WO2018198356A1 - ベーパーチャンバー - Google Patents

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WO2018198356A1
WO2018198356A1 PCT/JP2017/017047 JP2017017047W WO2018198356A1 WO 2018198356 A1 WO2018198356 A1 WO 2018198356A1 JP 2017017047 W JP2017017047 W JP 2017017047W WO 2018198356 A1 WO2018198356 A1 WO 2018198356A1
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WO
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head
vapor chamber
housing
protrusion
photoresist
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PCT/JP2017/017047
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English (en)
French (fr)
Inventor
近川　修
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to a vapor chamber.
  • Vapor chamber is a flat chamber that contains an appropriate amount of working fluid that easily volatilizes.
  • the working fluid is vaporized by heat from the heat source, moves in the space, and then releases heat to return to the liquid.
  • the working fluid that has returned to the liquid is transported again to the vicinity of the heat source by a capillary structure called a wick, and vaporizes again.
  • the vapor chamber operates independently without having external power, and the heat can be diffused at high speed two-dimensionally using the evaporation and condensation latent heat of the working fluid.
  • Patent Document 1 describes a metal porous body having a three-dimensional network structure that can be used as a wick for a vapor chamber.
  • the size of the pores through which the working fluid flows is 30 to 4000 ⁇ m.
  • an object of the present invention is to provide a vapor chamber having a wick structure that can control the direction of movement of the working fluid and has an excellent ability to transport the working fluid.
  • a vapor chamber of the present invention includes a casing and a working fluid sealed in the casing, and the casing has a plurality of protrusions on at least one inner main surface.
  • the protrusion has a columnar portion and a head, and at least one side surface of the head is opposed to a side surface of the other head, and is perpendicular to the main surface of the housing. When projected from above, the projected area of the head is larger than the projected area of the columnar part.
  • the head has a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the housing.
  • the width of the head is 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the distance between the head of the protrusion and the head of the adjacent protrusion is 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the distance between the head of the protrusion and the head of the adjacent protrusion is constant.
  • the height of the columnar part is not less than 1 ⁇ m and not more than 100 ⁇ m.
  • the protrusion is covered with metal.
  • the metal is Cu.
  • the vapor chamber is exposed to a step of forming a first-layer photoresist on the inner main surface of the housing, and a step of exposing the first-layer photoresist in a pattern corresponding to the columnar portion.
  • a vapor chamber having a wick structure that can control the direction of movement of the hydraulic fluid and has an excellent hydraulic fluid transport capability is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a vapor chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a plurality of protrusions on the inner main surface of the vapor chamber according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a plurality of protrusions on the inner main surface of the vapor chamber according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of a method for manufacturing a plurality of protrusions of a vapor chamber according to an embodiment of the present invention.
  • Drawing 4B is an explanatory view of the manufacturing method of a plurality of projections of the vapor chamber of one embodiment of the present invention.
  • Drawing 4C is an explanatory view of the manufacturing method of a plurality of projections of the vapor chamber of one embodiment of the present invention.
  • Drawing 4D is an explanatory view of the manufacturing method of a plurality of projections of the vapor chamber of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4E is an explanatory diagram of the method for manufacturing a plurality of protrusions of the vapor chamber according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the vapor chamber 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing a plurality of protrusions 7 on the inner main surface 6 of the vapor chamber 1 of the present invention
  • the vapor chamber 1 of the present invention has a housing 10, and the housing 10 has a plurality of protrusions 7 on at least one inner main surface, and the protrusion 7 has a columnar portion 3 and a head 2. And at least one side surface 5 of the head 2 is opposed to the side surface 5 of the other head 2 and is projected from a direction perpendicular to the main surface 6 of the housing 10. The projected area is larger than the projected area of the columnar part 3.
  • the vapor chamber 1 of the present invention further has a working fluid sealed in a housing 10.
  • the adjacent columnar portions 3 are separated from each other, and the hydraulic fluid is held in a space defined by the wall surface of the columnar portion 3 and the bottom surface of the head portion 2. can do.
  • the bottom surface of the head 2 is a surface on which the columnar portion 3 is present, and refers to a lower surface of the head 2 in FIGS. 1 and 2.
  • the side surfaces 5 of the adjacent heads 2 are separated from each other, and the distance between the side surfaces 5 of the adjacent heads 2 is smaller than the distance between the adjacent columnar parts 3.
  • the gaps between the side surfaces 5 of the adjacent heads 2 are the wall surface of the columnar part 3 that holds the above-described hydraulic fluid, the main surface 6 of the housing 10 and the bottom surface of the head 2 (between the heads, adjacent heads Compared with a space defined by the surface connecting the bottom surfaces (hereinafter also simply referred to as “space between columnar portions”), the width is narrower, and a stronger capillary force acts. For this reason, in the vapor chamber 1 of the present invention, the movement of the hydraulic fluid in a direction substantially parallel to the width direction of the side surface 5 of the head 2 of the protrusion 7 is effectively promoted by the capillary force in the gap.
  • a direction parallel to the main surface of the casing is referred to as a width direction
  • a direction perpendicular to the head surface is referred to as a height direction.
  • the vapor chamber 1 of the present invention since there are few obstacles that hinder the flow of the hydraulic fluid in the space between the columnar portions 3, the permeability indicating the ease of passing the hydraulic fluid is much higher than that of the conventional porous body. Are better.
  • the vapor chamber 1 of the present invention includes a gap between the side surfaces 5 for increasing the capillary force acting on the hydraulic fluid, and a space between the columnar portions 3 functioning as a hydraulic fluid flow path integrated with the gap. Therefore, it has a very good hydraulic fluid transport capability.
  • the movement of the hydraulic fluid can be achieved by making the width direction of the side surface 5 parallel to the desired direction of movement of the hydraulic fluid.
  • the direction can be easily controlled.
  • the amount of the hydraulic fluid that can be held by the projection 7 of the present invention is very easy by adjusting the area of the bottom surface of the head 2, the height of the columnar portion 3, and the thickness of the columnar portion 3. It can be precisely controlled. Therefore, since the volume of the space occupied by the protrusions 7 in the vapor chamber 1 can be set to the minimum volume for holding a necessary amount of hydraulic fluid, the thickness and size of the vapor chamber 1 can be effectively reduced. Can be reduced. Further, since the volume of the space occupied by the protrusions 7 in the vapor chamber 1 can be set to a minimum volume for holding a necessary amount of the hydraulic fluid, the vapor of the hydraulic fluid vaporized by the heat from the heat source. As a result, it is possible to secure a large volume of space in which the vapor moves, and to improve the heat transport capability of the vapor chamber 1.
  • the casing 10 of the vapor chamber 1 of the present invention may be any one provided with two opposing main inner surfaces.
  • the main inner surface of the housing 10 may be polygonal or circular.
  • the main inner surface refers to a surface having the largest area among surfaces defining the internal space of the housing 10 and a surface facing the surface.
  • the height A of the casing 10 indicated by A in FIG. 1 (that is, the thickness of the vapor chamber 1) may be, for example, not less than 100 ⁇ m and not more than 600 ⁇ m, and preferably in the range of not less than 200 ⁇ m and not more than 500 ⁇ m.
  • the width B of the housing 10 indicated by B in FIG. 1 (that is, the width of the vapor chamber 1) may be, for example, 5 mm or more and 500 mm or less, preferably 20 mm or more and 300 mm or less, more preferably 50 mm or more. It is in the range of 200 mm or less.
  • the depth D (that is, the depth of the vapor chamber 1) of the casing 10 that is perpendicular to the arrow indicating the width B of the casing 10 in FIG. It may be 500 mm or less, preferably in the range of 20 mm to 300 mm, more preferably in the range of 50 mm to 200 mm.
  • the height A, the width B, and the depth D described above may be uniform or different at any location of the housing 10.
  • the housing 10 may be integrally formed from a single member.
  • the housing 10 may be composed of two opposing sheets whose outer edges are sealed. Good. Moreover, you may form from two or more plate-shaped members.
  • the upper housing sheet 8 forms the upper main inner surface of the housing 10
  • the lower housing sheet 9 forms the lower main inner surface of the housing 10.
  • the upper housing sheet 8 and the lower housing sheet 9 are sealed with each other at their outer edge portions.
  • the outer edge portions of the upper housing sheet 8 and the lower housing sheet 9 refer to a region at a predetermined distance inward from the end portion of the sheet.
  • the outer edge portion of the upper housing sheet 8 and the outer edge portion of the lower housing sheet 9 are sealed by brazing, but a method for sealing the outer edge portion is described here.
  • solder bonding, ultrasonic bonding, TIG (tungsten / inert gas welding), resin sealing, diffusion bonding, resistance welding, laser welding, or the like may be used.
  • the material for forming the housing 10 is not particularly limited, and for example, Cu, Ni, Ti, Mg, Al, Fe and alloys based on these can be used, and Cu and Cu alloys are preferably used. It is done.
  • the thickness C in the illustrated example, the thickness of the casing sheet 8 constituting the casing 10 indicated by C may be, for example, 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m. It is in the following range, more preferably in the range of 30 ⁇ m to 80 ⁇ m, and still more preferably in the range of 40 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the thickness C described above may be uniform or different at any location of the housing 10.
  • the thickness C of the upper housing sheet 8 and the thickness of the lower housing sheet 9 may be different.
  • a working fluid is further sealed in the casing 10 of the vapor chamber 1 of the present invention.
  • the hydraulic fluid is vaporized by the heat from the heating element and becomes vapor.
  • the working fluid that has become vapor moves in the housing 10, releases heat, and returns to the liquid.
  • the working fluid that has returned to the liquid is carried again to the vicinity of the heating element by capillary action. And it is again vaporized by the heat from the heating element and becomes steam.
  • the vapor chamber 1 of the present invention operates autonomously without requiring external power, and can rapidly diffuse heat in two dimensions using the latent heat of evaporation / condensation of the hydraulic fluid. it can.
  • the type of hydraulic fluid is not particularly limited, and for example, water, alcohols, alternative chlorofluorocarbons, etc. can be used, and water is preferably used.
  • the hydraulic fluid that moves between the side surfaces 5 and the hydraulic fluid that is held in the space between the columnar portions 3 form the same liquid phase.
  • the hydraulic fluid held in the space between the parts 3 also moves in a direction parallel to the side surface 5.
  • the viscosity of the hydraulic fluid that is preferable for causing the hydraulic fluid held between the columnar portions 3 to follow the movement of the hydraulic fluid between the side surfaces 5 is 0.1 mPa ⁇ s to 2 mPa ⁇ s, More preferably, it is 0.2 mPa ⁇ s or more and 1 mPa ⁇ s or less.
  • the casing 10 of the vapor chamber 1 of the present invention has a plurality of protrusions 7 on at least one inner main surface. As shown in FIG. 1, the protrusion 7 may be provided on the entire main surface or may be provided partially.
  • the protrusion 7 is composed of a columnar part 3 and a head part 2.
  • the columnar portion 3 of the protrusion 7 is formed in a columnar shape perpendicular to the main surface 6 of the housing 10.
  • the columnar portion 3 of the protrusion 7 may have a substantially cylindrical shape.
  • the columnar part 3 of the protrusion 7 may have a substantially square column shape, for example, as shown in FIG.
  • the columnar portion 3 of the protrusion 7 may have a frustum shape.
  • the columnar portions 3 of the protrusions 7 are separated from each other.
  • the vapor chamber 1 of the present invention can hold hydraulic fluid in a space defined by a surface including the wall surface of the columnar portion 3, the main surface 6 of the housing 10 and the bottom surface of the head 2.
  • the height of the columnar part 3 may be, for example, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, preferably 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and further preferably 5 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less. It is in.
  • the height of the columnar portion 3 is 1 ⁇ m or more, a sufficient space between the columnar portions for holding the hydraulic fluid can be secured. Further, when the height of the columnar portion 3 is 100 ⁇ m or less, the hydraulic fluid held in the space between the columnar portions 3 can be effectively followed by the movement of the hydraulic fluid between the side surfaces 5.
  • the thickness of the columnar part 3 may be, for example, 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, preferably in the range of 30 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less, and more preferably in the range of 40 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness of the columnar portion 3 refers to the equivalent circle diameter of the cross section of the columnar portion 3 on a plane parallel to the main surface 6 of the housing 10.
  • the equivalent circle diameter of the cross section of the columnar portion 3 refers to the diameter of a perfect circle having an area corresponding to the area of the cross section.
  • the cross-sectional area of the columnar part 3 When the cross-sectional area of the columnar part 3 is not constant, it means the diameter of a perfect circle having an area corresponding to the average value of the cross-sectional areas of the columnar part 3.
  • the thickness of the columnar portion 3 When the thickness of the columnar portion 3 is 30 ⁇ m or more, the head 2 can be supported by the columnar portion 3 with sufficient strength. Moreover, since the thickness of the columnar part 3 is 100 ⁇ m or less, a sufficient space for holding the hydraulic fluid between the columnar parts 3 can be secured.
  • the distance between the columnar portions 3 may be, for example, 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, preferably 100 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less.
  • a sufficient space for holding the hydraulic fluid between the columnar portions 3 can be secured.
  • the hydraulic fluid held in the space between the columnar portions 3 can be effectively followed by the movement of the hydraulic fluid between the side surfaces 5.
  • the head 2 has two opposing surfaces and one or more side surfaces, and as shown in FIGS. 2 and 3, at least one side surface is separated from the other head side surfaces. Facing each other. Since the vapor chamber 1 of the present invention has such a structure, a gap is formed between the side surface 5 of the head 2 and the side surface 5 of the adjacent head 2. Since the vapor chamber of the present invention has such a gap, the working fluid can be efficiently moved using the capillary force. In addition, since the direction of movement of the hydraulic fluid is a direction parallel to the width direction of the side surface 5, the width direction of the two side surfaces, preferably the two side surfaces facing each other in the head, is the desired direction of movement of the hydraulic fluid. The moving direction of the hydraulic fluid can be easily controlled by providing the head so as to be parallel to the head.
  • the distance between the side surface 5 of the head 2 and the side surface 5 of the other head 2 may be, for example, not less than 10 ⁇ m and not more than 80 ⁇ m, and preferably in the range of not less than 20 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m.
  • the working fluid can be moved more effectively using the capillary force.
  • the distance between the side surface 5 of any head 2 and the side surface 5 of another head 2 is preferably constant. Since the distance between the side surface 5 of the head 2 and the side surface 5 of the other head 2 is constant, the capillary force can be applied uniformly in the region where the projection 7 is formed, and the amount of hydraulic fluid transported Can be made uniform.
  • the head 2 is provided on the columnar portion 3 so that two opposing main surfaces are parallel to the inner main surface 6 of the housing 10.
  • the width of the head 2 refers to the width of the head 2 in a cross section that gives the largest width of the head 2 among the cross sections of the head 2 perpendicular to the main surface 6.
  • the width of the head 2 may be, for example, 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and is preferably in the range of 200 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • the main surface 4 of the head 2 of the protrusion 7 preferably has a rectangular shape. More preferably, the head 2 of the protrusion 7 has a rectangular parallelepiped shape having a rectangular main surface 4.
  • the main surface of the head is the surface of the head that faces the main surface of the housing 10 that faces the main surface having the projection (in FIG. 1, the head that faces the surface having a columnar portion. Side).
  • the main surface 4 of the head 2 may have a shape in which the ratio of the length of the short side to the length of the long side is close to 1, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, the ratio of the length of the short side to the length of the long side may be significantly lower than 1. Although not shown, the ratio of the length of the short side to the length of the long side may be 1. That is, the main surface 4 of the head 2 may be square.
  • the long side of the head 2 may be, for example, not less than 100 ⁇ m and not more than 500 ⁇ m, and preferably in the range of not less than 200 ⁇ m and not more than 400 ⁇ m.
  • the short side of the head 2 may be, for example, 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and is preferably in the range of 200 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • the height of the head 2 may be, for example, 5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and preferably in the range of 10 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less.
  • the head 2 can be moved by a sufficient amount of the working fluid capillary force, and the working fluid transport capability can be enhanced.
  • the height of the head 2 is 200 ⁇ m or less, the pressure loss caused when the hydraulic fluid moves between the top and bottom of the head can be reduced, and the liquid can be easily moved.
  • the side surface 5 of the head 2 may be smooth as shown in FIGS. 2 and 3, but is not limited thereto, and may have an arbitrary shape.
  • the side surface 5 of the head 2 may have, for example, irregularities and bumps.
  • the distance between the head 2 of the protrusion 7 and the head 2 of the adjacent protrusion 7 may be, for example, 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, preferably 20 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m. It is in the range of 40 ⁇ m or less.
  • a capillary force can be applied to a sufficient amount of hydraulic fluid.
  • a sufficient capillary force can be applied to the hydraulic fluid.
  • the projected area of the head 2 when projected from the direction perpendicular to the main surface 6 of the housing 10 is larger than the projected area of the columnar section 3.
  • the ratio of the projected area of the columnar part 3 to the projected area of the head 2 may be, for example, 10 or more and 99 or less, preferably 10 or more and 75 or less, and more preferably 25 or more and 75 or less.
  • the ratio of the projected area of the columnar part 3 to the projected area of the head 2 is 10 or more, the head 2 can be supported by the columnar part 3 with sufficient strength.
  • the ratio of the projected area of the columnar part 3 to the projected area of the head 2 is 75 or less, a sufficient space for holding the hydraulic fluid between the columnar parts 3 can be secured.
  • the material for forming the protrusion 7 is not particularly limited, and for example, a photosensitive polymer such as a bisazide compound or a naphthoquinonediazide compound can be used.
  • the head 2 and the columnar part 3 of the protrusion 7 may be formed from the same material or may be formed from different materials.
  • the protrusion 7 is preferably formed from a highly hydrophilic material. Moreover, hydrophilicity can also be improved by coat
  • the material for covering the projection 7 may be, for example, a metal, and preferably Cu or the like is used.
  • FIGS. 1 to 3 show a protrusion 7 having one columnar portion 3 and one head 2, the aspect of the protrusion 7 is not limited to this.
  • two columnar portions 3 and two heads 2 that are combined in a shape shown in FIGS. 1 to 3 are stacked in two stages so that the axis of the columnar portion 3 is in a straight line.
  • a protrusion 7 having a head 2 can also be used.
  • the protrusion 7 of the present invention can be formed by a manufacturing method including the following steps iv. i: a step of forming a first-layer photoresist on the inner main surface of the housing ii: a step of exposing the first-layer photoresist with a pattern corresponding to the columnar portion iii: two steps on the exposed first-layer photoresist Step of forming photoresist of layer iv: Step of exposing second layer of photoresist with pattern corresponding to head portion v: Resist corresponding to protrusion by developing first and second layer of photoresist Obtaining a pattern
  • a first-layer photoresist 11 is formed on the inner main surface 6 of the housing 10.
  • the first-layer photoresist 11 can be formed by any method, for example, by spin coating.
  • the first-layer photoresist 11 is for forming the columnar portion 3, and the height of the first-layer photoresist 11 from the main surface 6 of the housing 10 is the height of the columnar portion 3.
  • the photoresist solution for forming the first-layer photoresist 11 is not particularly limited, and for example, a naphthoquinonediazide compound can be used.
  • the first-layer photoresist 11 is exposed with a pattern corresponding to the columnar portion 3.
  • the pattern corresponding to the columnar portion 3 is a projected portion 14 of the columnar portion 3 when projected from a direction perpendicular to the main surface 6 of the housing when a negative photoresist solution is used. is there.
  • a positive photoresist solution it is a portion other than the projection portion 14 of the columnar portion 3 when projected from a direction perpendicular to the main surface of the housing.
  • the exposure of the first-layer photoresist 11 with the pattern corresponding to the columnar portion 3 is performed after masking the projection portion 14 of the columnar portion 3 to be formed, for example, when a positive photoresist solution is used. This may be achieved by irradiating the first-layer photoresist 11 with UV from above.
  • FIG. 4B an unexposed region inside the first layer of photoresist 11 is indicated by a two-dot chain line.
  • a second-layer photoresist 12 is formed on the first-layer photoresist 11.
  • the second-layer photoresist 12 can be formed by any method, for example, by spin coating.
  • the second-layer photoresist 12 is for forming the head 2, and the height of the second-layer photoresist 12 from the upper surface of the first-layer photoresist 11 is the height of the head 2.
  • the photoresist solution for forming the second-layer photoresist 12 is not particularly limited, and for example, a naphthoquinonediazide compound can be used.
  • the second-layer photoresist 12 is exposed with a pattern corresponding to the head 2.
  • the pattern corresponding to the head 2 is the projected portion 13 of the head 2 when projected from a direction perpendicular to the main surface of the housing when a negative photoresist solution is used.
  • a positive photoresist solution it is a portion other than the projected portion 13 of the head 2 when projected from a direction perpendicular to the main surface of the housing.
  • the exposure of the second-layer photoresist 12 in a pattern corresponding to the head 2 is performed by masking the projected portion 13 of the head 2 to be formed, for example, when a positive photoresist solution is used.
  • a positive photoresist solution is used.
  • V Step of developing the first and second layer photoresists to obtain a resist pattern corresponding to the protrusions
  • the developer used in this step may be any developer that can develop the first-layer photoresist 11 and the second-layer photoresist 12, such as an alkaline solution or TMAH (tetramethylammonium hydroxide). Can be used.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the protrusion of the vapor chamber of the present invention is formed by the above manufacturing method. That is, the vapor chamber of the present invention can be manufactured by a method including the above manufacturing method.
  • the protrusion 7 of the present invention can be produced by, for example, a 3D printer in addition to the above method.
  • the vapor chamber of the present invention can be mounted on a heat dissipation device so as to be close to a heat source. Accordingly, the present invention also provides a heat dissipation device comprising the vapor chamber of the present invention. By providing the heat dissipation device of the present invention with the vapor chamber of the present invention, it is possible to effectively suppress an increase in temperature around the electronic component that generates heat and the component.
  • the vapor chamber or the heat dissipation device of the present invention can be mounted on an electronic device for the purpose of heat dissipation. Accordingly, the present invention provides an electronic apparatus comprising the vapor chamber or heat dissipation device of the present invention.
  • the electronic device of the present invention include a smartphone, a tablet, and a notebook PC.
  • the vapor chamber of the present invention operates independently without requiring external power, and can diffuse heat at a high speed two-dimensionally using latent heat of evaporation / condensation of the working fluid. Therefore, by providing the electronic apparatus with the vapor chamber or the heat dissipation device of the present invention, it is possible to effectively realize heat dissipation in a limited space inside the electronic apparatus.
  • the vapor chamber, heat dissipation device and electronic apparatus of the present invention can be used for a wide range of applications in the field of portable information terminals. For example, it can be used to extend the usage time of a portable information terminal by lowering the temperature of a heat source such as a CPU, and can be used for a smartphone, a tablet, a notebook PC, or the like.
  • a heat source such as a CPU

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Abstract

本発明は、筐体と、前記筐体内に封入された作動液とを有し、前記筐体は、少なくとも一つの内側の主面上に複数の突起物を有し、前記突起物は、柱状部および頭部を有して成り、前記頭部の少なくとも１つの側面は、他の頭部の側面と対向しており、筐体の主面に垂直な方向から投影した場合の、頭部の投影面積が、柱状部の投影面積よりも大きい、ベーパーチャンバーを提供する。

Description

ベーパーチャンバー
　本発明は、ベーパーチャンバーに関する。
　近年、素子の高集積化、高性能化による発熱量が増加している。また、製品の小型化が進むことで、発熱密度が増加するため、放熱対策が重要となってきた。この状況はスマートフォンやタブレットなどのモバイル端末の分野において特に顕著である。近年、熱対策部材としては、グラファイトシートなどが用いられることが多いが、その熱輸送量は十分ではないため、様々な熱対策部材の使用が検討されている。なかでも、非常に効果的に熱を拡散させることが可能であるとして、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバーの使用の検討が進んでいる。
　ベーパーチャンバーとは、平板状の密閉用器内に揮発しやすい適量の作動液を封入したものである。作動液は熱源からの熱で気化し、空間内を移動した後、熱を放出して液体に戻る。液体に戻った作動液はウィックと呼ばれる毛細管構造により再び熱源付近へ運ばれて、再び気化する。これを繰り返すことにより、ベーパーチャンバーは外部動力を有することなく自立的に作動し、作動液の蒸発および凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。
　特許文献１には、ベーパーチャンバーのウィックとして利用することができる、三次元網目状構造を有する金属多孔質体が記載されている。特許文献１の金属多孔質体に使用されるアルミニウム系多孔質体において、作動液が流れる気孔の大きさは３０～４０００μｍである。このように作動液の流路を細く形成することにより、毛細管力を効果的に働かせ、ウィックの作動液の輸送能力を向上させている。
特開２０１６－１８３３９０号公報
　しかしながら、特許文献１のような多孔質体をウィックとして用いた場合、作動液を三次元的に移動させることはできても、その移動の方向を制御することはできない。また、毛細管力を高めるために流路を細く形成すると、透過率が悪くなり、作動液の輸送能力が低下することが懸念される。また、透過率を上げるために流路を太く形成すると、毛細管力が弱まり、同様に作動液の輸送能力が低下することが懸念される。
　そのため、本発明は作動液の移動の方向を制御することができ、優れた作動液の輸送能力を有するウィック構造を有するベーパーチャンバーを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するため、本発明のベーパーチャンバーは、筐体と、前記筐体内に封入された作動液とを有し、前記筐体は、少なくとも一つの内側の主面上に複数の突起物を有し、前記突起物は、柱状部および頭部を有して成り、前記頭部の少なくとも１つの側面は他の頭部の側面と対向しており、筐体の主面に垂直な方向から投影した場合の、頭部の投影面積が、柱状部の投影面積よりも大きい。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーでは、前記頭部が、筐体の主面に垂直な方向から見て矩形を有している。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーでは、前記頭部の幅が１００μｍ以上５００μｍ以下である。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーでは、前記突起物の頭部と、隣接する前記突起物の頭部との間の距離が１０μｍ以上５０μｍ以下である。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーでは、前記突起物の頭部と、隣接する前記突起物の頭部との間の距離が一定である。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーでは、前記柱状部の高さが１μｍ以上１００μｍ以下である。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーでは、前記突起物が金属で被覆されている。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーでは、前記金属がＣｕである。
　また、一実施形態のベーパーチャンバーは、筐体の内側の主面上に一層目のフォトレジストを形成する工程と、一層目のフォトレジストを柱状部に対応するパターンで露光する工程と、露光した一層目のフォトレジスト上に二層目のフォトレジストを形成する工程と、二層目のフォトレジストを頭部に対応するパターンで露光する工程と、一層目および二層目のフォトレジストを現像して、突起物に対応するレジストパターンを得る工程とを含む、製造方法により製造することができる。
　本発明によれば、作動液の移動の方向を制御することができ、優れた作動液の輸送能力を有するウィック構造を有するベーパーチャンバーが提供される。
図１は、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの断面図である。 図２は、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの内側の主面上の複数の突起物を示す斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの内側の主面上の複数の突起物を示す斜視図である。 図４Ａは、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの複数の突起物の製造方法の説明図である。 図４Ｂは、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの複数の突起物の製造方法の説明図である。 図４Ｃは、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの複数の突起物の製造方法の説明図である。 図４Ｄは、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの複数の突起物の製造方法の説明図である。 図４Ｅは、本発明の一実施形態のベーパーチャンバーの複数の突起物の製造方法の説明図である。
　以下、本発明について図面を参照してより詳細に説明する。
　図１は、本発明のベーパーチャンバー１の断面図であり、図２は、本発明のベーパーチャンバー１の内側の主面６上の複数の突起物７を示す斜視図である。本発明のベーパーチャンバー１は筐体１０を有し、筐体１０は、少なくとも一つの内側の主面上に複数の突起物７を有し、突起物７は、柱状部３および頭部２を有して成り、頭部２の少なくとも１つの側面５は他の頭部２の側面５と対向しており、筐体１０の主面６に垂直な方向から投影した場合の、頭部２の投影面積が、柱状部３の投影面積よりも大きい。図１には示されていないが、本発明のベーパーチャンバー１はさらに筐体１０内に封入された作動液を有する。
　本発明のベーパーチャンバー１において、図１に示されるように、隣接する柱状部３間は離隔しており、かかる柱状部３の壁面と頭部２の底面により規定される空間に作動液を保持することができる。尚、頭部２の底面とは、柱状部３が存在する面であり、図１および図２において、頭部２の図面下側の面をいう。さらに、図２に示されるように、隣接する頭部２の側面５間は離隔しており、隣接する頭部２の側面５間の距離は、隣接する柱状部３間の距離よりも小さい。隣接する頭部２の側面５間の間隙は、上記した作動液を保持する柱状部３の壁面、筐体１０の主面６および頭部２の底面（頭部間においては隣接する頭部の底面を結んだ面）により規定される空間（以下、単に「柱状部間の空間」ともいう）と比較して幅が狭く、より強い毛細管力が働く。このため、本発明のベーパーチャンバー１において、突起物７の頭部２の側面５の幅方向と略平行な方向の作動液の移動が、間隙における毛細管力により効果的に促進される。尚、頭部の側面において、筐体の主面に平行な方向を幅方向といい、垂直な方向を高さ方向という。ここで、隣接する側面５間の間隙と、柱状部３間の空間とは連通しているため、側面５間の間隙を移動する作動液と柱状部３間の空間に保持される作動液とは同一の液相を形成する。このため、側面５間の間隙における作動液の移動に伴い、柱状部３間の空間に保持される作動液も、同方向に移動する。本発明のベーパーチャンバーにおいては、柱状部３間の空間に、作動液の流れを妨げる障害物が少ないため、作動液の通り易さを示す透過率が、従来の多孔体と比較して非常に優れている。本発明のベーパーチャンバー１は、作動液に働く毛細管力を高めるための側面５間の間隙と、この間隙と一体となった、作動液の流路として機能する、柱状部３間の空間とを有するため、非常に優れた作動液の輸送能力を有している。
　また、本発明において作動液の移動の方向は、側面５の幅方向と平行な方向となるため、側面５の幅方向を所望の作動液の移動方向と平行にすることにより、作動液の移動方向を容易に制御することができる。
　また、本発明の突起物７により保持することができる作動液の量は、頭部２の底面の面積および柱状部３の高さ、柱状部３の太さを調節することで非常に容易かつ精確に制御することができる。そのため、ベーパーチャンバー１内の突起物７が占める空間の体積を、必要な量の作動液の保持のための最低限度の体積とすることができるため、ベーパーチャンバー１の厚みおよび大きさを効果的に低減することができる。また、ベーパーチャンバー１内の突起物７が占める空間の体積を、必要な量の作動液の保持のための最低限度の体積とすることができるため、熱源からの熱で気化した作動液の蒸気が移動する空間の体積を広く確保することができるようになり、ベーパーチャンバー１の熱輸送能力を向上させることができる。
　以下において、本発明のベーパーチャンバー１の各構成について詳細に説明する。
　本発明のベーパーチャンバー１の筐体１０は、２つの対向する主内面を備えるものであればよい。筐体１０の主内面は多角形であってもよく、円形であってもよい。本明細書において主内面とは、筐体１０の内部空間を規定する面のうち、最も面積の大きい面と、その面に対向する面とをいう。
　図１においてＡで示される筐体１０の高さＡ（すなわち、ベーパーチャンバー１の厚さ）は、例えば１００μｍ以上６００μｍ以下であってよく、好ましくは２００μｍ以上５００μｍ以下の範囲にある。図１においてＢで示される筐体１０の幅Ｂ（すなわち、ベーパーチャンバー１の幅）は、例えば５ｍｍ以上５００ｍｍ以下であってよく、好ましくは２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲にあり、より好ましくは５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲にある。また、図示されていないが、図１において筐体１０の幅Ｂを示す矢印と直行する、紙面手前から奥に向かう筐体１０の奥行きＤ（すなわち、ベーパーチャンバー１の奥行き）は、例えば５ｍｍ以上５００ｍｍ以下であってよく、好ましくは２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲にあり、より好ましくは５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲にある。上述した高さＡ、幅Ｂおよび奥行きＤは筐体１０のいかなる箇所においても一様であってもよく、異なっていてもよい。
　筐体１０は、単一の部材から一体に形成されるものであってもよく、例えば図１に示されるように、外縁部が封止された対向する２つのシートから成るものであってもよい。また、２以上の板状部材から形成されてもよい。図１のベーパーチャンバー１において、上部筐体シート８は筐体１０の上側の主内面を、下部筐体シート９は筐体１０の下側の主内面を形成している。筐体１０において、上部筐体シート８と下部筐体シート９とは、それぞれの外縁部で互いに封止されている。上部筐体シート８および下部筐体シート９の外縁部とは、シートの端部から内側に所定距離の領域をいう。図１のベーパーチャンバー１において、上部筐体シート８の外縁部と下部筐体シート９の外縁部とは、ろう付けすることにより封止されているが、外縁部を封止する方法はこれに限定されず、例えば、はんだ接合、超音波接合、ＴＩＧ（タングステン・不活性ガス溶接）、樹脂封止、拡散接合、抵抗溶接、レーザー溶接等により封止することもできる。
　筐体１０を形成する材料は、特に限定されず、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｆｅ及びそれらを主成分とした合金等を用いることができ、好ましくはＣｕ、Ｃｕ合金が用いられる。
　図１においてＣで示される筐体１０を構成する壁面の厚さＣ（図示する例においては、筐体シート８の厚さ）は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下であってよく、好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあり、より好ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下の範囲にあり、さらに好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下の範囲にある。上述した厚さＣは筐体１０のいかなる箇所において一様であってもよく、異なっていてもよい。例えば、上部筐体シート８の厚さＣと、下部筐体シート９の厚さとが異なっていてもよい。
　図１には示されていないが、本発明のベーパーチャンバー１の筐体１０内にはさらに、作動液が封入されている。作動液は、発熱体からの熱により気化し、蒸気となる。その後、蒸気となった作動液は筐体１０内を移動し、熱を放出して液体に戻る。液体に戻った作動液は、毛細管現象により再び発熱体近傍へ運ばれる。そして再び発熱体からの熱により気化し、蒸気となる。これを繰り返すことにより、本発明のベーパーチャンバー１は、外部動力を要することなく自立的に作動し、作動液の蒸発・凝縮潜熱を利用して、二次元的に迅速に熱を拡散させることができる。
　作動液の種類は特に限定されず、例えば、水、アルコール類、代替フロン等を用いることができ、好ましくは水が用いられる。本発明において、側面５間を移動する作動液と柱状部３間の空間に保持される作動液とは同一の液相を形成しているため、側面５間の作動液の移動に伴い、柱状部３間の空間に保持される作動液も、側面５と平行な方向に移動する。このように、側面５間の作動液の移動に柱状部３間の空間に保持される作動液を追従させるために好ましい作動液の粘度は、０．１ｍＰａ・ｓ以上２ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは０．２ｍＰａ・ｓ以上１ｍＰａ・ｓ以下である。
　本発明のベーパーチャンバー１の筐体１０は、少なくとも一つの内側の主面上に複数の突起物７を有する。突起物７は図１に示されるように一の主面全体に設けられていてもよく、部分的に設けられていてもよい。
　突起物７は柱状部３および頭部２から構成される。突起物７の柱状部３は、筐体１０の主面６に垂直な柱状に形成される。突起物７の柱状部３は、例えば図２に示すように、略円柱形状を有していてもよい。また、突起物７の柱状部３は、例えば図３に示すように、略四角柱形状を有していてもよい。また、図示されていないが突起物７の柱状部３は錐台形状であってもよい。図１に示されるように、突起物７の柱状部３は互いに離隔している。本発明のベーパーチャンバー１は、柱状部３の壁面、筐体１０の主面６および頭部２の底面を含む面により規定される空間に作動液を保持することができる。
　柱状部３の高さは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下であってよく、好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下の範囲にあり、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下の範囲にあり、さらに好ましくは５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にある。柱状部３の高さが１μｍ以上であることにより、作動液の保持のための柱状部間の空間を十分に確保することができる。また、柱状部３の高さが１００μｍ以下であることにより、柱状部３間の空間に保持される作動液を、側面５間の作動液の移動により効果的に追従させることができる。
　柱状部３の太さは、例えば３０μｍ以上１００μｍ以下であってよく、好ましくは３０μｍ以上６０μｍ以下の範囲にあり、より好ましくは４０μｍ以上５０μｍ以下の範囲にある。柱状部３の太さとは、筐体１０の主面６に平行な面での柱状部３の断面の円相当径をいう。柱状部３の断面の円相当径とは、当該断面の面積に相当する面積を有する真円の直径のことをいう。柱状部３の断面積が一定でない場合、柱状部３の断面積の平均値に相当する面積を有する真円の直径をいう。柱状部３の太さが３０μｍ以上であることにより、頭部２を柱状部３によって十分な強度をもって支持することができる。また、柱状部３の太さが１００μｍ以下であることにより、柱状部３間の作動液の保持のための空間を十分に確保することができる。
　柱状部３間の距離は、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下であってよく、好ましくは１００μｍ以上４００μｍ以下の範囲にあり、より好ましくは１５０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲にある。柱状部３間の距離が１００μｍ以上であることにより、柱状部３間の作動液の保持のための空間を十分に確保することができる。また、柱状部３間の距離が１０００μｍ以下であることにより、柱状部３間の空間に保持される作動液を、側面５間の作動液の移動により効果的に追従させることができる。
　頭部２は、２つの対向する面と、１つ以上の側面とを有しており、図２および図３に示されるように、少なくとも１つの側面を、他の頭部の側面と、離隔した状態で対向させている。本発明のベーパーチャンバー１がこのような構造を有していることにより、頭部２の側面５と、隣接する頭部２の側面５との間に間隙が形成される。本発明のベーパーチャンバーは、このような間隙を有することにより、毛細管力を利用して作動液を効率的に移動させることができる。また、作動液の移動の方向は、側面５の幅方向と平行な方向となるため、一部の側面５、好ましくは頭部において対向する２つの側面の幅方向を所望の作動液の移動方向と平行となるように、頭部を設けることにより、作動液の移動方向を容易に制御することができる。
　本発明のベーパーチャンバー１において、頭部２の側面５と、他の頭部２の側面５との距離は、例えば１０μｍ以上８０μｍ以下であってよく、好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下の範囲にある。頭部２の側面５と、他の頭部２の側面５との距離が上記範囲にあることにより、毛細管力を利用して作動液をより効果的に移動させることができる。また、複数の突起物７において、いずれの頭部２の側面５と、他の頭部２の側面５との距離も一定であることが好ましい。頭部２の側面５と、他の頭部２の側面５との距離が一定であることにより、突起物７が形成される領域において均一に毛細管力を働かせることができ、作動液の輸送量を均一とすることができる。
　頭部２は、図２および図３に示されるように、２つの対向する主面が、筐体１０の内側の主面６と平行になるように、柱状部３上に設けられている。本明細書において、頭部２の幅とは、主面６に垂直な頭部２の断面のうち、最も大きい頭部２の幅を与える断面の、頭部２の幅をいう。頭部２の幅は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であってよく、好ましくは２００μｍ以上４００μｍ以下の範囲にある。
　突起物７の頭部２の主面４は、好ましくは矩形を有する。より好ましくは、突起物７の頭部２は、矩形の主面４を有する直方体形状を有する。ここに、頭部の主面とは、筐体１０の当該突起物を有する主面と対向する主面に対向する頭部の面（図１においては、柱状部を有する面に対向する頭部の面）をいう。頭部２の主面４は、図２に示すように、長辺の長さに対する短辺の長さの比が１に近い形状であってよい。また、図３に示すように、長辺の長さに対する短辺の長さの比が１を大きく下回っていてもよい。また、図示されていないが、長辺の長さに対する短辺の長さの比が１であってもよい。すなわち、頭部２の主面４は正方形であってもよい。
　本発明において、頭部２の長辺は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であってよく、好ましくは２００μｍ以上４００μｍ以下の範囲にある。また、頭部２の短辺は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であってよく、好ましくは２００μｍ以上４００μｍ以下の範囲にある。
　頭部２の高さは、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下であってよく、好ましくは、１０μｍ以上８０μｍ以下の範囲にある。頭部２の高さが５μｍ以上であることにより、十分な量の作動液毛細管力により移動させることができ、作動液の輸送能力を高めることができる。頭部２の高さが２００μｍ以下であることにより、作動液が頭部の上下間の移動の際に生じる圧力損失を小さくし、液の移動を容易にさせることができる。
　頭部２の側面５は、図２および３に示されるように平滑であってよいが、これに限定されず、任意の形状を有していてよい。頭部２の側面５は、例えば、凹凸や隆起を有していてもよい。
　突起物７の頭部２と、隣接する突起物７の頭部２との間の距離は、例えば１０μｍ以上５０μｍ以下であってよく、好ましくは２０μｍ以上４０μｍ以下の範囲にあり、より好ましくは３０μｍ以上４０μｍ以下の範囲にある。頭部２間の距離が１０μｍ以上であることにより、十分な量の作動液に毛細管力を働かせることができる。また、頭部２間の距離が５０μｍ以下であることにより、作動液に十分な毛細管力を働かせることができる。
　本発明のベーパーチャンバー１において、筐体１０の主面６に垂直な方向から投影した場合の、頭部２の投影面積は、柱状部３の投影面積よりも大きい。頭部２の投影面積に対する柱状部３の投影面積の割合は、例えば１０以上９９以下であってよく、好ましくは１０以上７５以下の範囲にあり、より好ましくは２５以上７５以下の範囲にある。頭部２の投影面積に対する柱状部３の投影面積の割合が１０以上であることにより、頭部２を柱状部３によって十分な強度をもって支持することができる。頭部２の投影面積に対する柱状部３の投影面積の割合が７５以下であることにより、柱状部３間の作動液の保持のための空間を十分に確保することができる。
　突起物７を形成する材料は、特に限定されず、例えばビスアジド化合物やナフトキノンジアジド化合物等の感光性ポリマーを用いることができる。突起物７の頭部２と柱状部３とは、同じ材料から形成されていてもよく、異なる材料から形成されていてもよい。突起物７は親水性の高い材料から形成されることが好ましい。また、突起物７の表面を親水性の高い材料で被覆することにより、親水性を高めることもできる。突起物７を被覆する材料は、例えば金属であってよく、好ましくはＣｕ等が使用される。突起物７の親水性が高められることにより、本発明のベーパーチャンバー１の作動液の保持力を向上させることができ、作動液の輸送能力を高めることができる。
　図１～３には、１つの柱状部３と１つの頭部２とを有して成る突起物７が記載されているが、突起物７の態様はこれに限定されない。例えば、図１～３に示される形状に組み合わされた柱状部３と頭部２とを、柱状部３の軸が一直線上にあるように二段重ねにした、２つの柱状部３と２つの頭部２とを有して成る突起物７を用いることもできる。
　本発明の突起物７は、下記工程ｉ～ｖを含む製造方法により形成することができる。
　　ｉ：筐体の内側の主面上に一層目のフォトレジストを形成する工程
　　ii：一層目のフォトレジストを柱状部に対応するパターンで露光する工程
　　iii：露光した一層目のフォトレジスト上に二層目のフォトレジストを形成する工程
　　iv：二層目のフォトレジストを頭部に対応するパターンで露光する工程
　　ｖ：一層目および二層目のフォトレジストを現像して、突起物に対応するレジストパターンを得る工程
　（ｉ：筐体の主面に一層目のフォトレジストを塗布する工程）
　図４Ａに示されるように、筐体１０の内側の主面６上に一層目のフォトレジスト１１を形成する。一層目のフォトレジスト１１は、任意の方法で形成され得、例えばスピンコートすることにより形成することができる。一層目のフォトレジスト１１は、柱状部３を形成するためのものであり、一層目のフォトレジスト１１の筐体１０の主面６からの高さが柱状部３の高さとなる。一層目のフォトレジスト１１を形成するためのフォトレジスト液は、特に限定されず、例えばナフトキノンジアジド化合物等を用いることができる。
　（ii：一層目のフォトレジストを柱状部に対応するパターンで露光する工程）
　図４Ｂに示されるように、一層目のフォトレジスト１１を柱状部３に対応するパターンで露光する。ここで、柱状部３に対応するパターンとは、ネガ型のフォトレジスト液が使用される場合には、筐体の主面６に垂直な方向から投影した場合の柱状部３の投影部分１４である。また、ポジ型のフォトレジスト液が使用される場合には、筐体の主面に垂直な方向から投影した場合の柱状部３の投影部分１４以外の部分である。一層目のフォトレジスト１１の、柱状部３に対応するパターンでの露光は、例えばポジ型のフォトレジスト液が使用される場合には、形成する柱状部３の投影部分１４にマスキングを行ってから、一層目のフォトレジスト１１に対して上からＵＶ照射することによって達成されてよい。図４Ｂでは、一層目のフォトレジスト１１の内部の、露光されていない領域を二点鎖線で示している。
　（iii：露光した一層目のフォトレジスト上に二層目のフォトレジストを形成する工程）
　図４Ｃに示されるように、一層目のフォトレジスト１１上に二層目のフォトレジスト１２を形成する。二層目のフォトレジスト１２は、任意の方法で形成され得、例えばスピンコートすることにより形成することができる。二層目のフォトレジスト１２は、頭部２を形成するためのものであり、二層目のフォトレジスト１２の一層目のフォトレジスト１１の上面からの高さが頭部２の高さとなる。二層目のフォトレジスト１２を形成するためのフォトレジスト液は、特に限定されず、例えばナフトキノンジアジド化合物等を用いることができる。
　（iv：二層目のフォトレジストを頭部に対応するパターンで露光する工程）
　図４Ｄに示されるように、二層目のフォトレジスト１２を頭部２に対応するパターンで露光する。ここで、頭部２に対応するパターンとは、ネガ型のフォトレジスト液が使用される場合には、筐体の主面に垂直な方向から投影した場合の頭部２の投影部分１３である。また、ポジ型のフォトレジスト液が使用される場合には、筐体の主面に垂直な方向から投影した場合の頭部２の投影部分１３以外の部分である。二層目のフォトレジスト１２の、頭部２に対応するパターンでの露光は、例えばポジ型のフォトレジスト液が使用される場合には、形成する頭部２の投影部分１３にマスキングを行ってから、二層目のフォトレジスト１２に対して上からＵＶ照射することによって達成されてよい。
　（ｖ：一層目および二層目のフォトレジストを現像して、突起物に対応するレジストパターンを得る工程）
　図４Ｅに示されるように、一層目のフォトレジスト１１および二層目のフォトレジスト１２を現像して、突起物７に対応するレジストパターンを得る。当該工程で使用する現像液は、一層目のフォトレジスト１１および二層目のフォトレジスト１２を現像することができる現像液であればよく、アルカリ溶液、またはＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等を用いることができる。
　上記のように、本発明のベーパーチャンバーの突起物は、上記製造方法により形成される。即ち、本発明のベーパーチャンバーは、上記製造方法を含む方法により製造することができる。
　本発明の突起物７を上記方法で製造することにより、非常に高い精度で所望の寸法を再現することができる。本発明の突起物７は上記方法の他、例えば、３Ｄプリンター等によっても製造することができる。
　本発明のベーパーチャンバーは、熱源に近接させるように、放熱デバイスに搭載され得る。従って、本発明は、本発明のベーパーチャンバーを有して成る放熱デバイスも提供する。本発明の放熱デバイスが本発明のベーパーチャンバーを備えることにより、発熱している電子部品および部品の周辺の温度上昇を効果的に抑制することができる。
　本発明のベーパーチャンバーまたは放熱デバイスは、放熱を目的として電子機器に搭載され得る。従って、本発明は、本発明のベーパーチャンバーまたは放熱デバイスを有して成る電子機器を提供する。本発明の電子機器としては、例えばスマートフォン、タブレット、ノートＰＣ等が挙げられる。本発明のベーパーチャンバーは上記のとおり、外部動力を必要とせず自立的に作動し、作動液の蒸発・凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。そのため、電子機器が本発明のベーパーチャンバーまたは放熱デバイスを備えることにより、電子機器内部の限られたスペースにおいて、放熱を効果的に実現することができる。
　本発明のベーパーチャンバー、放熱デバイスおよび電子機器は携帯情報端末の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、ＣＰＵ等の熱源の温度を下げることにより、携帯情報端末の使用時間を延ばすために使用することができ、スマートフォン、タブレット、ノートＰＣ等に使用することができる。
　　１　ベーパーチャンバー
　　２　頭部
　　３　柱状部
　　４　頭部の主面
　　５　頭部の側面
　　６　筐体の主面
　　７　突起物
　　８　上部筐体シート
　　９　下部筐体シート
　１０　筐体
　１１　一層目のフォトレジスト
　１２　二層目のフォトレジスト
　１３　頭部の投影部分
　１４　柱状部の投影部分

Claims (9)

  1. 　筐体と、
    　前記筐体内に封入された作動液とを有し、
    　前記筐体は、少なくとも一つの内側の主面上に複数の突起物を有し、
    　前記突起物は、柱状部および頭部を有して成り、
    　前記頭部の少なくとも１つの側面は、他の頭部の側面と対向しており、
    　筐体の主面に垂直な方向から投影した場合の、頭部の投影面積が、柱状部の投影面積よりも大きい、ベーパーチャンバー。
  2. 　前記頭部が、筐体の主面に垂直な方向から見て矩形を有している、請求項１に記載のベーパーチャンバー。
  3. 　前記頭部の幅が１００μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１または２に記載のベーパーチャンバー。
  4. 　前記突起物の頭部と、隣接する前記突起物の頭部との間の距離が１０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のベーパーチャンバー。
  5. 　前記突起物の頭部と、隣接する前記突起物の頭部との間の距離が一定である、請求項１～４のいずれか一項に記載のベーパーチャンバー。
  6. 　前記柱状部の高さが１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１～５のいずれか一項に記載のベーパーチャンバー。
  7. 　前記突起物が金属で被覆されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のベーパーチャンバー。
  8. 　前記金属がＣｕである、請求項７に記載のベーパーチャンバー。
  9. 　筐体の内側の主面上に一層目のフォトレジストを形成する工程と、
    　一層目のフォトレジストを柱状部に対応するパターンで露光する工程と、
    　露光した一層目のフォトレジスト上に二層目のフォトレジストを形成する工程と、
    　二層目のフォトレジストを頭部に対応するパターンで露光する工程と、
    　一層目および二層目のフォトレジストを現像して、突起物に対応するレジストパターンを得る工程とを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のベーパーチャンバーの製造方法。
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