KR20150091905A - Vapor chamber - Google Patents

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KR20150091905A
KR20150091905A KR1020140012712A KR20140012712A KR20150091905A KR 20150091905 A KR20150091905 A KR 20150091905A KR 1020140012712 A KR1020140012712 A KR 1020140012712A KR 20140012712 A KR20140012712 A KR 20140012712A KR 20150091905 A KR20150091905 A KR 20150091905A
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김용대
이영주
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a vapor chamber comprising: an upper plate; and a lower plate having a size corresponding to the upper plate, wherein at least a portion is spaced from the upper plate to form a passage for a fluid to be moved. At least one of the upper plate and the lower plate is formed as dissimilar metal is bonded. The passage comprises: a moisture absorption layer wherein a liquid is stored; and a vapor channel formed inside the moisture absorption layer for vapor to be moved.

Description

증기 챔버{VAPOR CHAMBER}Vapor Chamber}

본 발명은 증기 챔버에 관한 것으로, 방열 소자의 열을 외부에 전달하는 증기 챔버에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a steam chamber, and more particularly, to a steam chamber for transferring heat of a heat dissipation element to the outside.

일반적으로, 히트파이프(heat pipe)는 PC 서버, 열 병합 발전 등의 크기가 큰 부품 중 발열소자의 열을 외부로 전달하여 과열되는 것을 방지하는 기능을 해왔다.In general, a heat pipe has functioned to prevent heat from being transmitted to the outside of a large-sized component such as a PC server or a heat-coupled power generation to prevent it from being overheated.

도 1은 일반적인 히트파이프(10, heat pipe) 작동 원리를 설명하기 위한 도면인데, 도 1을 참조하면, 히트파이프(10)는 열전달 성능이 우수한 재질로 이루어지는 외관(11)과, 상기 외관(11)의 내벽에 형성되는 흡습층(12)으로 이루어져 있으며, 상기 흡습층(12) 내부에는 증기(25)가 흐르는 증기 채널(26)이 형성되어 있다.1 is a view for explaining a general heat pipe operation principle. Referring to FIG. 1, a heat pipe 10 includes an outer tube 11 made of a material having excellent heat transfer performance, And a steam channel 26 through which the steam 25 flows is formed in the moisture absorption layer 12. The moisture absorption layer 12 is formed on the inner wall of the moisture absorption layer 12,

상기 히트파이프(10)는 열 에너지를 확산 또는 전달하는 기능을 한다. 동작의 주요 단계를 살펴보면, 먼저 열원이 있는 발열소자(20)에서 전달되는 열(21)에 의해 증발(22)이 이루어지고, 증발된 증기(25)의 유동이 증기 채널(26)에서 이루어지고, 증기 채널(26)과 응축부(40)에서 증기(23)가 응결(condensation)된 후, 액체(24) 형태로 변환되어 흡습층(12)(liquid channel 또는 wick)으로 액체(24)가 흐를 수 있도록 형성되어 있다.The heat pipe 10 functions to diffuse or transfer thermal energy. The main steps of the operation are as follows. First, the evaporation 22 is performed by the heat 21 transferred from the heat generating element 20 having the heat source, the flow of the evaporated vapor 25 is performed in the vapor channel 26 The vapor 23 is condensed in the vapor channel 26 and the condenser 40 and then converted into a liquid 24 to form a liquid 24 in the form of a liquid channel or wick Respectively.

즉, 액체(24)는 발열부(30)에서 증기(22)로 변환되어 증기 채널(26)을 지나는 도중 응축부(40)에서 열을 빼앗기게 되어 응축되면서 다시 액체(24)로 되어 흡습층(12)을 따라 처음 위치로 되돌아오는 순환 과정을 거친다.That is, the liquid 24 is converted into the vapor 22 in the heat generating portion 30 and the heat is taken away from the condensing portion 40 while passing through the vapor channel 26, (12) to the initial position.

상기와 같이 응결된 액체가 흐를 수 있는 흡습층(12)은 히트파이프(10)에 사용되는 재질과 동일한 물질로 구성할 수 있으며, 이종 물질인 경우, 작동 유체와 외관 재질과의 계면 사이에서의 전식(電蝕 galvanic corrosion) 현상 등의 발생으로 인해 방열 소자(20)의 신뢰성 저하로 인한 히트파이프(10)의 열 전도도 특성이 크게 저하될 수 있는 가능성이 있다. The hygroscopic layer 12 through which the condensed liquid can flow can be made of the same material as that used for the heat pipe 10, and in the case of a heterogeneous material, the hygroscopic layer 12 between the working fluid and the exterior material There is a possibility that the heat conduction characteristic of the heat pipe 10 due to the lowering of the reliability of the heat dissipating device 20 may be significantly lowered due to occurrence of electro galvanic corrosion phenomenon or the like.

이러한 부분에 대해 연구가 이루어져 있으며, 작동 유체(working fluid)의 종류와 안정적으로 구성될 수 있는 히트파이프 기구 구성 소재들이 체계적으로 잘 분류되어 있고, 산업 전반에 걸쳐 각각의 적용 분야의 요구 조건에 맞게 이용되고 있다. This work has been studied, and the types of working fluid and the heat pipe mechanism components that can be stably structured are well-organized and systematically classified according to the requirements of each application throughout the industry. .

히트파이프(10)의 적용 분야는 산업 전반에 걸쳐 광범위하지만, 공통적으로 제작되는 구조는 원기둥 형태의 가장 자리에 흡습층(12)이 있는 것이 대부분을 차지하고 있다.Although the application field of the heat pipe 10 is wide in the whole industry, most of the structures that are commonly manufactured have the moisture absorption layer 12 at the edge of the columnar shape.

한편, 이동 단말기의 경우, 단순히 음성 통화 기능을 넘어, 다양한 생활 전반에 걸쳐 필요한 기능들인 인터넷, 게임, 모바일 결제, 음악, 동영상 등등 스마트폰에서 구현이 가능함에 따라, AP(Application Processor) 칩의 성능 및 집적도가 폭발적으로 증가하였으며, 이에 따른 AP 칩의 발열 문제가 심각한 수준에 이르게 되었다. 이러한 발열 문제는 단순히 AP 칩에 국한된 것이 아니라, 발열에 따른 칩의 소비 전력이 크게 증가하여, 배터리의 빠른 방전을 초래하며, 사용자 관점에서는 이동 단말기 표면이 뜨거워, 사용시에 불편을 초래하거나 심한 경우 화상의 위험성도 증가하고 있다. On the other hand, in the case of a mobile terminal, it is possible to implement in a smart phone such as internet, game, mobile settlement, music, video, etc., And the degree of integration has increased explosively, and the problem of heat generation of the AP chip has reached a serious level. This heat generation problem is not limited to the AP chip, but the power consumption of the chip due to the heat greatly increases, causing a rapid discharge of the battery, and the surface of the mobile terminal is hot from the user's point of view, The risk is also increasing.

이동 단말기에 사용하는 AP 칩의 발열을 확산시켜주는 수단으로는 종래에는 그라파이트 시트(graphite sheet)를 사용하고, 상기 그라파이트 시트를 고정시켜주고, 강성(strength) 특성 확보를 위해 기구 구조물(frame)으로 마그네슘, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재를 이용하여, 발열부와의 조립을 통해 방열 기능을 제공하였다. 하지만, 그라파이트 시트 자체로는 열 확산 특성이 매우 우수하나, 상기 금속 재질의 기구 프레임의 매우 낮은 열 확산 특성으로 인해, 그라파이트와 기구 구조물의 열 특성이 평균화되어 종합적으로 AP 칩의 발열 저감 현상이 크게 개선되지 않는 단점이 있다. As means for diffusing the heat generated by the AP chip used in the mobile terminal, a graphite sheet is conventionally used as a means for fixing the graphite sheet and a mechanism structure (frame) for securing strength characteristics Magnesium, stainless steel, or the like, and provided with a heat-radiating function through assembly with the heat-generating portion. However, due to the extremely low thermal diffusivity of the metal frame, the thermal characteristics of the graphite and the mechanical structure are averaged, and the heat generation reduction of the AP chip is greatly reduced There is a drawback that it is not improved.

또한, 기존, 히트파이프(heat pipe)의 경우에는 열 전도 특성은 우수하지만, 구조 강성 및 두께의 한계로 적용 범위가, 특히 규모가 큰 열 병합 발전에서부터 PC의 CPU의 발열 해소 정도로까지 매우 국한적인 사용이라는 관점에서 단점으로 여겨졌다.
In the conventional heat pipe, the heat conduction characteristic is excellent. However, the range of application is limited to the structural stiffness and the thickness limit, and is very limited especially from the large-scale thermal power generation to the heat dissipation of the CPU of the PC It was considered a disadvantage in terms of use.

본 발명의 일 목적은 우수한 열 전도 특성을 유지하면서, 평판 열관(heat pipe) 형태에서 기구 강성을 유지할 수 있는 증기 챔버를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a vapor chamber capable of maintaining mechanical rigidity in the form of a flat heat pipe while maintaining excellent heat conduction characteristics.

본 발명의 다른 목적은 이동 단말기의 열 기구 모듈(그라파이트 시트 + 기구 프레임)을 하나의 방열 소자로 대체하여, 단순화하는 데 있다. Another object of the present invention is to replace the heat mechanism module (graphite sheet + mechanism frame) of the mobile terminal with one heat dissipation element to simplify it.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상판 및 상기 상판과 대응되는 크기를 가지며, 적어도 일부가 상판과 이격되어 유체가 이동하는 통로를 형성하는 하판을 포함하고, 상기 상판 및 하판 중 적어도 하나는 이종 금속이 합착되어 이루어지고, 상기 통로는 액체가 저장되는 흡습층과, 상기 흡습층 내에 형성되어 증기가 이동하는 증기 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 챔버가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising a top plate and a bottom plate having a size corresponding to that of the top plate and at least a part of which is spaced apart from the top plate to form a passage through which the fluid moves, Wherein the passage includes a moisture absorption layer in which liquid is stored, and a vapor channel formed in the moisture absorption layer and through which the vapor moves.

상기 흡습층은 다공성 재질로 이루어질 수 있고, 상기 이종 금속 중 제1 금속은 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 마그네슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.The hygroscopic layer may be made of a porous material and the first metal of the dissimilar metals may be at least one selected from the group consisting of copper, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, titanium, and magnesium.

상기 이종 금속 중 제2 금속은, 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질일 수 있고, 상기 제1 금속은 증기 챔버의 외관을 형성하고, 상기 제2 금속은 증기 챔버의 내부에 형성될 수 있으며, 상기 제1 금속은, 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 마그네슘으로 이루어지는 군으로부터 조합되는 2 이상의 층을 가질 수 있다.The second metal may be a stainless steel material. The first metal may form an outer surface of the vapor chamber. The second metal may be formed inside the vapor chamber. The one metal may have two or more layers which are combined from the group consisting of copper, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, titanium, and magnesium.

상기 상판은 볼록부 및 오목부가 형성되어 상기 통로를 형성할 수 있고, 상기 상판 및 하판은 용접 접합 또는 확산 접합에 의해 합착될 수 있다.The upper plate may have convex portions and concave portions to form the passage, and the upper plate and the lower plate may be joined together by welding or diffusion bonding.

상기 오목부에는 발열 소자가 결합될 수 있고, 상기 하판은 평판 형태일 수 있다. A heating element may be coupled to the recess, and the lower plate may be in the form of a flat plate.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 우수한 열 전도 특성을 유지하면서, 두께 및 기구 강성 측면에서도 유리하여, 이동 단말기의 방열 시트와 그에 따른 기구 프레임을 대체함으로써 구조를 단순화할 수 있다.According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to simplify the structure by replacing the heat radiation sheet of the mobile terminal and the corresponding mechanism frame, while being advantageous in terms of thickness and rigidity while maintaining excellent heat conduction characteristics.

또한, Digital TV, 광고용 디스플레이, 노트북, 테블릿, 넷북 등 박형 구조의 디스플레이 분야 제품들에 활용도를 극대화시켜, 고 밀도 집적화에 따른 제품의 발열 온도를 낮추고, 고성능 제품 구현이 가능하도록 할 수 있다.In addition, it can maximize its utilization in thin display display products such as digital TV, advertisement display, notebook, tablet, and netbook, and it can lower the heat temperature of products due to high density integration and realize high performance products.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초 박형 증기 챔버 (Ultra-Slim Vapor Chamber) 구조는 고온의 발열부에서부터 저온 영역으로 열을 전달함으로써, 발열 부의 온도를 낮추는 히트파이프(heat pipe)의 역할을 하는 동시에, 이종의 합착 금속(clad metal) 재질을 적용하여 방열 소자의 기구 강성을 강화시킴으로써, 이동 단말기의 기타 소자 부품을 고정시키는 프레임(frame) 역할까지도 할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, an ultra-slim vapor chamber structure is constructed by transferring heat from a high-temperature heat-generating portion to a low-temperature region, thereby functioning as a heat pipe for lowering the temperature of the heat- And by applying different types of clad metal materials to strengthen the rigidity of the heat dissipation device, it can serve as a frame for fixing other device parts of the mobile terminal.

도 1은 종래의 히트파이프의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 챔버 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 챔버를 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 챔버의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the operation principle of a conventional heat pipe.
2 is a top view of a vapor chamber according to one embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a vapor chamber according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a manufacturing process of a vapor chamber according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명의 일 실시예는 히트파이프(heat pipe)의 일종으로 챔버로도 명명되는 방열 소자에 관한 것으로 특히, 히트파이프 형태에서 다양한 제품에 응용하기 위한 초 박형 형태의 증기 챔버에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서는 초 박형에 따른 기구 강성 저하 현상을 보완하기 위한 구성 재료 및 기구 구조에 대해 제공한다.One embodiment of the present invention relates to a heat dissipation device, also called a chamber, which is a type of heat pipe, and particularly to an ultra-thin type vapor chamber for application to various products in the form of a heat pipe. In one embodiment of the present invention, a constituent material and a mechanism structure for compensating for a mechanism rigidity degradation due to an ultra-thin shape are provided.

즉, 본 발명은 초 박형 증기 챔버(100)(Ultra-Slim Vapor Chamber)에 관한 것으로, 기존 히트파이프(heat pipe) 동작 원리를 이용하면서, 히트파이프(heat pipe) 본연의 우수한 열 전도도 특성을 바탕으로 하여, 이동 단말기의 발열 문제 해소와 동시에, 전자 부품 (electronic component)의 기구적인 프레임 역할까지 가능한 종합적인 해결책을 제시하고자 한다.That is, the present invention relates to an ultra-slim vapor chamber (hereinafter referred to as " Ultra-Slim Vapor Chamber ") 100 which utilizes the existing heat pipe operation principle and has excellent heat conduction characteristics inherent to a heat pipe To solve the heating problem of the mobile terminal and to provide a comprehensive solution that can serve as a mechanical frame of the electronic component.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다. The mobile terminal described in this specification includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, a slate PC A tablet PC, an ultrabook, a wearable device such as a smartwatch, a smart glass, and a head mounted display (HMD). have.

그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.However, it will be appreciated by those skilled in the art that the configuration according to the embodiments described herein may be applied to fixed terminals such as a digital TV, a desktop computer, a digital signage, and the like, will be.

본 발명의 일 실시예에서는 열 전도도 특성이 다른 금속 재질 보다 우수하고, 히트파이프(heat pipe)의 내부 작동 유체(water)와의 화학적 반응이 없는 구리(Cu)를 증기 챔버(100)의 외관을 형성하도록 한다. 그러나, 구리(Cu) 재질 자체 고유의 성질이, 연성(ductile)이 커서, 기계적인 강성과 방열 성능 모두 요구하는 이동 단말기(mobile terminal) 분야에는 방열 특성이 매우 우수함에도 불구하고, 적용이 극히 제한적이다. In an embodiment of the present invention, copper (Cu) having a thermal conductivity characteristic superior to other metal materials and having no chemical reaction with the internal working fluid of the heat pipe is formed in the outer surface of the vapor chamber 100 . However, despite the excellent heat dissipation characteristics in the mobile terminal field, which is inherent in copper material and has a large ductility and requires both mechanical rigidity and heat radiation performance, its application is extremely limited to be.

본 발명의 일 실시예에서는 이러한 단점을 보완하고, 우수한 방열 특성과 기계적 강성을 확보함과 동시에 이동 단말기의 전체 면적에 대해 초 박형 증기 챔버(100)(Ultra-Slim Vapor Chamber) 형태로 덮어, 방열 효과가 가능하도록 하였다.In one embodiment of the present invention, the above disadvantages are solved, and excellent heat dissipation characteristics and mechanical rigidity are ensured, and the entire area of the mobile terminal is covered with an ultra-slim vapor chamber (100) Effect was made possible.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다양한 구조의 이동 단말기에 맞도록 맞춤형으로도 적용할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is also possible to adapt the mobile terminal to be tailored to suit various mobile terminals.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초 박형 증기 챔버(100)(Ultra-Slim Vapor Chamber) 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 일부를 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a view showing a structure of an ultra-slim vapor chamber 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of part of FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 증기 챔버(100)는 상판(111)과 상기 상판(111)과 적어도 일부가 이격되어 증기가 이동하는 통로(113)를 형성하는 하판(112)을 포함한다. 이때, 상기 상판(111) 및 하판(112) 중 적어도 하나는 이종 금속이 합착된 클래드 메탈(clad metal)로 이루어져 있다. 2 and 3, the steam chamber 100 includes an upper plate 111 and a lower plate 112, at least a portion of which is spaced apart from the upper plate 111, to form a passageway 113 through which the steam moves . At this time, at least one of the upper plate 111 and the lower plate 112 is made of a clad metal to which dissimilar metals are attached.

상기 상판(111)은 프레스 가공 등에 의하여 볼록부(111c)와, 오목부(130,140)를 형성하는데, 상기 볼록부(111c)와 오목부(130,140)에 의해 상기 통로(113)가 형성된다.The upper plate 111 forms convex portions 111c and concave portions 130 and 140 by pressing or the like and the passages 113 are formed by the convex portions 111c and the concave portions 130 and 140.

이때, 상기 통로(113)는 액체가 모세관 압에 의해 고정되어 저장되는 흡습층(113a)이 구비되고, 상기 흡습층(113a)의 내부에는 증기가 유동하는 증기 채널(113b)이 형성된다. 상기 증기 채널(113b)은 발열 소자로부터 열을 받은 액체(물)가 증발하여 증기가 된 후 응축부로 이동하는 유로이다.At this time, the passage 113 is provided with a moisture absorption layer 113a in which liquid is fixed by capillary pressure and a steam channel 113b in which steam flows is formed in the moisture absorption layer 113a. The steam channel 113b is a channel through which the liquid (water), which has been heated by the heat generating element, evaporates and becomes vapor, and then moves to the condenser.

상기 흡습층(113a)은 다공성 재질(porous material)로 이루어져 있어, 물과 같은 유체가 빠져나가지 못하도록 되어 있다. 즉, 상기 흡습층(113a)에는 모세관 압 현상에 의해 물이 저장된다.The moisture absorption layer 113a is made of a porous material so that a fluid such as water can not escape. That is, water is stored in the moisture absorption layer 113a by a capillary pressure phenomenon.

이때, 상기 증기 챔버(100)는 증기 또는 액체가 흐를 수 있는 통로 형성 영역(110)과, 상기 통로 형성 영역(110)의 외부에 형성되는 테두리(120)를 포함하며, 상기 하판(112)은 평판 형태로 되어 있어, 상기 증기 챔버(100)는 전체적으로 평판 플레이트 형상이다.The steam chamber 100 includes a passage forming region 110 through which steam or liquid can flow and a rim 120 formed outside the passage forming region 110, And the vapor chamber 100 is in the form of a flat plate as a whole.

이때, 상기 상판(111) 또는 하판(112) 중 하나만 이종 접합 금속일 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 상판(111)과 하판(112) 모두 이종 금속이 접합된 클래드 메탈을 사용한다.At this time, only one of the upper plate 111 and the lower plate 112 may be a hetero-junction metal. In an embodiment of the present invention, a clad metal in which a different metal is bonded to the upper plate 111 and the lower plate 112 is used.

보다 구체적으로는, 본 발명의 일 실시예에 의한 초 박형 증기 챔버(100)를 구성하는 금속 재질은 서로 다른 이종(異種)의 합착 금속(clad metal) 소재를 활용하는데, 상기 합착 금속(clad metal)의 구조는 바람직하게는 구리(Cu)와 스테인리스 스틸(SUS)로 구성될 수 있다. 다만, 앞서 예시한 구리/ SUS 조합 이외에도 다양하게, 강성이 높은 금속 재질로 대체 가능한 용이성을 제공한다. 즉, 구체적인 적용 용도의 요구 조건에 맞게 합착 금속의 구성을 변경하여 증기 챔버(100)를 구성할 수 있다.More specifically, the ultra-thin vapor chamber 100 according to an exemplary embodiment of the present invention utilizes a clad metal material having a different metal material. The clad metal ) May preferably be composed of copper (Cu) and stainless steel (SUS). However, in addition to the above-mentioned copper / SUS combination, various types of metal materials with high rigidity provide ease of substitution. That is, the vapor chamber 100 can be configured by changing the construction of the metal clad according to the requirements of specific application.

상기 상판(111) 또는 하판(112)이 이종 금속이 접합된 합착 금속으로 이루어질 때, 외부에 노출되는 금속(111a,112b)은 연성이 큰 무 산소(oxygen-free) 구리(Cu)로 이루어질 수 있으며, 내부에 구비되는 금속(111b,112a)은 스테인리스 스틸 계열로 힘에 대한 강성이 강한 재질을 사용할 수 있다. When the upper plate 111 or the lower plate 112 is made of a cemented metal to which dissimilar metals are bonded, the metals 111a and 112b exposed to the outside may be made of oxygen-free copper (Cu) And the metals 111b and 112a provided therein may be made of stainless steel and have high rigidity against the force.

이때, 상기 외부에 노출되는 금속(111a,112b)은 구리 외에도, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 마그네슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 이들의 조합에 의해 형성되는 2 이상의 층으로 형성될 수도 있다.At this time, the metal (111a, 112b) exposed to the outside may be at least one selected from the group consisting of aluminum, an aluminum alloy, nickel, a nickel alloy, titanium, and magnesium in addition to copper, Layer.

일 예로, 상기 금속(111a)를 구리만으로 형성할 수도 있지만, 최외곽에는 구리를 형성하고, 구리의 내측에는 알루미늄 합금을 구비하도록 할 수도 있다. 이는, 내부에 형성되는 금속(111b,112a)의 경우에도 동일하다 할 것이다. 이때, 금속(111b,112a)를 스테인리스 스틸 재질로 설명하였으나, 스테인리스 스틸과 동등한 수준의 강성을 갖는 금속이면 특별히 한정되지 않는다 할 것이다.For example, the metal 111a may be formed of copper alone, but copper may be formed at the outermost portion and aluminum alloy may be provided at the inside of the copper. This will be the same also in the case of the metal 111b (112a) formed inside. At this time, although the metals 111b and 112a have been described as stainless steel, they are not particularly limited as long as they have a rigidity equivalent to that of stainless steel.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 외부에 노출되는 금속(111a,112b)을 제1 금속이라 하고, 내부에 구비되는 금속(111b,112a)을 제2 금속이라 할 때, 상기 제1 금속을 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 마그네슘 등으로 형성하고, 제2 금속을 스테인리스 스틸 재질로 하는 것을 예시하였으나, 제2 금속을 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 마그네슘 등으로 이루어지도록 하고, 제1 금속을 스테인리스 스틸 재질로 형성할 수도 있다.In an embodiment of the present invention, when the metal 111a and 112b exposed to the outside are referred to as a first metal and the metals 111b and 112a provided inside are referred to as a second metal, Aluminum, aluminum alloy, titanium, magnesium, or the like, and the second metal is made of stainless steel. However, the second metal may be made of copper, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, titanium, Magnesium, or the like, and the first metal may be formed of stainless steel.

또한, 상기 하판(112)은 단순히 평판 합판 금속(flat clad metal)이고, 증기 챔버(100)(vapor chamber)의 전체 두께는 0.5mm 이하가 되도록 한다. 이때, 상기 테두리(120)의 일 부분에는 증기 유입구(150)가 구비되어 증기 챔버(100)의 내부에 액체(물)를 주입할 수 있도록 한다.Further, the lower plate 112 is simply a flat clad metal, and the total thickness of the vapor chamber 100 is 0.5 mm or less. At this time, a steam inlet 150 is provided at a part of the rim 120 so that liquid (water) can be injected into the steam chamber 100.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 상판(111) 및 하판(112)이 접촉하는 부분이 있는데, 접촉에 의해 오목부(130,140)가 형성된다. 상기 오목부(130,140)는 통로(113,fluidic channel)를 지지하고, 기구 구조의 강성을 유지해주는 기둥(post)의 역할을 하여 외부의 충격에 의한 휨을 방지하며, 상기 오목부(130,140)는 판금 성형(metal forming)으로 패턴화시킬 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 통로(110) 부분이 돌출되어 공간을 형성하게 되고, 상판(111)과 하판(112)은 합판 금속(clad metal)으로 구성되어 있다. 이때, 상기 오목부(130)는 리브(rib)일 수 있고, 상기 오목부(140)는 CPU와 같은 발열 소자가 고정되는 부위가 될 수 있다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the upper plate 111 and the lower plate 112 are in contact with each other, and the recesses 130 and 140 are formed by the contact. The concave portions 130 and 140 support the fluidic channel 113 and serve as posts for maintaining the rigidity of the mechanism structure to prevent warping due to external impacts and the concave portions 130 and 140, And can be patterned by metal forming. As shown in FIGS. 2 and 3, the passage 110 is protruded to form a space, and the upper plate 111 and the lower plate 112 are made of clad metal. At this time, the recess 130 may be a rib, and the recess 140 may be a portion where a heating element such as a CPU is fixed.

상기 오목부(130,140)는 상기 상판(111) 및 하판(112)이 압착되어 주름 형상의 통로(113)를 형성할 수도 있는데, 이때 상기 상판(111) 및 하판(112)은 용접 접합 또는 확산 접합(diffusion bonding)에 의해 접합될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 발열부에서 증발 이후, 상판(111) 혹은 하판(112) 사이에 증기 순환이 이루어지도록 유체의 이동 통로(113)를 식각하거나 판금 프레스 성형 등에 의하여 주름 형상으로 유로 패턴을 가지도록 한다.The upper plate 111 and the lower plate 112 may be pressed to form a corrugated passage 113. The upper plate 111 and the lower plate 112 may be welded or diffusion bonded or by diffusion bonding. That is, in an embodiment of the present invention, after the evaporation in the heat generating portion, the fluid passageway 113 is etched so as to cause steam circulation between the upper plate 111 and the lower plate 112, Pattern.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초 박형 증기 챔버(100)의 상판(111) 혹은 하판(112)에 통로(113)를 주름 형상으로 적용시에, 상기 통로(113)의 벽(channel wall)이 외부 힘에 대한 버팀목 역할을 하게 되며, 기구 강성 측면에서 강화 효과를 제공한다. 또한, 상기 초 박형 증기 챔버(100)를 기체유로 주름(vapor channel corrugation)이 형성된 상판(111)과 하판(112)을 이종의 접착제(adhesive material)가 없이 상기 상판(111)과 하판(112) 재질 본연의 표면 대 표면으로 접합하여 유체와 기구 재질과의 화학적 반응 및 부식 현상을 원천적으로 차단하는 확산 접합 또는 국부 용접 등의 접합 기술로 조립할 수 있다. 나아가, 확산 접합 기술 뿐만 아니라 레이저 용접 기술을 활용하여 상판(111)과 하판(112)을 접합하는 공정을 추가적으로 포함할 수도 있다.As described above, when the passageway 113 is applied to the upper plate 111 or the lower plate 112 of the ultra-thin vapor chamber 100 according to an embodiment of the present invention in a corrugated shape, the channel wall serves as a support for the external force, and provides a strengthening effect in terms of rigidity. The super thin vapor chamber 100 may be connected to the upper plate 111 and the lower plate 112 without adhesive material between the upper plate 111 and the lower plate 112 in which vapor channel corrugation is formed, It can be assembled with a bonding technique such as diffusion bonding or locally welding which basically bonds the surface of the material to the surface and chemically reacts with the fluid and the material of the material and blocks the corrosion phenomenon. Further, it may further include a process of joining the upper plate 111 and the lower plate 112 using a laser welding technique as well as a diffusion bonding technique.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 챔버(100)(vapor chamber)의 제작 과정을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 이종의 금속(111a,111b)이 접합되어 합판 금속(clad metal,도 4a 참조)으로 형성된 상판(111)을 프레스 툴(160)을 이용하여, 높은 압력으로 가압함으로써 상기 합판 금속(111)을 상기 프레스 툴(160)의 굴곡진 곡면(160a)과 대응되는 형상을 갖도록 요철 구조(embossed structure) 형태로 가공(도 4b 참조)된다. 이에 의하여, 상기 상판(111)의 내면은 상기 굴곡진 곡면(160a)과 대응되는 형상을 가지며, 윗 방향을 향하여 돌출된 돌출부(111c)가 형성(도 4c 참조)된다. 4 is a view showing a process of manufacturing a vapor chamber 100 according to an embodiment of the present invention. 4, an upper plate 111 formed by joining different kinds of metals 111a and 111b and made of clad metal (see FIG. 4A) is pressed at a high pressure by using a press tool 160, The metal 111 is processed into an embossed structure (see FIG. 4B) so as to have a shape corresponding to the curved curved surface 160a of the press tool 160. [ Accordingly, the inner surface of the upper plate 111 has a shape corresponding to the curved curved surface 160a, and a protrusion 111c protruding upward is formed (see FIG. 4C).

도 4c는 상기 프레스 공정에 의해 오목부(130,140) 및 돌출부(111c)를 갖는 요철 구조의 상판(111)과 평판 구조의 하판(112)을 용접 접합 방식으로 붙여, 기구 강성 특성이 큰 초 박형 증기 챔버(100)(Slim Vapor Chamber)가 완성된 것을 나타낸다. 이때, 상기 하판(112)도 이종의 금속(112a,112b)을 접합하여 이루어지는데, 증기 챔버(100)의 내부에 위치하는 금속(112a)은 상기 상판(111)의 내부에 위치하는 금속(111b)과 동일한 재질일 수 있고, 증기 챔버(100)의 외부에 위치하는 금속(112b)은 상기 상판(111)의 외부에 위치하는 금속(111a)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 상판(111)과 하판(112)의 접합에 의하여 중공부(117)가 형성(도 4d 참조)되며, 상기 중공부(117)에는 통로(113)가 구비(도 4e 참조)된다.4C shows a state in which the upper plate 111 having the concavo-convex structure having the concave portions 130 and 140 and the protruding portion 111c and the lower plate 112 having the flat plate structure are bonded by the welding process, Indicating that the chamber 100 (Slim Vapor Chamber) has been completed. The lower plate 112 is also formed by joining different kinds of metal 112a and 112b. The metal 112a located inside the vapor chamber 100 is connected to the metal 111b located inside the upper plate 111 And the metal 112b located outside the steam chamber 100 may be made of the same material as the metal 111a located outside the upper plate 111. [ A hollow portion 117 is formed by the joining of the upper plate 111 and the lower plate 112 and a passage 113 is formed in the hollow portion 117 as shown in FIG.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 초 박형 증기 챔버(100)의 기구 강성 특성을 향상시키는 구조와 제조 방법을 개시하고, 발열 문제를 해결하는 동시에, 이동 단말기의 전자 부품을 외부 힘으로부터 보호하는 등의 기능을 제공하는 프레임 구조물로 활용하는 방법을 제공한다. As described above, one embodiment of the present invention discloses a structure and a manufacturing method for improving the mechanical rigidity characteristics of the ultra-thin vapor chamber 100, and solves the heat generation problem, and at the same time, And provides a method of utilizing the frame structure as a frame structure for providing functions such as protection.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 초 박형 증기 챔버(100)의 통로(110)(vapor channel) 구조를 다양한 형태로 구성할 수 있어, 방열 소자인 동시에, 전기적인 접지(electrical ground plane) 기능을 제공할 수도 있다. In addition, the vapor channel structure of the ultra-thin vapor chamber 100 according to an embodiment of the present invention can be configured in various forms, so that it is a heat dissipation element and has an electrical ground plane function . ≪ / RTI >

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (10)

상판; 및
상기 상판과 대응되는 크기를 가지며, 적어도 일부가 상판과 이격되어 유체가 이동하는 통로를 형성하는 하판을 포함하고,
상기 상판 및 하판 중 적어도 하나는 이종 금속이 합착되어 이루어지고, 상기 통로는 액체가 저장되는 흡습층과, 상기 흡습층 내에 형성되어 증기가 이동하는 증기 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 챔버.Top plate; And
And a lower plate having a size corresponding to the upper plate and at least a part of which is spaced apart from the upper plate to form a passage through which the fluid moves,
Wherein at least one of the upper plate and the lower plate is made by adhering a dissimilar metal, the passage including a moisture absorption layer in which liquid is stored, and a vapor channel formed in the moisture absorption layer and through which steam moves. 제1항에 있어서,
상기 흡습층은 다공성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증기 챔버.The method according to claim 1,
Wherein the moisture absorption layer is made of a porous material. 제2항에 있어서,
상기 이종 금속 중 제1 금속은,
구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 마그네슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 증기 챔버.3. The method of claim 2,
Wherein the first metal of the dissimilar metals is selected from the group consisting of:
Wherein the at least one member is at least one member selected from the group consisting of copper, aluminum, an aluminum alloy, nickel, a nickel alloy, titanium, and magnesium. 제3항에 있어서,
상기 이종 금속 중 제2 금속은,
스테인리스 스틸(stainless steel) 재질인 것을 특징으로 하는 증기 챔버.The method of claim 3,
Wherein the second metal of the dissimilar metals is selected from the group consisting of:
Wherein the steam chamber is made of stainless steel. 제4항에 있어서,
상기 제1 금속은,
증기 챔버의 외관을 형성하고, 상기 제2 금속은 증기 챔버의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 증기 챔버.5. The method of claim 4,
Wherein the first metal comprises:
Wherein the second metal forms an outer surface of the vapor chamber, and the second metal is formed inside the vapor chamber. 제3항에 있어서,
상기 제1 금속은,
구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 마그네슘으로 이루어지는 군으로부터 조합되는 2 이상의 층을 갖는 것을 특징으로 하는 증기 챔버.The method of claim 3,
Wherein the first metal comprises:
Wherein the vapor chamber has at least two layers in combination from the group consisting of copper, aluminum, an aluminum alloy, nickel, a nickel alloy, titanium, and magnesium. 제6항에 있어서,
상기 상판은,
볼록부 및 오목부가 형성되어 상기 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 증기 챔버.The method according to claim 6,
The above-
And a convex portion and a concave portion are formed to form the passage. 제1항에 있어서,
상기 상판 및 하판은 용접 접합 또는 확산 접합에 의해 합착되는 것을 특징으로 하는 증기 챔버.The method according to claim 1,
Wherein the upper plate and the lower plate are joined together by welding or diffusion bonding. 제7항에 있어서,
상기 오목부에는 발열 소자가 결합되는 것을 특징으로 하는 증기 챔버.8. The method of claim 7,
And a heating element is coupled to the concave portion. 제1항에 있어서,
상기 하판은 평판 형태인 것을 특징으로 하는 증기 챔버.The method according to claim 1,
Wherein the lower plate is in the form of a flat plate.
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