KR102447779B1 - Sheet type heat pipe and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법에 관한 것으로, 저면에 열원이 접촉되는 하판과, 하판과 사이에 내부공간을 형성하도록 하판의 테두리와 밀봉되게 접합되는 상판과 하판의 내면에 배치되는 우븐메쉬(Woven Mesh)와 상판의 내면에 배치되는 윅(wick)과 내부공간에 진공 봉입되고 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매를 포함한다. 본 발명은 두께가 얇은 시트 형태의 히트 파이프를 제작하면서 밀봉력이 우수하고 내부공간의 찌그러짐이 방지되며 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 할 수 있는 구조로 제작 가능한 이점이 있다.The present invention relates to a sheet-type heat pipe and a method for manufacturing the same. (Woven Mesh), a wick disposed on the inner surface of the upper plate, and a refrigerant sealed in a vacuum in the inner space and having heat transfer characteristics due to phase change. The present invention has the advantage of being able to manufacture a heat pipe in the form of a thin sheet while having excellent sealing power, preventing distortion of the internal space, and having a structure capable of making the movement of the refrigerant wider and faster.
Description
본 발명은 모바일 기기에 사용되는 시트형 히트 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 기기의 전자부품으로부터 발생하는 열을 흡수하여 전자부품과 대향되는 방향으로 흡수한 열을 방출하는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sheet-type heat pipe used in a mobile device, and more particularly, to a sheet-type heat pipe that absorbs heat generated from an electronic component of a mobile device and radiates the absorbed heat in a direction opposite to the electronic component, and manufacturing thereof it's about how
모바일 기기가 점차 소형화 고성능화되어 감에 따라 발열문제가 심각하게 대두되고 있다. 모바일 기기는 스마트폰이나 태블릿 등이 있다.As mobile devices gradually become smaller and higher in performance, the heat problem is becoming a serious problem. Mobile devices include smartphones and tablets.
스마트폰이나 태블릿에는 애플리케이션 프로세서(AP,Application processor)가 장착된다. 애플리케이션 프로세서는 1~2㎝ 크기의 작은 칩이지만, 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)처럼 그래픽처리장치(GPU), 통신 칩, 센서, 디스플레이, 멀티미디어 등 여러 기능이 하나로 합쳐진 핵심 반도체이다. A smartphone or tablet is equipped with an application processor (AP). An application processor is a small chip with a size of 1 to 2 cm, but like a computer's central processing unit (CPU), it is a core semiconductor that combines various functions such as a graphics processing unit (GPU), a communication chip, a sensor, a display, and multimedia into one.
이러한 애플리케이션 프로세서는 전력 소모량을 결정하는 핵심 부품이고 시간이 지날수록 고성능화되면서 발열 요인들이 계속 늘어나고 있어 그에 따른 발열문제를 해결하기 위한 기술을 요구하고 있다. Such an application processor is a key component that determines power consumption, and as time goes by, as the performance increases, heat factors continue to increase, requiring a technology to solve the heat problem.
초기의 스마트폰에서 애플리케이션 프로세서는 발열문제를 해결하기 위해 방열시트를 사용했으나, 5G 시대에서 무선충전 등 고속충전을 지원하면서 과도한 열이 발생하는 문제가 있어 종래의 단순 방열시트로는 애플리케이션 프로세서의 열 방출이 어려운 문제가 있다.In early smartphones, the application processor used a heat dissipation sheet to solve the heat problem, but in the 5G era, there is a problem that excessive heat is generated while supporting fast charging such as wireless charging. There is a problem that it is difficult to emit.
따라서 최근에는 방열시트보다 방열성능이 우수한 파이프 형상의 히트 파이프가 거론되고 있으나, 파이프 형상의 히트 파이프를 슬림한 스마트폰에 적용하기에는 공간 확보가 어려우므로, 점점 더 얇으면서 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 요구하고 있다. Therefore, recently, a pipe-shaped heat pipe with superior heat dissipation performance than a heat dissipation sheet has been discussed, but it is difficult to secure space to apply the pipe-shaped heat pipe to a slim smartphone. is demanding
더욱이, 최근 상용화되고 있는 5G용 스마트폰에서는 통신이 되지 않는 경우 인포밍을 위해 지속적인 배터리 소모와 배터리 소모에 따른 발열 문제 이슈가 있어 방열 효율을 높일 수 있는 시트형 히트 파이프가 요구된다.Furthermore, in the case of 5G smartphones being commercialized recently, there is a problem of continuous battery consumption and heat generation due to battery consumption for informing when communication is not possible, so a sheet-type heat pipe capable of increasing heat dissipation efficiency is required.
본 발명의 목적은 상판과 하판을 접합해서 그 사이에 내부공간을 형성하고, 내부공간에 윅(Wick), 우븐메쉬(Woven Mesh) 및 냉매를 봉입하여 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높이도록 한 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to form an inner space between the upper and lower plates by bonding the upper and lower plates, and to seal the wick, woven mesh and refrigerant in the inner space to make the movement of the refrigerant wider and faster to improve heat dissipation efficiency. An object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe designed to be raised and a method for manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 두께가 얇은 시트 형태의 히트 파이프를 제작하면서 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간의 찌그러짐이 방지되는 구조의 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe having a structure that prevents distortion of an internal space due to a pressure difference from atmospheric pressure while manufacturing a thin sheet-type heat pipe, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 상판과 하판의 접합에서 저온 브레이징 접합이 가능하게 하여, 금속이 아닌 멤브레인 윅의 적용이 가능하게 하는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe and a method for manufacturing the same, which enable low-temperature brazing bonding between an upper plate and a lower plate, thereby enabling application of a membrane wick rather than a metal.
본 발명의 또 다른 목적은 금속을 최대한으로 줄여 5G 전자기기에 적용시 신호 손실을 줄이면서도 열전도율을 높여 방열 효율을 높일 수 있는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe capable of increasing heat dissipation efficiency by increasing thermal conductivity while reducing signal loss when applied to 5G electronic devices by maximally reducing metal, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 평평한 평판 형상의 상판과 하판을 사용하여 그 사이에 내부공간을 형성할 수 있는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe capable of forming an internal space therebetween using a flat plate-shaped upper plate and a lower plate, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 응축된 냉매가 잘 떨어지고 잘 퍼져 냉매의 이동을 보다 원활하게 할 수 있는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe and a method for manufacturing the same, in which the condensed refrigerant falls and spreads well to facilitate the movement of the refrigerant.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 저면에 열원이 접촉되는 하판과, 하판과 사이에 내부공간을 형성하도록 하판의 테두리와 밀봉되게 접합되는 상판과 하판의 내면에 배치되는 우븐메쉬와 윅을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a lower plate in contact with a heat source on the bottom surface, and the inner surface of the upper plate and the lower plate that are sealedly joined to the rim of the lower plate to form an inner space between the lower plate and the lower plate. Including woven mesh and wick placed on
윅과 우븐메쉬의 사이는 이격될 수 있다.There can be a gap between the wick and the woven mesh.
냉매는 물이고, 냉매는 내부공간에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The refrigerant is water, and the refrigerant may be contained in the internal space by about 10 to 20% by volume.
상판은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈이 형성되고, 요입홈에 윅이 끼워져 배치될 수 있다.The upper plate may be provided with a concave groove concave in the longitudinal direction on the inner surface, and a wick may be inserted into the concave groove.
하판, 상판, 우븐메쉬 및 윅은 구리 또는 구리합금으로 형성될 수 있다.The lower plate, the upper plate, the woven mesh, and the wick may be formed of copper or a copper alloy.
하판, 상판, 우븐메쉬 및 윅은 두께가 50~150㎛일 수 있다.The lower plate, the upper plate, the woven mesh and the wick may have a thickness of 50 to 150 μm.
하판과 상판의 사이에 내부공간을 형성하기 위해, 하판과 상판 중 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브가 형성될 수 있다.In order to form an inner space between the lower plate and the upper plate, at least one of the lower plate and the upper plate may have a rib protruding along the edge.
우븐메쉬는 하판의 내면에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다.The woven mesh can be attached to the inner surface of the lower plate with a volatile adhesive.
상판은 하판을 향해 돌출되고 우븐메쉬와 접촉되는 복수 개의 도트(Dot)가 형성될 수 있다.The upper plate may be formed with a plurality of dots protruding toward the lower plate and in contact with the woven mesh.
도트는 제1 도트와 제1 도트에 비해 직경이 작은 제2 도트가 교차 배치될 수 있다.In the dot, the first dot and the second dot having a smaller diameter than the first dot may be intersected.
도트는 상판을 포토 에칭하여 형성할 수 있다.The dots may be formed by photo-etching the upper plate.
본 발명의 제1 실시예는 하판과 상판의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간을 형성하고, 내부공간의 하면에 우븐메쉬(Woven Mesh)를 배치하고 상면에 윅(Wick)을 배치한 구조로 되고, 빠른 액체 확산과 더불어 증기를 빠르게 흡수하여 이동시키므로 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. The first embodiment of the present invention has a structure in which an inner space is formed by bonding the edges of a lower plate and an upper plate, a woven mesh is arranged on the lower surface of the inner space, and a wick is arranged on the upper surface. In addition to the rapid liquid diffusion, the vapor is rapidly absorbed and moved, so that the movement of the refrigerant is wider and faster, thereby increasing the heat dissipation efficiency.
특히, 본 발명의 제1 실시예는 하판, 상판, 우븐메쉬 및 윅이 열전도율이 높은 구리로 형성되므로, 액체 확산과 증기 이동을 더욱 빠르게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있는 효과가 있다.In particular, in the first embodiment of the present invention, since the lower plate, the upper plate, the woven mesh, and the wick are formed of copper having high thermal conductivity, liquid diffusion and vapor movement are further accelerated to increase heat dissipation efficiency.
또한, 본 발명의 제1 실시예는 두 가지 크기가 교차 배치된 도트가 내부공간의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있는 효과가 있다. In addition, the first embodiment of the present invention has an effect that can contribute to increase the heat dissipation efficiency by making the movement of the refrigerant more smoothly because the dots having two sizes intersectingly serve as a support to prevent distortion of the inner space.
또한, 본 발명의 제1 실시예는 하판과 상판의 테두리가 고온접합기재를 매개로 한 고온 브레이징에 의해 접합되므로 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판과 상판을 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간에 주입한 냉매의 누설이 방지되어 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the first embodiment of the present invention, since the edges of the lower plate and the upper plate are joined by high-temperature brazing using a high-temperature bonding material as a medium, the lower plate and the upper plate, which are thin in μm in thickness, can be sealed and joined, and accordingly, in the internal space. Since leakage of the injected refrigerant is prevented, it is possible to manufacture a sheet-type heat pipe having a thin thickness and excellent heat dissipation performance.
또한, 본 발명의 제2 실시예는 하판과 상판의 테두리가 저온접합기재를 매개로 한 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합되므로, 윅을 기공 크기의 조절이 가능하면서 열전도성을 갖는 멤브레인 윅으로 형성 가능하여, 액체 확산과 증기 이동을 더욱 빠르게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the second embodiment of the present invention, since the edges of the lower plate and the upper plate are sealed and joined by low-temperature brazing using a low-temperature bonding material, the wick can be formed as a membrane wick having thermal conductivity while controlling the pore size. , there is an effect that can contribute to increasing the heat dissipation efficiency by making liquid diffusion and vapor movement faster.
더욱이, 본 발명의 제2 실시예의 저온접합기재는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판과 상판을 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간에 주입한 냉매의 누설이 방지되어 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.Furthermore, in the low-temperature bonding substrate of the second embodiment of the present invention, the lower plate and the upper plate, which are thin in μm, can be sealed and joined by low-temperature brazing, thereby preventing leakage of the refrigerant injected into the inner space, so that the thickness is thin There is an effect that a sheet-type heat pipe having excellent heat dissipation performance can be manufactured.
또한, 본 발명의 제3 실시예는 하판과 상판이 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성되고, 하부 윅과 상부 윅이 기공 크기의 조정이 가능하면서 열전도성을 갖는 멤브레인 윅으로 형성되므로, 5G에서 신호 손실을 줄이면서도 열전도율을 높여 액체 확산과 증기 이동을 더욱 빠르게 함으로써 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, in the third embodiment of the present invention, the lower plate and the upper plate are formed of a polymer-based material of low dielectric constant with increased thermal conductivity, and the lower wick and upper wick are formed of a membrane wick having thermal conductivity while adjusting the pore size. , it has the effect of increasing heat dissipation efficiency by reducing signal loss in 5G and increasing thermal conductivity to make liquid diffusion and vapor movement faster.
또한, 본 발명의 제3 실시예는 하판과 상판의 테두리가 저온접합기재를 매개로 한 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합되므로, 하판과 상판을 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성 가능하고 윅을 멤브레인 윅으로 형성 가능한 효과가 있다.In addition, in the third embodiment of the present invention, since the edges of the lower plate and the upper plate are sealed and joined by low-temperature brazing using a low-temperature bonding material, the lower plate and the upper plate can be formed of a polymer-based material with a low dielectric constant, and the wick can be used as a membrane wick. It has a formable effect.
또한, 본 발명의 제3 실시예의 저온접합기재는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판과 상판을 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간에 주입한 냉매의 누설이 방지되어 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the low-temperature bonding substrate of the third embodiment of the present invention can seal-bond the lower plate and the upper plate, which are thin in ㎛ unit, by low-temperature brazing, thereby preventing leakage of the refrigerant injected into the internal space, so that the thickness is thin. There is an effect that a sheet-type heat pipe having excellent heat dissipation performance can be manufactured.
또한, 본 발명의 제4 실시예는 가스켓이 하판과 상판의 사이에 윅이 배치될 공간을 확보하므로, 평평한 평판 형상의 상판과 하판을 사용하여 그 사이에 내부공간을 형성할 수 있고, 단순한 제조공정으로 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the fourth embodiment of the present invention, since the gasket secures a space for the wick to be disposed between the lower plate and the upper plate, it is possible to form an internal space therebetween using a flat plate-shaped upper plate and a lower plate, and simple manufacturing The process has the effect of being able to manufacture a sheet-type heat pipe with a thin thickness and excellent heat dissipation performance.
또한, 본 발명의 제5 실시예는 하판과 상판의 내면에 소수성 코팅층을 형성하여 응축된 냉매가 잘 떨어지고 잘 퍼지도록 함으로써 냉매의 이동을 보다 원활하게하여 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, in the fifth embodiment of the present invention, a hydrophobic coating layer is formed on the inner surfaces of the lower plate and the upper plate so that the condensed refrigerant falls well and spreads well, thereby making the movement of the refrigerant smoother, thereby increasing the heat dissipation efficiency.
도 1은 본 발명에 의한 시트형 히트 파이프를 스마트폰의 애플리케이션 프로세서(AP)의 위에 부착한 예를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도 1의 A-A' 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 도 1의 B-B' 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예로, 도 1을 B-B'의 방향으로 자른 후 펼친 평면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 도 1의 B-B' 단면도의 다른 예.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 도 1의 A-A' 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예로, 도 1을 B-B'의 방향으로 자른 후 펼친 평면도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 의한 도 1의 A-A' 단면도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 12는 본 발명의 제3 실시예로, 도 1을 B-B'의 방향으로 자른 후 펼친 평면도.
도 13은 본 발명의 제4 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 제4 실시예에 의한 가스켓의 형상을 보인 평면도.
도 15는 본 발명의 제5 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.1 is a view showing an example of attaching a sheet-type heat pipe according to the present invention on the application processor (AP) of the smartphone.
Figure 2 is a cross-sectional view taken along line AA' of Figure 1 according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
4 is an exploded cross-section taken along line B-B' of FIG. 1 as a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing the first embodiment of the present invention, after cutting FIG. 1 in the direction B-B'.
6 is another example of a cross-sectional view taken along line BB' of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an exploded cross-section taken along line B-B' of FIG. 1 as a second embodiment of the present invention.
9 is a plan view showing a second embodiment of the present invention, after cutting FIG. 1 in the direction B-B'.
10 is a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 1 according to a third embodiment of the present invention.
11 is an exploded cross-section taken along line B-B' of FIG. 1 as a third embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a plan view showing a third embodiment of the present invention, after cutting FIG. 1 in the direction B-B'.
13 is an exploded cross-section taken along line B-B' of FIG. 1 as a fourth embodiment of the present invention.
14A to 14C are plan views showing the shape of a gasket according to a fourth embodiment of the present invention;
15 is an exploded cross-section taken along line B-B' of FIG. 1 as a fifth embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 의한 시트형 히트 파이프(100)는 스마트폰(1)의 애플리케이션 프로세서(AP)(10)의 위에 부착되어 AP(10)의 온도가 상승하면 냉매가 증기로 변해 AP(10)와 먼 곳으로 이동시켜 AP(10)의 온도를 낮추는 기능을 한다.As shown in FIG. 1 , the sheet-
AP의 속도가 빨라지는 만큼 발생하는 열이 높아진다. 이 때문에 발열을 잡아주는 히트 파이프(100)의 성능이 매우 중요하다. 스마트폰의 발달로 사용자는 한꺼번에 더 많은 애플리케이션을 켜 빠르게 여러가지 기능을 즐길 수 있게 되었지만 원활한 성능을 내기 위해선 AP의 과열을 막는 작업이 필수적이다.As the speed of the AP increases, the heat generated increases. For this reason, the performance of the
스마트폰이 고성능화될수록 히트 파이프의 중요성은 더욱 높아진다.As smartphones become more advanced, the importance of heat pipes increases.
따라서, 본 발명에 의한 시트형 히트 파이프(100)는 일자 모양의 관으로 형성된 종래의 히트 파이프에 비해 표면적을 넓힌 시트 형상으로 제작하여 방열 효율을 높이고, 두께를 얇게하여 점점 더 얇아지는 스마트폰에 적용하기 보다 용이하도록 한 것이다. 예컨데, 시트형 히트 파이프(100)는 크기가 약 80×10mm이며, 두께는 약 450㎛일 수 있다.Therefore, the sheet-
본 발명에 의한 시트형 히트 파이프(100)는 재질, 내부구조에서 다양한 실시예가 적용되므로 제1 실시예 내지 제5 실시예로 나누어 설명하기로 한다.Since various embodiments are applied to the sheet-
[제1 실시예][First embodiment]
도 2에 도시된 바에 의하면, 제1 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(Woven Mesh)(130), 윅(wick)(140) 및 냉매(150)를 포함한다.As shown in FIG. 2 , the sheet-
하판(110)과 상판(120)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 우븐메쉬(130)와 윅(140)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 예컨데, 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.The
시트형 히트 파이프(100)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다. The sheet-
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The refrigerant 150 may be contained in the
하판(110)은 저면에 열원이 접촉되고, 상판(120)은 하판(110)의 상부를 덮어 하판(110)과의 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 열원은 스마트폰과 같은 전자기기에 포함되는 AP, 안테나가 해당할 수 있다.The
시트형 히트 파이프(100)는 열원을 흡수하는 증발부, 흡수한 열을 열원과 반대방향으로 전달하는 연결부 및 전달된 열을 방출하는 응축부로 구분할 수 있다.The sheet-
시트형 히트 파이프(100)에서 열원이 접촉되는 부분이 증발부에 대응되고, 증발부의 반대편이 응축부에 대응되고, 증발부와 응축부를 연결하는 부분이 연결부에 대응된다. 증발부, 연결부 및 응축부는 설명의 편의를 위해 도면에서 경계를 구분한 것일 뿐, 그 경계가 명확한 것은 아니다.In the sheet-
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 부착된다. 우븐메쉬(130)는 빠른 액체 확산을 위한 것이다. 우븐메쉬(130)는 하판(110)에서 테두리를 제외한 내면 전체에 부착된다. 시트형 히트 파이프(100)는 하부에 액체가 흘러갈 공간이 있어야 하므로 하판(110)의 내면에 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있는 형태인 우븐메쉬(130)를 부착한다. 하판(110)의 저면 일측이 열원에 접촉되므로 하판(110)의 내면이 액체가 흐르는 통로가 된다. 우븐메쉬(130)는 씨실과 날실의 두 가닥이 교차하여 짜인 형태의 직물 형상을 갖는다. The
윅(140)은 상판(120)의 내면에 부착된다. 윅(140)은 빠른 증기 이동을 위한 것이다. 윅(140)은 상판(120)의 내면에 길이방향으로 부착된다. 윅(140)은 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 증기흡수와 이동을 유도한다. 윅(140)은 씨실과 날실이 꼬인 형태의 직물 형상을 갖는다. 윅(140)은 편조사 형태의 구리선을 꼬아 만든 것이다. 편조사 형태의 구리선은 액체를 빠르게 흡수하여 머금은 상태로 이동하므로 증기의 이동을 빠르게 한다. The
우븐메쉬(130)는 두 가닥의 구리선이 교차하여 짜인 형태이므로 씨실과 날실이 꼬인 형태인 윅(140)에 비해 덜 조밀하고 밀도가 낮다. Since the woven
우븐메쉬(130)는 액체가 이동할 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 한다. 반면, 윅(140)은 증기를 흡수하여 이동시키므로 공간없이 조밀한 형태인 것이 증기의 이동을 더 넓고 빠르게 해준다.The
우븐메쉬(130)는 선경이 약 50㎛, 메쉬 내경이 약 80㎛인 것일 수 있다. 메쉬 내경은 물이 흐를 수 있는 공간을 제공한다. 윅(140)은 선경이 약 20㎛일 수 있다. 윅은 증기를 흡수하여 이동하므로 선경이 우븐메쉬(130)에 비해 작고 물이 흐를 수 있는 공간을 제공하지 않는다.The
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(Woven Mesh)(130) 및 윅(140)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있다. 구리합금은 0.3%BeCu, QMET, CuFeP 중 하나로 형성될 수 있다. 0.3%BeCu는 Cu에 Be가 약 0.3wt%, Co가 약 0.4wt% 포함된 합금이고, QMET는 Cu에 Ag가 약 0.1wt%, Cr이 약 0.7wt%, Si가 약 0.08wt% 포함된 합금이며, CuFeP는 Cu에 Fe가 약 0.05~0.15wt%, P가 약 0.025~0.04wt% 포함된 합금이다.The
제1 실시예에서 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(Woven Mesh)(130) 및 윅(140)은 구리로 형성하는 것을 예로 들어 설명한다.In the first embodiment, the
구리는 열전도율이 높아 물보다 온도가 더 빠르게 오르고 쉽게 내려가는 특성을 가지고 있다. 1g 물질을 1도 올리는데 필요한 열량을 비열이라고 하는데, 물은 비열이 1cal인 반면 구리는 비열이 0.09cal에 불과하다.Copper has a high thermal conductivity, so the temperature rises faster and lowers easily than water. The amount of heat required to raise 1 g of a substance by 1 degree is called specific heat. Water has a specific heat of 1 cal, whereas copper has only 0.09 cal.
진공 상태로 밀봉된 하판(110)과 상판(120)의 내부공간(101)에 충전된 물은 모세관 현상과 기체-액체 간의 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하게 된다. Water filled in the
예컨데, AP가 가열되면 AP와 접촉한 구리 재질의 하판(110)이 가열되면서 재빨리 물에게 온도를 전달한다. 하판(110)로부터 열을 전달받은 물은 가열되고 결국 기화하여 증기가 된다. 증기는 낮은 온도로 이동하는 특성이 있기 때문에 상판(120)에 부착된 윅(140)을 타고 응축부로 이동한다. 증기는 응축부에서 열을 방출하며 물로 상변화하고, 물은 중력에 의해 하판(110)로 떨어진다. 하판(110)로 떨어진 물은 하판(110)에 부착된 우븐메쉬(130)를 따라 다시 온도가 높은 증발부로 이동한다. 이러한 과정이 자동으로 반복되면서 AP의 발열을 방지할 수 있다. For example, when the AP is heated, the
이 과정에서, AP가 가열되어 구리의 온도가 상승하더라도 그 내부공간의 물은 천천히 온도가 상승하기 때문에 내부 과열을 조절할 수 있다. 이후 계속해서 구리가 가열되면 시트형 히트 파이프(100)의 내부공간의 물이 증기로 변하면서 다시 한 번 내부 온도를 낮춰주게 된다. 또한, 물이 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하는 과정에서 우븐메쉬(130)와 윅(140)은 넓은 표면적으로 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 수분흡수와 이동을 유도한다. In this process, even if the temperature of the copper rises as the AP is heated, the internal overheating can be controlled because the temperature of the water in the inner space rises slowly. After that, when the copper is continuously heated, the water in the inner space of the sheet-
윅(140)과 우븐메쉬(130)의 사이는 이격된다. 윅(140)과 우븐메쉬(130)의 사이가 이격되고 그 사이에 공간이 형성되어, 상변화 한 증기와 물의 이동이 원활할 수 있다. 냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120) 중 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브(111,121)가 형성된다. 리브(111,121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 내부공간(101)을 형성하기 위한 것이다. 리브(111,121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 내부공간(101)을 형성하는 지지체 역할을 한다. 리브(111,121)는 하판(110)과 상판(120)을 에칭하여 형성할 수 있다.3 and 4 , at least one of the
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 휘발성 접착제로 부착된다.The
휘발성 접착제(135)는 후술할 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 고온접합하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시키고 휘발될 수 있다.The
상판(120)은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈(123)이 형성되고, 요입홈(123)에 윅(140)이 끼워져 배치된다. 윅(140)은 요입홈(123)에 끼움 결합되어 배치되나, 우븐메쉬(130)와 마찬가지로 요입홈(123)에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다. 요입홈(123)은 상판(120)을 에칭하여 형성한다.The
상판(120)에는 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(Dot)(125)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.A plurality of
도트(125)는 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 포함한다. The
바람직하게는, 도트(125)는 복수 개의 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 복수 개의 제2 도트(125b)가 교차 배치된 구조를 갖는다. 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 교차 배치한 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높이는 역할을 한다.Preferably, the
도트(125)는 상판(120)과 일체로 형성된다. 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다. 포토 에칭은 두께가 매우 얇은 상판(120)에 도트(125)를 정밀하게 형성할 수 있다. The
도트(125)는 윅(140)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하여 윅(140)과 우븐메쉬(130)의 사이가 소정 간격 이격되고 그 사이에 공간이 형성될 수 있도록 한다. The
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 두께를 50~150㎛ 범위로 형성할 수 있다. 예컨데, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 100㎛ 두께로 형성하고, 도트(125)는 150㎛ 두께로 형성할 수 있다.The
도트(125)는 원형의 단면을 가지는 기둥 형상 또는 선단으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 대략 원뿔대 형상일 수 있다. 제1 도트(125a)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 260㎛이고 제2 도트(125b)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 170㎛일 수 있다. The
도 4에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120)은 테두리를 맞댄 상태로 고온접합기재(160)를 이용하여 접합한다.As shown in FIG. 4 , the
고온접합기재(160)는 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 형성할 수 있다. 또는 고온접합기재(160)는 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리를 따라 형성된 리브(111,121)에 형성할 수 있다. The high-
고온접합기재(160)는 900~1000℃의 온도에서 용융되어 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합한다. 바람직하게는 고온접합기재(160)의 브레이징 온도인 950℃에서 용융되어 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합한다. 고온접합은 금속과 금속의 접합에서 접합강도를 높여 기밀성을 높이기 위한 것이다.The high-
고온접합기재(160)는 다층 구조의 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.The high-
예컨데, 고온접합기재(160)는 하판(110)의 전면 또는 테두리를 따라 형성된 리브(111)에 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(160a)과, Ti 스퍼터층(160a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 Cu 스퍼터층(160b)과, Cu 스퍼터층(160b)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160c)과, Ag 도금층(160c)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Cu 도금층(160d)과, Cu 도금층(160d)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160e)을 포함한다. For example, the high-
Ti 스퍼터층(160a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, Cu 스퍼터층(160b)은 0.5㎛의 두께로 형성하고, Ag 도금층(160c)은 3㎛로 형성하고, Cu 도금층(160d)은 4㎛의 두께로 형성하고, Ag 도금층(160e)은 3㎛의 두께로 형성할 수 있다. The Ti sputtered
스퍼터링은 박막 형성을 용이하게 하기 위한 것이다. 도금은 균일한 도금층 형성을 위해 전기 방사를 이용할 수 있다. Sputtering is for facilitating thin film formation. The plating may use electrospinning to form a uniform plating layer.
고온접합기재(160)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110)과 상판(120)의 접합강도를 높일 수 있다. Cu, Ag는 고융점 금속이다. The thickness of each layer in the high-
브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110)의 전면 또는 리브(111)에 Ti 스퍼터층(160a)을 형성한다. A
Cu 스퍼터층(160b)은 Ti 스퍼터층(160a)과 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, Ag 도금층(160c)과 밀착력을 높인다. Cu와 Cu의 접합에서 Ag-Cu-Ag가 활성금속 성분인 Ti에 의해 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다. The Cu sputtered
도 5에 도시된 바에 의하면, 하판(110)은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 구조를 갖는다. 리브(111)는 하판(110)의 테두리를 제외한 부분을 포토 에칭하여 형성한다. As shown in FIG. 5 , the
도 5에서, 상판(120)은 테두리를 따라 리브(121)가 형성되고, 중앙에 길이방향을 따라 소정의 면적으로 요입홈(123)이 형성되며, 요입홈(123)의 기준으로 양측에 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)가 교차 배치되는 구조를 갖는다.In FIG. 5 , the
상판(120)에서 리브(121), 요입홈(123), 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)는 리브(121)와 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)가 형성될 부분을 제외한 나머지 부분을 포토 에칭하여 형성한다. 요입홈(123)은 상판(120)에서 다른 부분 보다 에칭 깊이를 더 깊게하여 에칭한다.In the
상판(120)의 요입홈(123)에 윅(140)이 끼움 고정되고, 하판(110)에서 리브(121)를 제외한 면에 우븐메쉬(130)가 고정된다. The
하판(110)과 상판(120)은 고온접합기재(160)를 매개로 리브(111,121)를 맞댄 상태에서, 고온 브레이징을 수행하여 접합한다. The
도 6에 도시된 바와 같이, 시트형 히트 파이프(100')는 리브(111)가 하판(110)의 테두리에만 형성될 수도 있다. 이 경우, 리브(111)는 리브(111,121)가 하판(110)과 상판(120)의 테두리에 모두 형성된 경우에 비해 에칭 깊이를 더 깊게 형성할 수 있다. As shown in FIG. 6 , in the sheet-
이하에서는 제1 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the sheet-type heat pipe according to the first embodiment will be described.
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의하면, 시트형 히트 파이프의 제조방법은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계와, 길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 복수 개의 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계와, 하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계와, 상판(120)의 요입홈(123)에 윅을 배치하는 단계와, 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 고온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다.As shown in FIGS. 3 and 4 , the method of manufacturing a sheet-type heat pipe includes the steps of forming the
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(Woven Mesh)(130) 및 윅(140)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있다. The
하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계에서, 하판(110)의 내면과 우븐메쉬(130)의 사이에 휘발성 접착제(135)를 배치하고, 휘발성 접착제(135)는 고온 브레이징을 수행하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시킬 수 있다. 예컨데, 휘발성 접착제(135)는 약 200℃에서 휘발되는 세라믹 본드일 수 있다.In the step of disposing the woven
테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계에서, 리브(111)는 하판(110)을 포토 에칭으로 에칭하여 형성한다.In the step of forming the
길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계에서, 요입홈(123)과 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다.In the step of forming the
하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 고온 브레이징을 수행하는 단계는, 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리에 고온접합기재(160)를 형성하고, 900~1000℃의 온도, 진공 조건에서 가열 접합할 수 있다.The step of performing high-temperature brazing to seal and bond the edges of the
바람직하게는, 고온 브레이징은 950℃의 온도에서 수행한다. 고온 브레이징 온도는 고온접합기재(160)가 용융되고, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 용융되지 않는 온도이다.Preferably, the hot brazing is carried out at a temperature of 950°C. The high-temperature brazing temperature is a temperature at which the high-
고온접합기재(160)는 950℃의 온도에서 고온 브레이징이 가능한 합금이다.The high-
고온접합기재(160)는, 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리를 따라 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(160a)과 Ti 스퍼터층(160a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 Cu 스퍼터층(160b)과 Cu 스퍼터층(160b)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160c)과 Ag 도금층(160c)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Cu 도금층(160d)과 Cu 도금층(160d)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160e)을 포함한다.The high-
시트형 히트 파이프(100)는 입구(170)를 포함한다. 고온 브레이징하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입하게 된다. 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 높은 물을 사용한다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입한다.The sheet-
이하에서는 제1 실시예의 작용을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the first embodiment will be described.
제1 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)의 4가지 부품으로 제조한다. The sheet-
시트형 히트 파이프(100)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 내부공간(101)에 우븐메쉬(130), 윅(140) 및 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.The sheet-
또한, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(Woven Mesh)(130) 및 윅(140)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성되고, 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 낮은 물을 사용한다. In addition, the
상기한 구조에서, 우븐메쉬(130)는 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 윅(140)은 높은 열전도율과 함께 조밀한 구조로 증기를 빠르게 흡수하여 이동시키므로 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다. In the above structure, the woven
또한, 상판(120)에는 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(125)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있다. In addition, a plurality of
또한, 하판(110)과 상판(120)의 테두리는 고온접합기재(160)를 매개로 고온 브레이징에 의해 접합된다. In addition, the edges of the
고온 브레이징은 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판(110)과 상판(120)을 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.High-temperature brazing can seal-bond the
[제2 실시예][Second embodiment]
도 7에 도시된 바에 의하면, 제2 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(Woven Mesh)(130), 윅(wick)(140a) 및 냉매(150)를 포함한다.As shown in FIG. 7 , the sheet-type heat pipe 100a according to the second embodiment has a
하판(110)과 상판(120)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 우븐메쉬(130)와 윅(140a)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.The
시트형 히트 파이프(100a)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100a)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다. The sheet-shaped heat pipe 100a includes an
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The refrigerant 150 may be contained in the
하판(110)은 저면에 열원이 접촉되고, 상판(120)은 하판(110)의 상부를 덮어 하판(110)과의 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 열원은 AP 또는 안테나칩일 수 있다.The
시트형 히트 파이프(100a)는 열원을 흡수하는 증발부, 흡수한 열을 열원과 반대방향으로 전달하는 연결부 및 전달된 열을 방출하는 응축부로 구분할 수 있다.The sheet-type heat pipe 100a may be divided into an evaporation unit that absorbs a heat source, a connection unit that transfers absorbed heat in the opposite direction to the heat source, and a condensation unit that discharges the transferred heat.
시트형 히트 파이프(100a)에서 열원이 접촉되는 부분이 증발부에 대응되고, 증발부의 반대편이 응축부에 대응되고, 증발부와 응축부를 연결하는 부분이 연결부에 대응된다. 증발부, 연결부 및 응축부는 설명의 편의를 위해 도면에서 경계를 구분한 것일 뿐, 그 경계가 명확한 것은 아니다.In the sheet-type heat pipe 100a, a portion in contact with a heat source corresponds to the evaporator, an opposite side of the evaporator corresponds to the condensing portion, and a portion connecting the evaporator and the condensing portion corresponds to the connection portion. The evaporator, the connection part, and the condensing part are only demarcated in the drawings for convenience of description, and the boundaries are not clear.
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 부착된다. 우븐메쉬(130)는 빠르고 넓은 면적에 액체 확산을 위한 것이다. 액체가 넓은 면적에 확산되면 기화가 잘 된다. 우븐메쉬(130)는 하판(110)에서 테두리를 제외한 내면 전체에 부착된다. 시트형 히트 파이프(100a)는 하부에 액체가 흘러갈 공간이 있어야 하므로 하판(110)의 내면에 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있는 형태인 우븐메쉬(130)를 부착한다. 하판(110)의 저면이 열원에 접촉되므로 하판(110)의 내면이 액체가 흐르는 통로가 된다. 우븐메쉬(130)는 씨실과 날실의 두 가닥이 교차하여 짜인 형태의 직물 형상을 갖는다. The
윅(140a)은 상판(120)의 내면에 부착된다. 윅(140a)은 모세관 현상을 일으키는 것으로 빠른 증기 이동을 위한 것이다. 윅(140a)은 상판(120)의 내면에 길이방향으로 부착된다. 윅(140a)은 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 증기흡수와 이동을 유도한다. 모세관 현상이 일어나면 증기가 빠르게 이동하고 냉각도 빨리된다. 윅(140a)은 씨실과 날실이 꼬인 형태의 직물 형상을 갖는다. 윅(140a)은 편조사 실타래라고도 한다. 편조사가 수분을 머금은 상태로 이동하므로 증기의 이동이 빠르게 한다. 윅(140a)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅이다. 멤브레인 윅은 기공 크기를 조절하여 편조사 실타래와 같이 조밀한 구조를 형성할 수 있다.The
우븐메쉬(130)는 두 가닥이 교차하여 짜인 형태이므로 씨실과 날실이 꼬인 형태인 윅(140a)에 비해 덜 조밀하고 밀도가 낮다. 따라서 우븐메쉬(130)는 액체가 이동할 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 한다. 반면, 윅(140a)은 증기를 흡수하여 이동시키므로 공간없이 조밀한 형태인 것이 증기를 빠르게 흡수하여 증기의 이동을 더 넓고 빠르게 해준다.Since the woven
우븐메쉬(130)는 선경이 약 50㎛, 메쉬 내경이 약 80㎛인 것일 수 있다. 메쉬 내경은 물이 흐를 수 있는 공간을 제공한다. 윅(140a)은 선경이 약 20㎛일 수 있다. 윅은 증기를 흡수하여 이동하므로 선경이 우븐메쉬(130)에 비해 작고 물이 흐를 수 있는 공간을 제공하지 않는다.The
하판(110)과 상판(120)은 금속 소재로 형성된다. 바람직하게는, 하판(110)과 상판(120)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성된다. 예컨데, 하판(110)과 상판(120)은 무산소 도금한 구리를 사용할 수 있다. 구리합금은 0.3%BeCu, QMET, CuFeP 중 하나로 형성될 수 있다. 0.3%BeCu는 Cu에 Be가 약 0.3wt%, Co가 약 0.4wt% 포함된 합금이고, QMET는 Cu에 Ag가 약 0.1wt%, Cr이 약 0.7wt%, Si가 약 0.08wt% 포함된 합금이며, CuFeP는 Cu에 Fe가 약 0.05~0.15wt%, P가 약 0.025~0.04wt% 포함된 합금이다.The
우븐메쉬(Woven Mesh)(130)는 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성할 수 있다.The
윅(140a)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅을 사용한다. 나노파이버 멤브레인은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 나노파이버 멤브레인일 수 있다. The
무전해도금은 구리, 니켈과 같이 열전도율이 우수한 금속으로 수행할 수 있다. 무전해도금은 이외에도 알루미늄, 은, 티타늄, 크롬, 금, 탄소, 철, 백금, 흑연 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금으로 수행될 수 있다.Electroless plating can be performed with a metal having excellent thermal conductivity, such as copper or nickel. In addition to the electroless plating, at least one of aluminum, silver, titanium, chromium, gold, carbon, iron, platinum, and graphite or an alloy of two or more thereof may be used.
PVDF 나노파이버 멤브레인은 섬유굵기가 0.2~0.3㎛로 가늘고 균일한 기공 분포를 갖는다. 윅(140a)을 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅으로 형성하면, 금속과 같은 열전도율을 가지면서 기공 크기를 조절할 수 있어 냉매의 이동 속도를 더 빠르게 할 수 있다. The PVDF nanofiber membrane has a thin and uniform pore distribution with a fiber thickness of 0.2 to 0.3 μm. When the
하판(110)과 상판(120)을 형성하는 구리는 열전도율이 높아 물보다 온도가 더 빠르게 오르고 쉽게 내려가는 특성을 가지고 있다. 1g 물질을 1도 올리는데 필요한 열량을 비열이라고 하는데, 물은 비열이 1cal인 반면 구리는 비열이 0.09cal에 불과하다.Copper forming the
진공 상태로 밀봉된 하판(110)과 상판(120)의 내부공간(101)에 충전된 물은 모세관 현상과 기체-액체 간의 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하게 된다. Water filled in the
예컨데, AP가 가열되면 AP와 접촉한 구리 재질의 하판(110)이 가열되면서 재빨리 물에게 온도를 전달한다. 하판(110)으로부터 열을 전달받은 물은 가열되고 결국 기화하여 증기가 된다. 증기는 낮은 온도로 이동하는 특성이 있기 때문에 상판(120)에 부착된 윅(140a)을 타고 응축부로 이동한다. 증기는 응축부에서 열을 방출하며 물로 상변화하고, 물은 중력에 의해 하판(110)으로 떨어진다. 하판(110)으로 떨어진 물은 하판(110)에 부착된 우븐메쉬(130)를 따라 다시 온도가 높은 증발부로 이동한다. 이러한 과정이 자동으로 반복되면서 AP의 발열을 방지할 수 있다. For example, when the AP is heated, the
이 과정에서, AP가 가열되어 구리의 온도가 상승하더라도 그 내부공간의 물은 천천히 온도가 상승하기 때문에 내부 과열을 조절할 수 있다. 이후 계속해서 구리가 가열되면 시트형 히트 파이프(100a)의 내부공간의 물이 증기로 변하면서 다시 한 번 내부 온도를 낮춰주게 된다. 또한, 물이 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하는 과정에서 우븐메쉬(130)와 윅(140a)은 넓은 표면적으로 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 수분흡수와 이동을 유도한다. In this process, even if the temperature of the copper rises as the AP is heated, the internal overheating can be controlled because the temperature of the water in the inner space rises slowly. After that, when copper is continuously heated, the water in the inner space of the sheet-type heat pipe 100a changes to steam, thereby lowering the internal temperature once again. In addition, in the process of continuously circulating water while causing a phase change, the woven
더욱이, 윅(140a)은 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅이므로, 기공 크기 조절을 통해 수분 흡수를 빠르게 하는 구조로 제작하여 더욱 신속한 수분흡수와 이동을 유도하여 방열 성능을 높일 수 있다.Furthermore, since the
윅(140a)과 우븐메쉬(130)의 사이는 이격된다. 윅(140a)과 우븐메쉬(130)의 사이가 이격되고 그 사이에 공간이 형성되어, 상변화 한 증기와 물의 이동이 원활할 수 있다. 냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함된다. The
도 7 및 도 8에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120) 중 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브(111,121)가 형성된다. 리브(111,121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 요입된 내부공간(101)을 형성하기 위한 것이다. 리브(111,121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 내부공간(101)을 형성하는 지지체 역할을 한다. 리브(111,121)는 하판(110)과 상판(120)을 에칭(식각)하여 형성할 수 있다.7 and 8 , at least one of the
또한, 하판(110)에 형성되는 리브(111)는 그 사이에 우븐메쉬(130)를 잘 안착시킨다.In addition, the
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다.The
휘발성 접착제(135)는 후술할 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 저온접합하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시키고 휘발될 수 있다.The
상판(120)은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈(123)이 형성되고, 요입홈(123)에 윅(140a)이 끼워져 배치된다. 윅(140a)은 요입홈(123)에 끼움 결합되어 배치되나, 우븐메쉬(130)와 마찬가지로 요입홈(123)에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다. 요입홈(123)은 상판(120)을 에칭하여 형성할 수 있다.The
상판(120)에는 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(Dot)(125)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.A plurality of
도트(125)는 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 포함한다. 바람직하게는, 도트(125)는 복수 개의 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 복수 개의 제2 도트(125b)가 교차 배치된 구조를 갖는다. 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 교차 배치한 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높이는 역할을 한다.The
도트(125)는 상판(120)과 일체로 형성된다. 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다. 포토 에칭은 두께가 매우 얇은 상판(120)에 도트(125)를 정밀하게 형성할 수 있다. The
도트(125)는 윅(140a)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하여 윅(140a)과 우븐메쉬(130)의 사이가 소정 간격 이격되고 그 사이에 공간이 형성될 수 있도록 한다. The
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140a)은 두께를 50~150㎛ 범위로 형성할 수 있다. 예컨데, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140a)은 100㎛ 두께로 형성하고, 도트(125)는 150㎛ 두께로 형성할 수 있다.The
도트(125)는 원형의 단면을 가지는 기둥 형상 또는 선단으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 대략 원뿔대 형상일 수 있다. 제1 도트(125a)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 260㎛이고 제2 도트(125b)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 170㎛일 수 있다. The
도 8에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120)은 테두리를 맞댄 상태로 저온접합기재(180)를 이용하여 저온에서 접합한다.As shown in FIG. 8 , the
저온접합기재(180)는 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리를 따라 형성된 리브(111,121)에 스퍼터링 하판(110)은으로 형성할 수 있다. 또는 저온접합기재(180)는 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 스퍼터링 방법으로 형성할 수 있다. The low-
저온접합기재(180)는 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 형성하는 경우, 저온접합 공정에서 하판(110)과 상판(120)의 테두리가 접합됨과 동시에 윅(140a)이 상판(120)의 내면에 접합되고, 우븐메쉬(130)가 하판(110)의 내면에 접합되는 기능도 가질 수 있다. When the low-
저온접합기재(180)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 200~300℃의 온도에서 용융 접합한다. 바람직하게는 하판(110)과 상판(120)을 맞댄 상태로 저온접합기재(180)의 브레이징 온도인 250℃에서 가열하여 테두리를 접합한다. The low-
저온접합은 윅(140a)을 금속이 아닌 멤브레인 윅의 적용이 가능하게 하기 위한 것이다. 윅(140a)을 멤브레인 윅으로 제작하면 기공 크기를 원하는 크기로 조정 가능한 장점이 있으나, 용융 온도가 낮아 고온접합시 윅이 녹아버리므로 윅의 기능을 상실하게 된다. 따라서 저온접합이 가능해야 윅(140a)을 기공 크기 조정이 가능한 멤브레인 윅의 적용이 가능하다. The low-temperature bonding is to enable the application of a membrane wick that is not a metal to the
저온접합기재(180)는 다층 구조의 스퍼터 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.The low-
저온접합기재(180)는 하판(110)과 상판(120)의 전면 중 하나 또는 하판(110)과 상판(120)의 리브(111,121) 중 하나에 형성한 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 형성한 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다. Ti 스퍼터층(180a)과 SnAg 스퍼터층(180b)의 다층 구조는 저온에서 브레이징이 되는 성분이다.The low-
SnAg 스퍼터층은 Sn 95~98wt%, Ag 3~5wt%를 포함한다. 바람직하게는 SnAg 스퍼터층은 Sn 97wt%, Ag 3wt%로 이루어진다. The SnAg sputter layer contains 95 to 98 wt% of Sn and 3 to 5 wt% of Ag. Preferably, the SnAg sputter layer consists of 97 wt% Sn and 3 wt% Ag.
Ti 스퍼터층(180a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)은 1㎛의 두께로 형성할 수 있다. The
저온접합기재(180)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110)과 상판(120)의 접합강도를 높인다. SnAg는 저융점 금속으로 구리와 젖음성이 좋다.The thickness of each layer in the low-
예컨데, 브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110)의 리브(111)에 Ti 스퍼터층(180a)을 형성한다.For example, the
Ti 스퍼터층(180a)은 Cu와 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)과 밀착력은 높인다. SnAg 스퍼터층(180b)과 Cu의 접합에서 SnAg는 Sn-Ag-Cu계 금속간 화합물을 형성하여 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다. The Ti sputtered
도 9에 도시된 바와 같이, 하판(110)은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 구조를 갖는다. 리브(111)는 하판(110)의 테두리를 제외한 부분을 포토 에칭하여 형성한다. As shown in FIG. 9 , the
상판(120)은 테두리를 따라 리브(121)가 형성되고, 중앙에 길이방향을 따라 소정의 면적으로 요입홈(123)이 형성되며, 요입홈(123)을 기준으로 양측에 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)가 교차 배치되는 구조를 갖는다.The
상판(120)에서 리브(121), 요입홈(123), 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)는 리브(121)와 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)가 형성될 부분을 제외한 나머지 부분을 포토 에칭으로 에칭하여 형성한다. 요입홈(123)은 상판(120)에서 다른 부분 보다 에칭 깊이를 더 깊게 형성한 것이다.In the
상판(120)의 요입홈(123)에 윅(140a)이 끼움 고정되고, 하판(110)에서 리브(121)를 제외한 면에 우븐메쉬(130)가 고정된다. The
하판(110)과 상판(120)은 저온접합기재(180)를 매개로 리브(111,121)를 맞댄 상태에서, 저온 브레이징에 의해 접합된다. The
제2 실시예에서, 시트형 히트 파이프(100a)는 리브(111,121)가 하판과 상판의 테두리에 각각 형성된 것을 예로 들어 설명하였으나, 리브(111)가 하판(110)의 테두리에만 형성될 수도 있다.In the second embodiment, the
이하에서는 제2 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the sheet-type heat pipe according to the second embodiment will be described.
도 7 및 도 8에 도시된 바에 의하면, 시트형 히트 파이프의 제조방법은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계와, 길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 복수 개의 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계와, 하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계와, 상판(120)의 요입홈(123)에 윅을 배치하는 단계와, 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다.7 and 8, the method of manufacturing a sheet-type heat pipe includes the steps of forming the
하판(110)과 상판(120)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성한다. 우븐메쉬(130)는 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성한다.The
윅(140a)은 기공 크기를 조정할 수 있도록 PVDF 나노파이버 멤브레인으로 형성하고, 표면을 구리 또는 니켈로 무전해도금하여 전기전도성과 열전도성을 가지도록 한다. The
하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계에서, 하판(110)의 내면과 우븐메쉬(130)의 사이에 휘발성 접착제(135)를 배치한다. 휘발성 접착제(135)는 저온 브레이징을 수행하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시킬 수 있다. 예컨데, 휘발성 접착제(135)는 약 200℃에서 휘발되는 세라믹 본드일 수 있다.In the step of disposing the woven
테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계에서, 리브(111)는 하판(110)을 포토 에칭하여 형성한다.In the step of forming the
길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계에서, 요입홈(123)과 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다.In the step of forming the
하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계는, 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리에 저온접합기재(180)를 형성하거나, 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 저온접합기재(180)를 형성하고, 200~300℃의 온도에서 가열 접합한다. 바람직하게는, 저온 브레이징은 250℃의 온도에서 수행한다. In the step of performing low-temperature brazing to seal and bond the edges of the
저온접합기재(180)는 하판(110)과 상판(120) 중 하나 이상의 전면 또는 하판(110)과 상판(120) 중 하나 이상의 테두리를 따라 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다.The low-
시트형 히트 파이프(100a)는 입구(170)를 포함한다. 저온 브레이징하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입하게 된다. 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 높은 물을 사용한다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입할 수 있다.The sheet-shaped heat pipe 100a includes an
이하에서는 제2 실시예의 작용을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the second embodiment will be described.
제2 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140a)의 4가지 부품으로 제조한다. The sheet-type heat pipe 100a according to the second embodiment is manufactured from four parts: a
시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 내부공간(101)에 우븐메쉬(130), 윅(140a)을 배치하며, 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.The sheet-type heat pipe 100a is formed by bonding the edges of the
또한, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130)는 열전도율이 높은 구리(Cu)로 형성되고, 윅(140a)은 기공 크기의 조정이 가능한 멤브레인 윅을 적용하며, 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 낮은 물을 사용한다. In addition, the
상기한 구조에서, 우븐메쉬(130)는 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 윅(140a)은 열전도율과 함께 더 조밀한 구조로 증기를 빠르게 흡수하여 빠르게 이동시키므로 상변화를 통한 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다. In the above structure, the woven
또한, 시트형 히트 파이프(100a)는 상판(120)에 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(Dot)(125)가 형성된 구조로 된다. 이러한 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있다. In addition, the sheet-type heat pipe 100a has a structure in which a plurality of
또한, 하판(110)과 상판(120)은 에칭하여 내부에 우븐메쉬(130)와 윅(140a)이 배치될 공간을 확보하고, 상판(120)에 도트(125)를 형성하므로 공정 단순화가 가능하고 ㎛ 단위로 두께가 얇은 시트형 히트 파이프(100a)의 제조가 가능하다.In addition, the
또한, 시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리가 저온접합기재(180)를 매개로 저온 브레이징에 의해 접합된다. In addition, in the sheet-type heat pipe 100a, the edges of the
저온 브레이징은 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함하는 저온접합기재(180)에 의해 가능하다. 이러한 저온접합기재(180)는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판(110)과 상판(120)을 저온에서 내부 구성물의 높이차 없이 균일하게 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 빠른 이동이 가능하고 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.Low-temperature brazing is possible by the low-
[제3 실시예][Third embodiment]
도 10에 도시된 바에 의하면, 제3 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100b)는 하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(wick)(130b), 상부 윅(wick)(140b) 및 냉매(150)를 포함한다.As shown in FIG. 10 , the sheet-
하판(110b)과 상판(120b)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.The
시트형 히트 파이프(100b)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100b)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다. The sheet-shaped
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The refrigerant 150 may be contained in the
하판(110b)은 저면 일측이 열원이 접촉되고, 상판(120b)은 하판(110b)의 상부를 덮어 하판(110)과의 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 열원은 AP, 안테나 칩과 같은 전자부품일 수 있다.The
시트형 히트 파이프(100b)는 열원을 흡수하는 증발부, 흡수한 열을 열원과 반대방향으로 전달하는 연결부 및 전달된 열을 방출하는 응축부로 구분할 수 있다.The sheet-
시트형 히트 파이프(100b)에서 열원이 접촉되는 부분이 증발부에 대응되고, 증발부의 반대편이 응축부에 대응되고, 증발부와 응축부를 연결하는 부분이 연결부에 대응된다. 증발부, 연결부 및 응축부는 설명의 편의를 위해 도면에서 경계를 구분한 것일 뿐, 그 경계가 명확한 것은 아니다.In the sheet-
하부 윅(130b)은 하판(110b)의 내면에 부착된다. 하부 윅(130b)은 빠르고 넓은 면적에 액체 확산을 위한 것이다. 액체가 넓은 면적에 확산되면 기화가 잘 된다. 하부 윅(130b)은 하판(110b)에서 테두리를 제외한 내면 전체에 부착된다. 시트형 히트 파이프(100b)는 하부에 액체가 흘러갈 공간이 있어야 하므로 하판(110b)의 내면에 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있는 형태인 하부 윅(130b)을 부착한다. The
하판(110b)의 저면이 열원에 접촉되므로 하판(110b)의 내면이 액체가 흐르는 통로가 된다. 하부 윅(130b)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅이며 기공 크기를 조절하여 액체가 흐르는 통로가 형성되도록 할 수 있다.Since the bottom surface of the
상부 윅(140b)은 상판(120b)의 내면에 부착된다. 상부 윅(140b)은 모세관 현상을 일으키는 것으로 빠른 증기 이동을 위한 것이다. 상부 윅(140b)은 상판(120b)의 내면에 길이방향으로 부착된다. 상부 윅(140b)은 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 증기흡수와 이동을 유도한다. 모세관 현상이 일어나면 증기가 빠르게 이동하고 냉각도 빨리된다. 상부 윅(140b)은 씨실과 날실이 꼬인 형태의 직물 형상을 갖는다. 상부 윅(140b)은 편조사 실타래라고도 한다. 편조사가 수분을 머금은 상태로 이동하므로 증기의 이동이 빠르게 한다. 상부 윅(140b)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅이며, 기공 크기를 조절하여 편조사 실타래와 같이 조밀한 구조를 형성할 수 있다.The
하부 윅(130b)은 기공 크기가 커 액체가 흐를 수 있도록 제작되고, 상부 윅(140b)은 증기를 흡수하여 이동할 수 있도록 기공 크기가 작아 조밀하고 밀도가 높게 제작된다.The
하부 윅(130b)은 큰 기공이 액체가 이동할 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 한다. 반면, 상부 윅(140b)은 증기를 흡수하여 이동시키므로 기공이 작아 공간없이 조밀한 형태인 것이 증기를 빠르게 흡수하여 증기의 이동을 더 넓고 빠르게 해준다.The
하부 윅(130b)은 선경이 약 50㎛, 기공이 약 80㎛인 것일 수 있다. 기공은 물이 흐를 수 있는 공간을 제공한다. 상부 윅(140b)은 선경이 약 20㎛일 수 있다. 상부 윅(140b)은 증기를 흡수하여 이동하므로 선경이 하부 윅(130b)에 비해 작고 물이 흐를 수 있는 공간을 제공하지 않는다.The
하판(110b)과 상판(120b)은 폴리머 기반 소재로 형성한다. The
폴리머 기반 소재는 저유전율 폴리머에 세라믹 필러를 혼합하여 열전도율을 높인 것인 것이다. 세라믹 필러는 보론나이트라이드인 것이 바람직하다. 저유전율 폴리머는 저유전율의 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 중 하나일 수 있다. 폴리이미드(PI)는 유전율이 높아 바람직하지 않다.A polymer-based material is one in which a low dielectric constant polymer is mixed with a ceramic filler to increase thermal conductivity. The ceramic filler is preferably boron nitride. The low dielectric constant polymer may be one of low dielectric constant polypropylene (PP) and polyethylene (PE). Polyimide (PI) is not preferable because of its high dielectric constant.
실시예에서 상판(120b)과 하판(110b)은 폴리프로필렌(PP)에 세라믹 필러로 보론나이트라이드를 혼합하여 형성한다. 폴리프로필렌은 유전율을 낮추어 5G에서 주파수 손실을 줄여주며, 보론나이트라이드는 열전도율을 높여 방열 효율을 높이는 기능을 한다.In the embodiment, the
5G에서 안테나 방열을 위해서는 금속을 사용하는 것이 좋으나, 금속은 신호 손실이 크고 안테나 특성을 급격히 저하시킨다. 따라서 5G에서 금속을 최대한 줄이기 위해 열전도율을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재를 사용한다. In 5G, it is better to use metal for antenna heat dissipation, but metal has a large signal loss and rapidly degrades antenna characteristics. Therefore, in 5G, a polymer-based material with a low dielectric constant with increased thermal conductivity is used to reduce metals as much as possible.
폴리머의 열전도율을 높이기 위해 그라파이트나 지르코니아를 혼합할 수도 있으나, 그라파이트와 지르코니아의 경우 유전율이 높아 신호 손실이 크기 때문에 바람직하지 않다. Graphite or zirconia may be mixed to increase the thermal conductivity of the polymer, but graphite and zirconia are not preferable because their dielectric constant is high and signal loss is large.
하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅을 사용한다. 나노파이버 멤브레인은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 나노파이버 멤브레인일 수 있다. 무전해도금은 구리, 니켈과 같이 열전도율이 우수한 금속으로 수행할 수 있다. The
PVDF 나노파이버 멤브레인은 섬유굵기가 가늘고 균일한 기공 분포를 갖는다. 상부 윅(140b)을 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅으로 형성하면, 금속과 같은 열전도율을 가지면서 기공 크기를 조절할 수 있어 냉매의 이동 속도를 더 빠르게 할 수 있다. The PVDF nanofiber membrane has a thin fiber thickness and a uniform pore distribution. When the
예컨데, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)의 기공 크기를 조절하여 액체의 빠른 확산과 증기의 빠른 이동 및 확산이 가능하게 할 수 있다.For example, by adjusting the pore sizes of the
하판(110b)과 상판(120b)을 형성하는 폴리머 기반 소재는 보론나이트라이드를 포함하여 높은 열전도율을 가지므로 물보다 온도가 더 빠르게 높아지고 쉽게 내려가는 특성을 가지고 있다. Since the polymer-based material forming the
진공 상태로 밀봉된 하판(110b)과 상판(120b)의 내부공간(101)에 충전된 물은 모세관 현상과 기체-액체 간의 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하게 된다. Water filled in the
예컨데, AP가 가열되면 AP와 접촉한 하판(110b)이 가열되면서 재빨리 물에게 온도를 전달한다. 하판(110b)로부터 열을 전달받은 물은 가열되고 결국 기화하여 증기가 된다. 증기는 낮은 온도로 이동하는 특성이 있기 때문에 상판(120b)에 부착된 상부 윅(140b)을 타고 응축부로 이동한다. 증기는 응축부에서 열을 방출하며 물로 상변화하고, 물은 중력에 의해 하판(110b)로 떨어진다. 하판(110b)로 떨어진 물은 하판(110b)에 부착된 하부 윅(130b)을 따라 다시 온도가 높은 증발부로 이동한다. 이러한 과정이 자동으로 반복되면서 AP의 발열을 방지할 수 있다. For example, when the AP is heated, the
이 과정에서, AP가 가열되어 하판(110b)과 상판(120b)의 온도가 상승하더라도 그 내부공간의 물은 천천히 온도가 상승하기 때문에 내부 과열을 조절할 수 있다. 이후 계속해서 하판(110b)과 상판(120b)이 가열되면 시트형 히트 파이프(100b)의 내부공간의 물이 증기로 변하면서 다시 한 번 내부 온도를 낮춰주게 된다. 또한, 물이 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하는 과정에서 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 넓은 표면적으로 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 수분흡수와 이동을 유도한다. In this process, even if the AP is heated and the temperature of the
더욱이, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅이므로, 기공 크기 조절을 통해 수분 흡수를 빠르게 하는 구조로 제작시 더욱 신속한 수분흡수와 이동을 유도하여 방열 성능을 높일 수 있다.Furthermore, since the
상부 윅(140b)과 하부 윅(130b)의 사이는 이격된다. 상부 윅(140b)과 하부 윅(130b)의 사이가 이격되고 그 사이에 공간이 형성되어, 상변화 한 증기와 물의 이동이 원활할 수 있다. 냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의하면, 하판(110b)과 상판(120b) 중 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브(111,121)가 형성된다. 리브(111,121)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 요입된 내부공간(101)을 형성하기 위한 것이다. 리브(111,121)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 내부공간(101)을 형성하는 지지체 역할을 한다. 리브(111,121)는 하판(110b)과 상판(120b)을 사출성형시 일체로 형성할 수 있다.3 and 4 , at least one of the
또한, 하판(110b)에 형성되는 리브(111)는 그 사이에 하부 윅(130b)을 잘 안착시킨다.In addition, the
하부 윅(130b)은 하판(110b)의 내면에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다.The
휘발성 접착제(135)는 후술할 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 저온접합하는 과정에서 용융되어 하부 윅(130b)을 하판(110b)의 내면에 부착시키고 휘발될 수 있다.The
상판(120b)은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈(123)이 형성되고, 요입홈(123)에 상부 윅(140b)이 끼워져 배치된다. 상부 윅(140b)은 요입홈(123)에 끼움 결합되어 배치되나, 하부 윅(130b)과 마찬가지로 요입홈(123)에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다. 요입홈(123)은 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성할 수 있다.The
상판(120b)에는 하판(110b)을 향해 돌출되고 하부 윅(130b)과 접촉되는 복수 개의 도트(Dot)(125)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 배치되어 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.A plurality of
도트(125)는 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 포함한다. 바람직하게는, 도트(125)는 복수 개의 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 복수 개의 제2 도트(125b)가 교차 배치된 구조를 갖는다. 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 교차 배치한 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높이는 역할을 한다.The
도트(125)는 상판(120b)과 일체로 형성된다. 도트(125)는 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성된다. 사출성형은 두께가 매우 얇은 상판(120b)에 도트(125)를 정밀하게 형성할 수 있다. The
도트(125)는 상부 윅(140b)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하여 상부 윅(140b)과 하부 윅(130b)의 사이가 소정 간격 이격되고 그 사이에 공간이 형성되도록 한다.The
하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(130b) 및 상부 윅(140b)은 두께를 50~150㎛ 범위로 형성할 수 있다. 예컨데, 하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(130b) 및 상부 윅(140b)은 100㎛ 두께로 형성하고, 도트(125)는 150㎛ 두께로 형성할 수 있다.The
도트(125)는 원형의 단면을 가지는 기둥 형상 또는 선단으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 대략 원뿔대 형상일 수 있다. 제1 도트(125a)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 260㎛이고 제2 도트(125b)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 170㎛일 수 있다. The
도 11에 도시된 바에 의하면, 하판(110b)과 상판(120b)은 테두리를 맞댄 상태로 저온접합기재(180)를 이용하여 저온에서 접합한다.As shown in FIG. 11 , the
저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 테두리를 따라 형성된 리브(111,121)에 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다. 또는 저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면에 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다. The low-
저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면에 형성하는 경우, 저온접합 공정에서 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리가 접합됨과 동시에 상부 윅(140b)이 상판(120b)의 내면에 접합되고, 하부 윅(130b)이 하판(110b)의 내면에 접합되는 기능도 가질 수 있다. When the low-
저온접합기재(180)는 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 200~300℃의 온도에서 용융 접합한다. 바람직하게는 하판(110b)과 상판(120b)을 맞댄 상태로 저온접합기재(180)의 브레이징 온도인 250℃에서 가열하여 테두리를 접합한다. The low-
저온접합은 하판(110b)과 상판(120b)을 폴리머 기반 소재로 형성할 수 있도록 한다. 또한, 저온접합은 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)을 금속이 아닌 멤브레인 윅의 적용이 가능하게 한다. The low-temperature bonding allows the
하판(110b)과 상판(120b)을 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성하면, 5G에서 신호 손실을 방지하여 안테나 특성에 영향을 주지 않는 시트형 히트 파이프의 제작이 가능하나, 하판(110b)과 상판(120b)의 용융 온도가 낮아 저온접합이 가능해야 한다. If the
또한, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)을 멤브레인 윅으로 제작하면 기공 크기를 원하는 크기로 조정 가능하나, 용융 온도가 낮아 고온접합시 윅이 녹아버리므로 윅의 기능을 상실하게 된다. 따라서 저온접합이 가능해야 상부 윅(140b)을 기공 크기 조정이 가능한 멤브레인 윅으로 제작하여 시트형 히트 파이프(100b)에 적용 가능하다. In addition, if the
저온접합기재(180)는 다층 구조의 스퍼터 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.The low-
저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면 또는 리브(111,121) 중 하나에 형성한 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 형성한 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다. Ti 스퍼터층(180a)과 SnAg 스퍼터층(180b)의 다층 구조는 저온에서 브레이징이 되는 성분이다.The low-
SnAg 스퍼터층은 Sn 95~98wt%, Ag 3~5wt%를 포함한다. 바람직하게는 SnAg 스퍼터층은 Sn 97wt%, Ag 3wt%로 이루어진다. The SnAg sputter layer contains 95 to 98 wt% of Sn and 3 to 5 wt% of Ag. Preferably, the SnAg sputter layer consists of 97 wt% Sn and 3 wt% Ag.
Ti 스퍼터층(180a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)은 1㎛의 두께로 형성할 수 있다. The
저온접합기재(180)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110b)과 상판(120b)의 접합강도를 높인다. SnAg는 저융점 금속으로 구리와 젖음성이 좋다.The thickness of each layer in the low-
예컨데, 브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110b)의 전면 또는 리브(111)에 Ti 스퍼터층(180a)을 형성한다.For example, a
Ti 스퍼터층(180a)은 Cu와 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)과 밀착력을 높인다. SnAg 스퍼터층(180b)과 Cu의 접합에서 SnAg는 Sn-Ag-Cu계 금속간 화합물을 형성하여 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다. The
도 12에 도시된 바에 의하면, 하판(110b)은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 구조를 갖는다. 리브(111)는 하판(110b)의 사출성형시 일체로 형성된다.As shown in FIG. 12 , the
상판(120b)은 테두리를 따라 리브(121)가 형성되고, 중앙에 길이방향을 따라 소정의 면적으로 요입홈(123)이 형성되며, 요입홈(123)의 기준으로 양측에 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)가 교차 배치되는 구조를 갖는다.The
상판(120b)에서 리브(121), 요입홈(123), 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)는 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성된다. 요입홈(123)은 상판(120b)에서 다른 부분 보다 더 요입되게 형성한 것이다.In the
상판(120b)의 요입홈(123)에 상부 윅(140b)이 끼움 고정되고, 하판(110b)에서 리브(121)를 제외한 면에 하부 윅(130b)이 고정된다. The
하판(110b)과 상판(120b)은 저온접합기재(180)를 매개로 리브(111,121)를 맞댄 상태에서, 저온 브레이징에 의해 접합된다. The
시트형 히트 파이프(100b)는 리브(111)가 하판(110b)의 테두리에만 형성될 수도 있다.In the sheet-
이하에서는 제3 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the sheet-type heat pipe according to the third embodiment will be described.
도 10 및 도 11에 도시된 바에 의하면, 시트형 히트 파이프의 제조방법은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110b)을 형성하는 단계와, 길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 복수 개의 도트(125)가 형성된 상판(120b)을 형성하는 단계와, 하판(110b)의 내면에 하부 윅(130b)을 배치하는 단계와, 상판(120b)의 요입홈(123)에 상부 윅(140b)을 배치하는 단계와, 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다.As shown in FIGS. 10 and 11 , the method for manufacturing a sheet-type heat pipe includes the steps of forming a
하판(110b)과 상판(120b)은 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성한다. 바람직하게는, 상판(120b)과 하판(110b)은 폴리프로필렌(PP)에 세라믹 필러로 보론나이트라이드를 혼합하여 형성한다. The
하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 기공 크기를 조정할 수 있도록 PVDF 나노파이버 멤브레인으로 형성하고, 표면을 구리 또는 니켈로 무전해도금하여 전기전도성과 열전도성을 가지도록 한다. The
하판(110b)의 내면에 하부 윅(130b)을 배치하는 단계에서, 하판(110b)의 내면과 하부 윅(130b)의 사이에 휘발성 접착제(135)를 배치하고, 휘발성 접착제(135)는 저온 브레이징을 수행하는 과정에서 용융되어 하부 윅(130b)을 하판(110b)의 내면에 부착시킬 수 있다. 예컨데, 휘발성 접착제(135)는 약 200℃에서 휘발되는 세라믹 본드일 수 있다.In the step of disposing the
테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110b)을 형성하는 단계에서, 리브(111)는 하판(110b)의 사출성형시 일체로 형성한다.In the step of forming the
길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 도트(125)가 형성된 상판(120b)을 형성하는 단계에서, 요입홈(123)과 도트(125)는 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성한다.In the step of forming the
하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계는, 하판(110b) 또는 상판(120b)의 테두리에 저온접합기재(180)를 형성하거나, 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면에 저온접합기재(180)를 형성하고, 200~300℃의 온도에서 가열 접합한다. 바람직하게는 저온 브레이징은 250℃의 온도에서 수행한다. The step of performing low-temperature brazing to seal and bond the edges of the
저온접합기재(180)는, 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면 또는 테두리를 따라 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다. The low-
시트형 히트 파이프(100b)는 입구(170)를 포함한다.The sheet-
저온 브레이징하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입하게 된다. 냉매(150)는 비열이 높은 물을 사용한다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입할 수 있다.After the low-temperature brazing step, the refrigerant 150 is injected into the
이하에서는 제3 실시예의 작용을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the third embodiment will be described.
제3 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100b)는 하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(130b) 및 상부 윅(140b)의 4가지 부품으로 제조한다. The sheet-shaped
시트형 히트 파이프(100b)는 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 내부공간(101)에 하부 윅(130b), 상부 윅(140b)을 배치하며, 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.The sheet-
또한, 하판(110b), 상판(120b)이 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성되고, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 기공 크기의 조정이 가능한 멤브레인 윅을 적용하며, 냉매(150)는 비열이 낮은 물을 사용한다. In addition, the
상기한 구조에서, 하부 윅(130b)은 기공 크기 조절로 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 상부 윅(140b)은 기공 크기 조절로 열전도율과 함께 더 조밀한 구조를 형성할 수 있어 증기를 빠르게 흡수하여 빠르게 이동 가능하므로 상변화를 통한 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다. In the above structure, the
또한, 시트형 히트 파이프(100b)는 상판(120b)에 하판(110b)을 향해 돌출되고 하부 윅(130b)과 접촉되는 복수 개의 도트(Dot)(125)가 형성된 구조로 된다. 이러한 도트(125)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있다. In addition, the sheet-shaped
또한, 하판(110b)과 상판(120b)은 테두리에 리브(111,121)를 형성하여 내부에 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)이 배치될 공간을 확보하고, 상판(120b)에 도트(125)를 형성하여 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지할 뿐 아니라, 리브(111,121)와 도트(125)가 하판(110b)과 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성되므로 공정 단순화가 가능하고 ㎛ 단위로 두께가 얇은 시트형 히트 파이프(100b)의 제조가 가능하다.In addition, the
또한, 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리가 저온접합기재(180)를 매개로 저온 브레이징에 의해 접합된다. In addition, the edges of the
저온 브레이징은 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함하는 저온접합기재(180)에 의해 가능하다. 이러한 저온접합기재(180)는 ㎛ 단위로 두께가 얇고 폴리머 기반 소재인 하판(110b)과 상판(120b)을 저온에서 내부 구성물의 높이차 없이 균일하게 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 빠른 이동이 가능하고 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.Low-temperature brazing is possible by the low-
[제4 실시예][Fourth embodiment]
도 13에 도시된 바에 의하면, 제4 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c), 상판(120c), 가스켓(190), 윅(wick)(140c) 및 냉매(150)를 포함한다.13 , the sheet-type heat pipe 100c according to the fourth embodiment includes a
하판(110c)과 상판(120c)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 가스켓(190)을 매개로 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 윅(140c)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.The
시트형 히트 파이프(100c)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100c)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다. The sheet-shaped heat pipe 100c includes an
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The refrigerant 150 may be contained in the
하판(110c)은 저면 일측이 열원이 접촉되고, 상판(120c)은 하판(110c)의 상부에 서로 겹쳐지도록 배치된다. 가스켓(190)은 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 형성하도록 일면이 하판(110c)의 테두리와 밀봉되게 접합되고 반대되는 타면이 상판(120c)의 테두리와 밀봉되게 접합된다. 열원은 AP 또는 안테나칩일 수 있다.The
하판(110c)과 상판(120c)은 평평한 평판 형상으로 형성된다. The
하판(110c)과 상판(120c)은 금속 소재로 형성될 수 있다. 예컨데, 하판(110c)과 상판(120c)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있다. 하판(110c)과 상판(120c)을 금속 소재로 형성하면 강도 확보와 열전도율 확보에 장점이 있다. The
또는, 하판(110c)과 상판(120c)은 폴리머 기반 소재로 형성될 수 있다.Alternatively, the
폴리머 기반 소재는 저유전율 폴리머에 세라믹 필러를 혼합하여 열전도율을 높인 것인 것이다. 세라믹 필러는 보론나이트라이드일 수 있다. 저유전율 폴리머는 저유전율의 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 중 하나일 수 있다. 하판(110c)과 상판(120c)을 폴리머 기반 소재로 형성하면 비용 절감과 제작 공정의 용이성이 있다.A polymer-based material is one in which a low dielectric constant polymer is mixed with a ceramic filler to increase thermal conductivity. The ceramic filler may be boronnitride. The low dielectric constant polymer may be one of low dielectric constant polypropylene (PP) and polyethylene (PE). When the
가스켓(190)은 평평한 평판 형상의 상판(120c)과 하판(110c)을 사용하여 그 사이에 내부공간을 형성하기 위한 것이다. 제4 실시예는 가스켓(190)을 이용하여 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 형성한다.The
가스켓(190)은 상판(120c)과 하판(110c)의 테두리를 접합하므로 상판(120c)과 하판(110c)의 테두리에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 도 14a에 도시된 바와 같이, 가스켓(190)은 중앙이 빈 사각 형상으로 형성될 수 있다. Since the
또는, 도 14b 및 도 14c와 같이, 가스켓(190)은 사각 형상의 내부 빈 공간에 일정 간격을 두고 보강부(191)가 형성된 형상으로 형성될 수 있다. 보강부(191)는 제1 실시예 내지 제 4 실시예에 기재된 도트 대신 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.Alternatively, as shown in FIGS. 14B and 14C , the
보강부(191)를 구비한 가스켓(190) 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높일 수 있다.The structure of the
가스켓(190)은 금속 소재로 형성될 수 있다. 또는 가스켓(190)은 폴리머 기반 소재로 형성될 수 있다. 예컨데, 가스켓(190)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있고, 저유전율 폴리머에 세라믹 필러를 혼합하여 열전도율을 높인 폴리머 기반 소재로 형성될 수도 있다.The
도 13에 도시된 바와 같이, 가스켓(190)의 내부에 윅(140c)이 배치된다. 이를 위해 가스켓(190)은 윅(140c)을 지지할 수 있는 단차가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 13 , a
윅(140c)은 부직포(141)와 부직포(141)의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅(142,143)을 포함할 수 있다. 부직포(141)는 나노파이버로 형성할 수 있다. 부직포(141)는 열전도성을 높이기 위해 나노파이버에 무전해도금하여 형성할 수 있다.The
부직포(141)의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅(142,143)은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅을 사용할 수 있다. 무전해도금은 구리, 니켈과 같이 열전도율이 우수한 금속으로 수행할 수 있다. 무전해도금은 이외에도 알루미늄, 은, 티타늄, 크롬, 금, 탄소, 철, 백금, 흑연 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금으로 수행될 수 있다.The
PVDF 나노파이버 멤브레인은 섬유굵기가 0.2~0.3㎛로 가늘고 균일한 기공 분포를 갖는다. 멤브레인 윅(142,143)을 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅으로 형성하면, 금속과 같은 열전도율을 가지면서 기공 크기를 조절할 수 있어 냉매의 이동 속도를 더 빠르게 할 수 있다. The PVDF nanofiber membrane has a thin and uniform pore distribution with a fiber thickness of 0.2 to 0.3 μm. When the
부직포(141)의 하부에 배치한 멤브레인 윅(142)과 부직포(141)의 상부에 배치한 멤브레인 윅(143)은 기공 크기를 조절하여 액체의 빠른 확산과 증기의 빠른 이동 및 확산이 가능하게 할 수 있다.The
예컨데, 부직포(141)의 하부에 배치한 멤브레인 윅(142)의 기공이 부직포(141)의 상부에 배치한 멤브레인 윅(143)의 기공에 비해 기공의 크기를 크게 제작할 수 있다.For example, the pores of the
부직포(141)의 하부에 배치한 멤브레인 윅(142)은 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있도록 기공 크기를 크게 조절하고, 부직포(141)의 상부에 배치한 멤브레인 윅(143)은 기공을 최소화한 조밀한 구조로 형성하여 증기의 빠른 흡수를 통해 증기의 빠른 이동이 가능하게 제작할 수 있다. The
멤브레인 윅(142,143)은 모세관 현상을 일으켜 증기가 빠르게 이동하고 넓게 퍼지게 함으써 냉각도 빨리 일어나게 한다.
제4 실시예는 가스켓(190)과 윅(140c)이 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 형성하고 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다. In the fourth embodiment, the
더욱이, 멤브레인 윅(142,143)은 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성하므로, 기공 크기 조절을 통해 수분 흡수를 빠르게 하는 구조로 제작하여 더욱 신속한 수분흡수와 이동을 유도하여 방열 성능을 높일 수 있다.Furthermore, since the
도 14a에 도시된 바와 같이, 가스켓(190)은 중앙이 빈 사각 형상으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 14A , the
또는, 도 14b와 도 14c에 도시된 바와 같이, 가스켓(190',190")은 사각 형상의 내부 빈 공간에 일정 간격을 두고 보강부(191)가 형성된 형상으로 형성될 수 있다. Alternatively, as shown in FIGS. 14B and 14C , the
도 14b에 도시된 바와 같이, 보강부(191)는 일측 단부가 입구(170)의 반대편에 위치한 사각 형상 테두리에 고정되고, 반대측 단부는 입구(170)와 이격되게 위치되는 둘 이상의 일자형 보강살로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 14B, the reinforcing
또는, 도 14c에 도시된 바와 같이, 보강부(191)는 일측 단부가 입구(170)의 반대편에 위치한 사각 형상 테두리에 고정되고 반대측 단부는 입구(170)와 이격되게 위치되는 하나의 하나 이상의 보강살(191a)과, 일측 단부가 입구(170)와 인접한 사각 형상 테두리에 고정되고 반대측 단부는 입구(170)의 반대편에 위치한 사각 형상 테두리와 이격되게 위치되는 하나 이상의 보강살(191b)을 포함할 수 있다. 두 종류의 보강살(191a,191b)은 폭 방향으로 지그재그 형태의 유로를 형성하여 냉매의 길이방향 이동에는 영향을 주지 않고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체의 역할을 할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 14C , the reinforcing
가스켓(190)에 보강부(191)를 형성하는 경우, 윅(140c)은 보강살(191a)과 보강살(191b)의 사이의 공간에 배치될 수 있다. When the reinforcing
냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.The refrigerant 150 may be included in the
하판(110c)과 상판(120c)은 가스켓(190)을 사이에 두고 테두리를 맞댄 상태로 저온접합기재(180)를 이용하여 저온에서 접합한다.The
저온접합기재(180)는 가스켓(190)의 일면을 하판(110c)에 밀봉되게 접합하고 반대되는 타면을 상판(120c)에 밀봉되게 접합한다.The low-
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하거나 가스켓(190)의 일면과 반대되는 타면에 형성할 수 있다. The low-
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하는 경우, 저온접합 공정에서 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리가 가스켓(190)의 일면과 타면게 각각 접합됨과 동시에 부직포(141)의 상부의 멤브레인 윅(143)이 상판(120c)의 내면에 접합되고, 부직포(141)의 하부의 멤브레인 윅(142)이 하판(110c)의 내면에 접합되는 기능도 가질 수 있다. When the low-
실시예에서, 저온접합기재(180)는 가스켓(190)의 일면과 반대되는 타면에 스퍼터링에 의해 형성한다. 그 이유는 가스켓(190)이 윅(140c)을 지지하므로 저온접합기재(180)를 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하지 않아도 무방하기 때문이다.In the embodiment, the low-
저온접합기재(180)는 200~300℃의 온도에서 용융되어 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리를 가스켓(190)의 일면 및 타면에 접합한다. 바람직하게는 하판(110c)과 상판(120c)을 가스켓(190)을 사이에 두고 맞댄 상태로 저온접합기재(180)의 브레이징 온도인 250℃에서 가열하여 테두리를 가스켓(190)과 접합한다. The low-
저온접합은 윅(140c)을 금속이 아닌 부직포(141)와 멤브레인 윅(142,143)의 구조의 적용이 가능하게 하기 위한 것이다. 윅(140c)을 부직포(141)와 멤브레인 윅(142,143)의 구조로 제작하면 지지체 역할과 기공 크기를 원하는 크기로 조정 가능한 장점이 있으나, 용융 온도가 낮아 고온접합시 윅이 녹아버리므로 윅의 기능을 상실하게 된다. 따라서 저온접합이 가능해야 윅(140c)을 지지체 기능과 기공 크기 조정이 가능한 부직포(141)와 멤브레인 윅(142,143)의 구조로 적용 가능하다. The low-temperature bonding is to enable the
저온접합기재(180)는 다층 구조의 스퍼터 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.The low-
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면 또는 가스켓(190)의 일면과 타면에 형성한 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 형성한 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다. Ti 스퍼터층(180a)과 SnAg 스퍼터층(180b)의 다층 구조는 저온에서 브레이징이 되는 성분이다.The low-
SnAg 스퍼터층은 Sn 95~98wt%, Ag 3~5wt%를 포함한다. 바람직하게는 SnAg 스퍼터층은 Sn 97wt%, Ag 3wt%로 이루어진다. The SnAg sputter layer contains 95 to 98 wt% of Sn and 3 to 5 wt% of Ag. Preferably, the SnAg sputter layer consists of 97 wt% Sn and 3 wt% Ag.
Ti 스퍼터층(180a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)은 1㎛의 두께로 형성할 수 있다. The
저온접합기재(180)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110c)과 상판(120c)의 접합강도를 높인다. SnAg는 저융점 금속으로 구리와 젖음성이 좋다.The thickness of each layer in the low-
예컨데, 브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110c)의 리브(111)에 Ti 스퍼터층(180a)을 형성한다.For example, the
Ti 스퍼터층(180a)은 Cu와 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)과 밀착력은 높인다. SnAg 스퍼터층(180b)과 Cu의 접합에서 SnAg는 Sn-Ag-Cu계 금속간 화합물을 형성하여 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다. The Ti sputtered
이하에서는 제4 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the sheet-type heat pipe according to the fourth embodiment will be described.
시트형 히트 파이프의 제조방법은 동일한 크기이고 평평한 평판 형상으로 형성된 하판(110c)과 상판(120c)을 준비하는 단계와, 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간을 형성하도록 하판(110c)과 상판(120c)의 사이의 테두리에 가스켓(190)을 배치하는 단계와, 하판과 상판(120c)이 가스켓(190)을 매개로 밀봉 접합되도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다. The manufacturing method of the sheet-type heat pipe includes the steps of preparing a
하판(110c)과 상판(120c)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성할 수 있다. 또는 하판(110c)과 상판(120c)은 폴리머 기반 소재로 형성할 수 있다. 가스켓(190)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성할 수 있다. 또는 가스켓(190)은 폴리머 기반 소재로 형성할 수 있다. The
폴리머 기반 소재는 저유전율 폴리머에 보론나이트라이드를 혼합하여 열전도율을 높인 것일 수 있다. 저유전율 폴리머는 저유전율의 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 중 하나일 수 있다. The polymer-based material may be one in which a low dielectric constant polymer is mixed with boron nitride to increase thermal conductivity. The low dielectric constant polymer may be one of low dielectric constant polypropylene (PP) and polyethylene (PE).
저온 브레이징은 200~300℃에서 수행할 수 있다.Low-temperature brazing can be performed at 200-300°C.
저온 브레이징을 위해 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하거나 가스켓(190)의 일면과 반대되는 타면에 형성한 저온접합기재(180)를 포함한다. For low-temperature brazing, a low-
실시예에서는, 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 저온접합기재(180)를 형성하고, 200~300℃의 온도에서 가열 접합한다. 바람직하게는, 저온 브레이징은 250℃의 온도에서 수행한다. In the embodiment, the low-
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다.The low-
저온 브레이징을 수행하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입한다. 냉매(150)는 물을 사용할 수 있다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입할 수 있다.After performing the low-temperature brazing, the refrigerant 150 is injected into the
이하에서는 제4 실시예의 작용을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the fourth embodiment will be described.
제4 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c), 상판(120c), 가스켓(190) 및 윅(140c)의 4가지 부품으로 제조한다. The sheet-shaped heat pipe 100c according to the fourth embodiment is manufactured by four parts: a
시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리를 가스켓(190)을 매개로 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 가스켓(190)에 윅(140c)을 배치하며, 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.The sheet-type heat pipe 100c is formed by bonding the edges of the
윅(140c)은 부직포(141)의 상부와 하부에 기공 크기의 조정이 가능한 멤브레인 윅(142,143)을 적용하며, 냉매(150)는 물을 사용한다. The
상기한 구조에서, 가스켓(190)과 윅(140c)은 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 냉매가 이동할 수 있는 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.In the above structure, the
또한, 부직포(141)의 하부에 배치된 멤브레인 윅(142)은 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 부직포의 상부에 배치된 멤브레인 윅(143)은 열전도율과 함께 더 조밀한 구조로 증기를 빠르게 흡수하여 빠르게 이동시키므로 상변화를 통한 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다. In addition, the
또한, 가스켓(190)이 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 윅(140c)이 배치될 공간을 확보하므로, 하판(110c)과 상판(120c)에 홈이 있는 구조를 형성할 필요가 없고, 평평한 평판 형상으로 사용 가능하다. 이로 인해 공정 단순화가 가능하고 ㎛ 단위로 두께가 얇은 시트형 히트 파이프(100c)의 제조가 가능하다.In addition, since the
또한, 시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리가 가스켓(190)에 저온접합기재(180)를 매개로 저온 브레이징에 의해 접합된다. In addition, in the sheet-type heat pipe 100c, the edges of the
저온 브레이징은 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함하는 저온접합기재(180)에 의해 가능하다. 이러한 저온접합기재(180)는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판(110c)과 상판(120c)을 저온에서 내부 구성물의 높이차 없이 균일하게 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 빠른 이동이 가능하고 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.Low-temperature brazing is possible by the low-
[제5 실시예][Example 5]
도 15에 도시된 바에 의하면, 제5 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100d)는 하판(110c), 상판(120c), 가스켓(190), 윅(wick)(140c) 및 냉매(150)를 포함한다. 15 , the sheet-type heat pipe 100d according to the fifth embodiment includes a
제5 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100d)는 제4 실시예와 비교하여 하판(110c)과 상판(120c)의 내면에 소수성 코팅층(127)이 형성된 차이가 있다.The sheet-type heat pipe 100d according to the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that the hydrophobic coating layer 127 is formed on the inner surfaces of the
소수성 코팅층(127)은 응축된 냉매가 잘 떨어지고 잘 퍼져 냉매의 이동을 보다 원활하게 할 수 있도록 한다. 또한 하판(110c)의 내면에 코팅된 소수성 코팅층(127)은 냉매가 잘 흐르도록 윤활 기능을 한다. 냉매가 응축될 때 상판(120c)에서 냉매가 잘 떨어져야 냉매의 상변화를 통한 순환이 원활해진다. The hydrophobic coating layer 127 allows the condensed refrigerant to fall and spread well to facilitate the movement of the refrigerant. In addition, the hydrophobic coating layer 127 coated on the inner surface of the
소수성 코팅층(127)은 크롬나이트라이드(CrN)로 이루어질 수 있다. 크롬나이트라이드는 고온에 강하고 우수한 소수성 특성을 갖는다.The hydrophobic coating layer 127 may be made of chromium nitride (CrN). Chromium nitride is resistant to high temperatures and has excellent hydrophobic properties.
소수성 코팅층(127)의 두께는 1~5㎛ 범위일 수 있다. 소수성 코팅층(127)은 스퍼터링 방법으로 하판(110c)과 상판(120c)의 내면에 형성할 수 있다.The thickness of the hydrophobic coating layer 127 may be in the range of 1 to 5 μm. The hydrophobic coating layer 127 may be formed on the inner surfaces of the
제5 실시예의 소수성 코팅층(127)은 제4 실시예의 구조를 이용하여 설명하였으나, 제1 실시예 내지 제3 실시예의 하판(110c)과 상판(120c)에도 적용 가능하다.Although the hydrophobic coating layer 127 of the fifth embodiment has been described using the structure of the fourth embodiment, it is also applicable to the
상술한 실시예들은 시트형 히트 파이프를 스마트폰의 애플리케이션 프로세서(AP)의 위에 부착하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 방열이 필요한 다양한 전자기기에 적용 가능하다. 특히, 시트형 히트 파이프는 5G 상용화에 따라 발열의 우려가 있는 안테나에도 적용 가능하다.Although the above-described embodiments have been described as an example of attaching the sheet-type heat pipe to the application processor (AP) of the smartphone, it is applicable to various electronic devices requiring heat dissipation. In particular, the sheet-type heat pipe can be applied to antennas that may generate heat due to the commercialization of 5G.
또한, 상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예는 적용 가능한 조건에서 각 실시예의 구성을을 조합하여 시트형 히트 파이프를 제작할 수 있다.In addition, in the above-described first to fifth embodiments, a sheet-type heat pipe may be manufactured by combining the configurations of each embodiment under applicable conditions.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is disclosed in the drawings and in the specification with preferred embodiments. Here, although specific terms have been used, they are only used for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments of the present invention are possible therefrom. Accordingly, the true technical scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
1: 스마트폰 10: 애플리케이션 프로세서(AP)
100: 시트형 히트 파이프 101: 내부공간
110,110a,110b,110c: 하판 111: 리브
120,120a,120b,120c: 상판 123: 요입홈
125: 도트 125a: 제1 도트
125b: 제2 도트 127: 소수성 코팅층
130: 우븐메쉬 135: 휘발성 접착제
140, 140a: 윅 150: 냉매
160: 고온접합기재 170: 입구
180: 저온접합기재 190: 가스켓
191: 보강부1: Smartphone 10: Application Processor (AP)
100: sheet-type heat pipe 101: internal space
110,110a,110b,110c: lower plate 111: rib
120, 120a, 120b, 120c: top plate 123: concave groove
125:
125b: second dot 127: hydrophobic coating layer
130: woven mesh 135: volatile adhesive
140, 140a: wick 150: refrigerant
160: high-temperature bonding material 170: inlet
180: low-temperature bonding material 190: gasket
191: reinforcement part
Claims (19)
상기 하판과 사이에 내부공간을 형성하도록 상기 하판의 테두리와 밀봉되게 접합되는 상판;
상기 하판의 내면에 길이방향으로 배치되는 우븐메쉬(Woven Mesh);
상기 상판의 내면에 배치되는 윅(wick); 및
상기 내부공간에 진공 봉입되고 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매;
를 포함하고,
상기 상판은 상기 윅이 배치된 양측으로 상기 하판을 향해 돌출되고 상기 우븐메쉬와 접촉되는 복수 개의 도트(Dot)가 형성된 시트형 히트 파이프.a lower plate in contact with a heat source on the bottom;
an upper plate that is sealedly joined to the rim of the lower plate to form an inner space therebetween;
Woven mesh disposed in the longitudinal direction on the inner surface of the lower plate (Woven Mesh);
a wick disposed on the inner surface of the upper plate; and
a refrigerant sealed in a vacuum in the inner space and having heat transfer characteristics due to phase change;
including,
The upper plate is a sheet-type heat pipe having a plurality of dots protruding toward the lower plate on both sides where the wick is disposed and in contact with the woven mesh.
상기 윅과 상기 우븐메쉬의 사이는 이격되는 시트형 히트 파이프.The method of claim 1,
A sheet-type heat pipe spaced apart between the wick and the woven mesh.
상기 상판은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈이 형성되고, 상기 요입홈에 상기 윅이 끼워져 배치되는 시트형 히트 파이프.The method of claim 1,
A sheet-type heat pipe in which the upper plate is provided with a concave groove concave in the longitudinal direction on an inner surface, and the wick is inserted into the concave groove.
상기 도트는 제1 도트와 상기 제1 도트에 비해 직경이 작은 제2 도트가 교차 배치되는 시트형 히트 파이프.The method of claim 1,
The dot is a sheet-type heat pipe in which a first dot and a second dot having a smaller diameter than the first dot are intersected.
상기 하판과 상기 상판의 테두리를 접합하는 고온접합기재를 포함하고,
상기 고온접합기재는 상기 하판 또는 상판의 전면 또는 테두리를 따라 형성되는 Ti 스퍼터층;
상기 Ti 스퍼터층의 상부에 형성되는 Cu 스퍼터층;
상기 Cu 스퍼터층의 상부에 형성되는 Ag 도금층;
상기 Ag 도금층의 상부에 형성되는 Cu 도금층; 및
상기 Cu 도금층의 상부에 형성되는 Ag 도금층;
을 포함하는 시트형 히트 파이프.The method of claim 1,
It includes a high-temperature bonding substrate for bonding the edges of the lower plate and the upper plate,
The high-temperature bonding substrate may include a Ti sputter layer formed along the front or edge of the lower or upper plate;
a Cu sputter layer formed on the Ti sputter layer;
an Ag plating layer formed on the Cu sputter layer;
a Cu plating layer formed on the Ag plating layer; and
an Ag plating layer formed on the Cu plating layer;
A sheet-type heat pipe comprising a.
길이방향을 따라 요입홈이 형성되고 상기 요입홈의 양측으로 복수 개의 도트가 형성된 상판을 형성하는 단계;
상기 하판의 내면에 우븐메쉬를 배치하는 단계;
상기 상판의 상기 요입홈에 윅을 배치하는 단계; 및
상기 하판과 상기 상판의 테두리를 밀봉 접합하도록 고온 브레이징을 수행하는 단계를 포함하고,
길이방향을 따라 요입홈이 형성되고 상기 요입홈의 양측으로 복수 개의 도트가 형성된 상판을 형성하는 단계에서,
상기 복수 개의 도트는 상기 상판을 에칭하여 형성하는 시트형 히트 파이프 제조방법.forming a lower plate in which ribs are formed along the edge;
Forming an upper plate in which a concave groove is formed along the longitudinal direction and a plurality of dots are formed on both sides of the concave groove;
disposing a woven mesh on the inner surface of the lower plate;
disposing a wick in the concave groove of the upper plate; and
Comprising the step of performing high-temperature brazing so as to seal the edges of the lower plate and the upper plate,
In the step of forming an upper plate in which a concave groove is formed along the longitudinal direction and a plurality of dots are formed on both sides of the concave groove,
The plurality of dots are formed by etching the upper plate.
입구를 포함하고,
상기 고온 브레이징하는 단계 후, 상기 입구에 냉매를 주입하고 상기 입구는 밀봉되는 시트형 히트 파이프 제조방법. 8. The method of claim 7,
including an entrance,
After the high-temperature brazing step, a refrigerant is injected into the inlet and the inlet is sealed.
상기 하판의 내면에 우븐메쉬를 배치하는 단계에서,
상기 하판의 내면과 상기 우븐메쉬의 사이에 휘발성 접착제를 배치하고,
상기 휘발성 접착제는 상기 고온 브레이징을 수행하는 과정에서 용융되어 상기 우븐메쉬를 상기 하판의 내면에 부착시키는 시트형 히트 파이프 제조방법. 8. The method of claim 7,
In the step of disposing a woven mesh on the inner surface of the lower plate,
A volatile adhesive is disposed between the inner surface of the lower plate and the woven mesh,
The volatile adhesive is melted during the high-temperature brazing process to attach the woven mesh to the inner surface of the lower plate.
상기 하판과 상기 상판의 테두리를 밀봉 접합하도록 고온 브레이징을 수행하는 단계에서는 상기 하판 또는 상기 상판의 테두리에 고온접합기재를 배치하고, 900~1000℃에서 가열 접합하는 시트형 히트 파이프 제조방법.8. The method of claim 7,
In the step of performing high-temperature brazing so as to seal and bond the edges of the lower plate and the upper plate, a high-temperature bonding substrate is disposed on the edge of the lower plate or the upper plate, and a sheet-type heat pipe manufacturing method of heat-bonding at 900 to 1000°C.
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