密封工程では、第1のシート材21と第2のシート材22との間の空間に作動液30を注入するとともに、当該空間を密封する(1f)。
[3-6] Hydraulic Fluid Supply/Seal Step In the hydraulic fluid supply/seal step, the
作動液30の注入は、例えば、第1のシート材21と第2のシート材22との間の空間を、真空引きにより減圧した状態で好適に行うことができる。
The injection of the
第1のシート材21と第2のシート材22との間の空間を減圧することで、作動液30の沸点を低下させることができ、作動液30の蒸発、凝縮のサイクルをより効率良く行うことができるため、熱輸送効果、均熱効果をさらに高めることができる。
By reducing the pressure in the space between the first sheet material 21 and the second sheet material 22, the boiling point of the working
作動液30の注入後、作動液30の注入部が封止され、ウィック構造体(変形防止部材10およびウィック13)、作動液30が収納された空間が、液密的、気密的に密封される。
After the
ウィック構造体(変形防止部材10およびウィック13)、作動液30が収納された空間の密封は、封止部23の形成により行われる。
The wick structure (
封止部23の形成方法としては、例えば、メッキアップ、レーザー溶接、シーム溶接、冷間圧接、拡散接合、ロウ付け、接着等が挙げられる。 Examples of methods for forming the sealing portion 23 include plating, laser welding, seam welding, cold pressure welding, diffusion bonding, brazing, and adhesion.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述したものに限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described ones, and modifications, improvements, etc. within the range that can achieve the object of the present invention are included in the present invention. is.
例えば、ベイパーチャンバーの製造方法では、前述した工程に加えて、他の工程をさらに有していてもよい。 For example, the vapor chamber manufacturing method may further include other steps in addition to the steps described above.
また、本発明のベイパーチャンバーは、前述した方法で製造されたものに限定されず、いかなる方法で製造されたものであってもよい。 Also, the vapor chamber of the present invention is not limited to those manufactured by the method described above, and may be manufactured by any method.
例えば、前述した実施形態では、2枚の金属製のシート材(第1のシート材および第2のシート材)を用いて、コンテナを形成する場合について説明したが、コンテナは、1枚の金属製のシート材を用いて形成されたものであってもよいし、3枚以上の金属製のシート材を用いて形成されたものであってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the case where the container is formed using two metal sheet materials (the first sheet material and the second sheet material) has been described. It may be formed using a sheet material made of metal, or may be formed using three or more metal sheet materials.
また、前述した実施形態では、ベイパーチャンバーが、発熱部材の熱を所定の場所へ移動させる目的で用いるものである場合について中心的に説明したが、ベイパーチャンバーは、例えば、発熱部材の局所的な高温部の熱を均熱する目的で用いるものであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the vapor chamber is mainly used for the purpose of transferring the heat of the heat-generating member to a predetermined location. It may be used for the purpose of soaking the heat of the high-temperature part.
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these.
(実施例1)
[4]ベイパーチャンバーの製造
以下のようにして実施例1のベイパーチャンバーを製造した。
(Example 1)
[4] Manufacture of Vapor Chamber The vapor chamber of Example 1 was manufactured as follows.
[4-1]樹脂組成物の調製
[4-1-1]アルカリ可溶性樹脂(アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂(光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂:メタクリル変性ビスフェノールAノボラック樹脂:MPN)の合成)
[4-1] Preparation of resin composition [4-1-1] Alkali-soluble resin (resin having alkali-soluble group and double bond (curing resin curable by both light and heat: methacrylic-modified bisphenol A novolac Synthesis of resin: MPN))
フェノールノボラック樹脂(フェノライトLF-4871、DIC社製)の固形分60%のメチルエチルケトン(MEK)溶液:500gを、2Lフラスコ中に投入し、これに触媒としてのトリブチルアミン:1.5g、および、重合禁止剤としてハイドロキノン:0.15gを添加し、100℃に加温した。 500 g of methyl ethyl ketone (MEK) solution of phenol novolac resin (Phenolite LF-4871, manufactured by DIC Corporation) having a solid content of 60% was charged into a 2 L flask, and tributylamine as a catalyst: 1.5 g, and 0.15 g of hydroquinone was added as a polymerization inhibitor and heated to 100°C.
その後、上記の混合物中にグリシジルメタクリレート:162.6gを30分間かけて滴下し、100℃で5時間攪拌して反応させることにより、不揮発分:69.9%のメタクリル変性フェノールノボラック樹脂を得た。このようにして得られたアルカリ可溶性樹脂としてのメタクリル変性フェノールノボラック樹脂は、分子内に、(メタ)アクリル基とフェノール性水酸基とを含むものである。また、このようにして得られたメタクリル変性フェノールノボラック樹脂(アルカリ可溶性樹脂)の変性率は45%であった。 Thereafter, 162.6 g of glycidyl methacrylate was added dropwise to the above mixture over 30 minutes, and the mixture was stirred at 100° C. for 5 hours for reaction to obtain a methacrylic-modified phenolic novolak resin having a non-volatile content of 69.9%. . The methacrylic-modified phenolic novolak resin thus obtained as an alkali-soluble resin contains (meth)acrylic groups and phenolic hydroxyl groups in the molecule. Moreover, the modification rate of the methacrylic-modified phenol novolac resin (alkali-soluble resin) thus obtained was 45%.
[4-1-2]樹脂ワニスの調製(樹脂組成物)
アルカリ可溶性樹脂(光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂)としての上記のようにして合成したメタクリル変性フェノールノボラック樹脂(MPN):45質量部、光重合性樹脂としての室温で液状のメタクリルモノマー(新中村化学社製、NKエステル 3G):13質量部、熱硬化性樹脂としてのフェノールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、エピクロンN-770):30質量部、熱硬化性樹脂としてのビスフェノールF(本州化学工業社製、Bis-F):10質量部を秤量し、さらにメチルエチルケトン(MEK)を添加し、樹脂成分濃度が71質量%となるように調整した。そして、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(N-770)が溶解するまで攪拌した。
[4-1-2] Preparation of resin varnish (resin composition)
Methacrylic-modified phenolic novolak resin (MPN) synthesized as described above as an alkali-soluble resin (a curable resin that can be cured by both light and heat): 45 parts by mass, methacrylic resin that is liquid at room temperature as a photopolymerizable resin Monomer (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., NK Ester 3G): 13 parts by mass, phenol novolac type epoxy resin as thermosetting resin (manufactured by DIC, Epiclon N-770): 30 parts by mass, bisphenol as thermosetting resin F (Bis-F, manufactured by Honshu Kagaku Kogyo Co., Ltd.): 10 parts by mass was weighed, and methyl ethyl ketone (MEK) was added to adjust the resin component concentration to 71% by mass. Then, the mixture was stirred until the phenol novolac type epoxy resin (N-770) was dissolved.
その後、さらに、硬化剤(感光剤)(IGM Resins B.V.社製、Irgacure651):1.7質量部、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシイミダゾール(四国化成工業社製、2PHZ-PW):0.3質量部を添加し、攪拌羽根(450rpm)にて、1時間攪拌することにより、樹脂組成物としての樹脂ワニスを得た。 After that, a curing agent (photosensitive agent) (Irgacure 651, manufactured by IGM Resins B.V.): 1.7 parts by mass, 2-phenyl-4,5-dihydroxyimidazole (2PHZ-PW, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) : 0.3 parts by mass and stirred for 1 hour with a stirring blade (450 rpm) to obtain a resin varnish as a resin composition.
[4-2]ベイパーチャンバー製造用部材の製造
上記のようにして調製した樹脂組成物(樹脂ワニス)を用いて、以下のようにして、ベイパーチャンバー製造用部材を製造した。
[4-2] Manufacture of Vapor Chamber Manufacturing Member Using the resin composition (resin varnish) prepared as described above, a vapor chamber manufacturing member was manufactured as follows.
繊維シートを、上記のようにして得られた樹脂ワニス中に浸漬することにより、ウィックを構成する繊維同士の隙間に樹脂ワニスを含侵させた。 By immersing the fiber sheet in the resin varnish obtained as described above, the gaps between the fibers forming the wick were impregnated with the resin varnish.
ここで、繊維シートとしては、ガラスクロス(ユニチカ社製、#2116)95μm厚、坪量:104g/m2、軟化点:840℃の織布を用いた。 Here, as the fiber sheet, a woven cloth of glass cloth (#2116 manufactured by Unitika Ltd.) having a thickness of 95 μm, a basis weight of 104 g/m 2 and a softening point of 840° C. was used.
その後、80℃で15分間、加熱・乾燥することにより、ベイパーチャンバー製造用部材を得た。 After that, by heating and drying at 80° C. for 15 minutes, a member for manufacturing a vapor chamber was obtained.
このようにして得られたベイパーチャンバー製造用部材は、その厚さが150μmのシート状をなすものであり、図8に示すように、その厚さ方向の中心付近に繊維シートが存在し、ベイパーチャンバー製造用部材の両面には、繊維は存在していなかった。 The thus-obtained member for producing a vapor chamber is in the form of a sheet with a thickness of 150 μm. As shown in FIG. No fibers were present on both sides of the chamber-making member.
[4-3]ベイパーチャンバーの製造
まず、上記のようにして得られたベイパーチャンバー製造用部材を用意し(ベイパーチャンバー製造用部材用意工程)、その一方の面である第1の面において、ベイパーチャンバー製造用部材を構成する未硬化状態の樹脂材料(樹脂組成物)の粘着性を利用して、第1のシート材としての銅製のシート材(厚さ:35μm)に接合した(第1の接合工程)。
[4-3] Manufacture of Vapor Chamber First, the vapor chamber manufacturing member obtained as described above is prepared (vapor chamber manufacturing member preparation step). Utilizing the adhesiveness of the uncured resin material (resin composition) constituting the chamber manufacturing member, it was joined to a copper sheet material (thickness: 35 μm) as the first sheet material (first bonding process).
次に、第1のシート材に接合されたベイパーチャンバー製造用部材に対して、形成すべき流路壁に対応するパターンで開口部(光透過部)が設けられたフォトマスクを用いて、光の照射(露光)を行った(露光工程)。露光は、365nmを主波長とする水銀ランプを用い、露光量:700mJ/cm2という条件で行った。 Next, using a photomask provided with openings (light transmitting portions) in a pattern corresponding to the flow channel wall to be formed, light is applied to the vapor chamber manufacturing member joined to the first sheet material. was irradiated (exposure) (exposure step). Exposure was performed using a mercury lamp with a dominant wavelength of 365 nm under the condition of an exposure dose of 700 mJ/cm 2 .
次に、アルカリ水溶液である3質量%の水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液を現像液として用いて、現像液圧力:0.2MPa、現像時間:150秒間という条件で処理を行い、露光工程で光が照射されなかった部位の未硬化状態の樹脂材料を除去した(現像工程)。 Next, using a 3% by weight tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, which is an alkaline aqueous solution, as a developer, processing is performed under the conditions of developer pressure: 0.2 MPa and development time: 150 seconds. The uncured resin material was removed from the portions not irradiated with light (development step).
その後、第1のシート材に接合され、露光工程、現像工程を経たベイパーチャンバー製造用部材に対して、酸素プラズマ処理を施した。これにより、露出している繊維の表面が改質された。繊維シートのプラズマ処理が施された部位での、23℃における作動液の接触角は、1°であった。 After that, oxygen plasma treatment was applied to the vapor chamber manufacturing member that had been bonded to the first sheet material and had undergone the exposure process and the development process. This modified the surface of the exposed fibers. The contact angle of the working liquid at 23° C. on the plasma-treated portion of the fiber sheet was 1°.
次に、現像工程、プラズマ処理を経たベイパーチャンバー製造用部材を、第1の面とは反対側の面である第2の面において、第2のシート材としての銅製のシート材(厚さ:35μm)に接触させ、1MPaの圧力で押圧した。この状態で、170℃×1分間の熱圧着を行い、次いで、オーブンで、180℃×90分間の熱処理(ポストキュア)を行うことにより、ベイパーチャンバー製造用部材と第2のシート材とを強固に密着させ、その後、硬化反応が完了することにより、ベイパーチャンバー製造用部材を用いて形成されたウィック構造体が、第1の面で第1のシート材とが強固に結合し、第2の面で第2のシート材と強固に接合した接合体が得られた(第2の接合工程)。すなわち、第2の接合工程では、ベイパーチャンバー製造用部材と第2のシート材とを接触させた状態で加熱することにより、まず、熱硬化性樹脂の熱硬化の過程で接着性(粘着性)が発現し、その後、さらに加熱を行うことにより、熱硬化性樹脂の硬化反応が完了した。 Next, the vapor chamber manufacturing member that has undergone the development step and the plasma treatment is placed on the second surface opposite to the first surface by a copper sheet material (thickness: 35 μm) and pressed with a pressure of 1 MPa. In this state, thermocompression bonding is performed at 170° C. for 1 minute, and then heat treatment (post cure) is performed in an oven at 180° C. for 90 minutes to firmly bond the member for manufacturing the vapor chamber and the second sheet material. After that, the curing reaction is completed, so that the wick structure formed using the vapor chamber manufacturing member is firmly bonded to the first sheet material on the first surface, and the second surface A bonded body was obtained in which the surface was firmly bonded to the second sheet material (second bonding step). That is, in the second bonding step, by heating the vapor chamber manufacturing member and the second sheet material while they are in contact with each other, first, adhesiveness (adhesiveness) is reduced in the thermosetting process of the thermosetting resin. was expressed, and then the curing reaction of the thermosetting resin was completed by further heating.
その後、銅メッキにより第1のシート材と第2のシート材の周縁部を接合し第1のシート材と第2のシート材との間の空間を密封し、さらに、第1のシート材と第2のシート材との間の空間に、作動液としての純水を注入した。さらに、純水を注入する口を半田により封止した(作動液供給・密封工程)。これにより、ベイパーチャンバーが得られた。 After that, by copper plating, the peripheral edge portions of the first sheet material and the second sheet material are joined to seal the space between the first sheet material and the second sheet material, and the first sheet material and the second sheet material are sealed. Pure water was injected as a working fluid into the space between the second sheet material. Furthermore, the port for injecting pure water was sealed with solder (working fluid supply/sealing step). This resulted in a vapor chamber.
このようにして得られたベイパーチャンバーが備えるウィック構造体は、厚さが200μmで、図5に示すような構造を有するものであり、その長手方向に延在し、樹脂硬化物を含む材料で構成され、作動液の流路壁として機能する部位を複数有するものであり、隣り合う流路壁の間隔(すなわち、流路部分の幅)が500μm、流路壁の幅が100μmのものであった。 The wick structure provided in the thus obtained vapor chamber has a thickness of 200 μm and has a structure as shown in FIG. and has a plurality of portions functioning as flow channel walls for the hydraulic fluid, and the interval between adjacent flow channel walls (that is, the width of the flow channel portion) is 500 μm, and the width of the flow channel wall is 100 μm. rice field.
(実施例2~11)
ベイパーチャンバー製造用部材の製造に用いる繊維シートの条件、プラズマ処理の条件を調整することにより、表1に示す構成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてベイパーチャンバーを製造した。
(Examples 2 to 11)
A vapor chamber was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the configuration shown in Table 1 was obtained by adjusting the conditions of the fiber sheet used for manufacturing the member for manufacturing the vapor chamber and the conditions of the plasma treatment. .
(比較例1)
ベイパーチャンバー製造用部材の製造に用いる繊維シートの条件、プラズマ処理の条件を調整することにより、表1に示す構成となるようにした以外は、前記実施例1と同様にしてベイパーチャンバーを製造した。
(Comparative example 1)
A vapor chamber was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the configuration shown in Table 1 was obtained by adjusting the conditions of the fiber sheet used for manufacturing the member for manufacturing the vapor chamber and the conditions of the plasma treatment. .
前記各実施例および比較例のベイパーチャンバーを構成するウィックの条件、ベイパーチャンバーを平面視した際の単位面積当たりのウィックとシート材との間の体積を、表1にまとめて示す。表1中、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールを「PPBBO」、ポリプロピレンを「PP」と示した。 Table 1 summarizes the conditions of the wicks constituting the vapor chambers of the above Examples and Comparative Examples, and the volumes between the wicks and the sheet material per unit area when the vapor chambers are viewed from above. In Table 1, polyparaphenylenebenzobisoxazole is indicated as "PPBBO" and polypropylene as "PP".
[5]評価
ヒーター部の出力が可変可能でヒーター内部の温度が測定できるセラミックヒーター(坂口電熱社製、品番:ウルトラミック、ヒーター部12mm角、2.5mm厚)を用意した。セラミックヒーターを4Wおよび7Wに出力した時のヒーター内部温度はそれぞれ225℃、310℃であった。
[5] Evaluation A ceramic heater (manufactured by Sakaguchi Dennetsu Co., Ltd., product number: Ultramic, heater part 12 mm square, 2.5 mm thick) was prepared, the output of which is variable and the temperature inside the heater can be measured. The heater internal temperatures when the ceramic heater was output to 4 W and 7 W were 225° C. and 310° C., respectively.
次に、セラミックヒーターを4W、7Wにそれぞれ出力し、前記各実施例および比較例で製造したベイパーチャンバーの端部をセラミックヒーター部に載置し、セラミックヒーター内部の温度が安定した時の温度を測定した。
その結果を、表2に示す。
Next, the output of the ceramic heater was set to 4 W and 7 W, respectively, and the end of the vapor chamber manufactured in each of the examples and comparative examples was placed on the ceramic heater, and the temperature inside the ceramic heater was measured when the temperature was stabilized. It was measured.
The results are shown in Table 2.
表2から明らかなように、本発明では、比較例と比べて、セラミックヒーターに適用した場合の温度低下が大きかった。これは、本発明のベイパーチャンバーが、特に優れた熱輸送能力を有することを示している。また、本発明のベイパーチャンバーは、フレキシブル性(柔軟性)に優れることが確認された。 As is clear from Table 2, in the present invention, the temperature drop when applied to the ceramic heater was greater than in the comparative example. This indicates that the vapor chamber of the present invention has particularly excellent heat transport ability. Moreover, it was confirmed that the vapor chamber of the present invention is excellent in flexibility (softness).
また、繊維基材を構成する繊維の太さを、3.0μm以上20.0μm以下の範囲内で種々変更し、繊維基材の坪量を、10g/m2以上250g/m2以下の範囲内で種々変更し、繊維基材の厚さを、10μm以上1000μm以下の範囲内で種々変更し、ベイパーチャンバー製造用部材の厚さを、10μm以上2000μm以下の範囲内で種々変更し、コンテナの形成に用いるシート材の厚さを、12μm以上500μm以下の範囲内で種々変更し、ベイパーチャンバー製造用部材中における、繊維基材の含有率をXf[質量%]、樹脂材料の含有率をXr[質量%]としたときのXf/Xrの値を0.8以上8.0以下の範囲内で種々変更した以外は、前記実施例と同様にしてベイパーチャンバーを製造し、前記と同様に評価を行ったところ、前記と同様に優れた効果が得られた。 In addition, the thickness of the fibers constituting the fiber base material is variously changed within the range of 3.0 μm or more and 20.0 μm or less, and the basis weight of the fiber base material is changed within the range of 10 g/m 2 or more and 250 g/m 2 or less. The thickness of the fiber base material is variously changed within the range of 10 μm or more and 1000 μm or less, the thickness of the vapor chamber manufacturing member is variously changed within the range of 10 μm or more and 2000 μm or less, and the container The thickness of the sheet material used for formation is variously changed within the range of 12 μm or more and 500 μm or less, and the content of the fiber base material in the vapor chamber manufacturing member is Xf [% by mass], and the content of the resin material is Xr. Vapor chambers were manufactured in the same manner as in the above examples, except that the value of Xf/Xr when expressed as [% by mass] was varied within the range of 0.8 or more and 8.0 or less, and evaluated in the same manner as described above. was carried out, an excellent effect was obtained in the same manner as described above.
また、繊維基材への樹脂ワニスの付与方法を変更することにより、ベイパーチャンバー製造用部材を図7、図9で示されるようなものとして製造し、これらのベイパーチャンバー製造用部材を用いて、図1、図3、図4に示すような断面構造となるようにした以外は、前記実施例と同様にしてベイパーチャンバーを製造し、前記と同様に評価を行ったところ、前記と同様に優れた効果が得られた。 Also, by changing the method of applying the resin varnish to the fiber base material, vapor chamber manufacturing members were manufactured as shown in FIGS. 7 and 9, and using these vapor chamber manufacturing members, A vapor chamber was manufactured in the same manner as in the above example except that the cross-sectional structure shown in FIGS. 1, 3, and 4 was used. effect was obtained.
100 :ベイパーチャンバー
10 :変形防止部材
10’ :ベイパーチャンバー製造用部材
11 :第1の面
12 :第2の面
13 :ウィック(繊維シート、繊維基材)
131 :繊維
14’ :樹脂材料
14 :樹脂硬化物
15 :流路部分
16 :流路壁
20 :コンテナ
21 :第1のシート材
22 :第2のシート材
23 :封止部
30 :作動液(作動流体)
S :間隔
L :幅
E :光(露光光)
Reference Signs List 100: Vapor Chamber 10: Deformation Prevention Member 10': Vapor Chamber Manufacturing Member 11: First Surface 12: Second Surface 13: Wick (Fiber Sheet, Fiber Base Material)
131: Fiber 14': Resin material 14: Cured resin material 15: Channel part 16: Channel wall 20: Container 21: First sheet material 22: Second sheet material 23: Sealing part 30: Hydraulic fluid ( working fluid)
S: Spacing L: Width E: Light (exposure light)
Claims (12)
前記空洞部に配置されたウィックと、
前記空洞部に配置された作動液とを有し、
23℃における前記ウィックに対する前記作動液の接触角が0.1°超100°未満であることを特徴とするベイパーチャンバー。 a container having a cavity therein;
a wick disposed in the cavity; and
a hydraulic fluid disposed in the cavity;
A vapor chamber, wherein the contact angle of the working liquid with respect to the wick at 23°C is more than 0.1° and less than 100°.
前記シート材の厚さは、12μm以上500μm以下である請求項1ないし7のいずれか1項に記載のベイパーチャンバー。 The container is configured by joining sheet materials,
The vapor chamber according to any one of claims 1 to 7, wherein the sheet material has a thickness of 12 µm or more and 500 µm or less.
前記ウィックが、前記作動液の流路壁として機能する部位を貫通して配置されている請求項10または11に記載のベイパーチャンバー。 The deformation prevention member has a portion that functions as a flow path wall for the hydraulic fluid,
12. The vapor chamber according to claim 10 or 11, wherein the wick is arranged to pass through a portion functioning as a flow path wall for the hydraulic fluid.
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