WO2018199215A1 - ベーパーチャンバー - Google Patents

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WO2018199215A1
WO2018199215A1 PCT/JP2018/016936 JP2018016936W WO2018199215A1 WO 2018199215 A1 WO2018199215 A1 WO 2018199215A1 JP 2018016936 W JP2018016936 W JP 2018016936W WO 2018199215 A1 WO2018199215 A1 WO 2018199215A1
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WO
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sheet
vapor chamber
less
column
convex portion
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2018/016936
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English (en)
French (fr)
Inventor
岸本　敦司
宗一 久米
池田　治彦
拓生 若岡
近川　修
竜宏 沼本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2019506538A priority patent/JP6741142B2/ja
Publication of WO2018199215A1 publication Critical patent/WO2018199215A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—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
    • 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
    • F28D15/04—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 with tubes having a capillary structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D15/0233—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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

Definitions

  • the present invention relates to a vapor chamber.
  • the vapor chamber has a structure in which a wick that transports hydraulic fluid by capillary force is provided inside the casing, and the hydraulic fluid is enclosed.
  • the hydraulic fluid absorbs heat from the heating element in the evaporation section that absorbs heat from the heating element, evaporates in the vapor chamber, moves to the condensation section, is cooled, and returns to the liquid phase.
  • the working fluid that has returned to the liquid phase is moved again to the heating element side (evaporating part) by the capillary force of the wick, and cools the heating element.
  • the vapor chamber operates independently without external power, and heat can be diffused at a high speed two-dimensionally using the latent heat of vaporization and the latent heat of condensation of the working fluid.
  • Patent Document 1 includes a casing in which a convex portion having a hollow portion formed by two opposing plate-like bodies is formed in the central portion, and a working fluid sealed in the hollow portion, A vapor chamber is disclosed in which the hollow portion is provided with a wick structure and the outer peripheral portion of the convex portion is sealed by laser welding.
  • Patent Document 2 discloses a vapor chamber in which two or more etched metal sheets are stacked to form a container in which at least a part of the outer peripheral portion is sealed by bonding. The vapor chamber is characterized in that the outer peripheral portion of the metal sheet is formed by diffusion bonding the side wall of the metal sheet, and the width of the side wall is 0.3 mm or more.
  • the vapor chambers described in Patent Documents 1 and 2 are pre-processed such as forming a metal sheet constituting the casing in a convex shape in advance or forming a groove in the sheet in order to form an internal space of the casing. Is required.
  • the present inventors do not perform the pre-processing of the metal sheet for forming such an internal space of the housing, but provide a column between two sheets constituting the housing, thereby providing the interior of the housing. Tried to secure space.
  • the vapor chamber thus obtained may be inferior in reliability.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable vapor chamber using a casing in which a column is provided between two sheets.
  • a housing composed of a first sheet and a second sheet facing each other, the outer edges of which are joined; A pillar provided between the first sheet and the second sheet so as to support them from the inside; A hydraulic fluid enclosed in the housing, The first sheet and the second sheet do not have a corner portion whose angle is 90 ° or less between the joint portion and the column closest to the joint portion, Vapor chamber satisfying the following formula 1: Formula 1: 0.02 ⁇ b / a ⁇ 0.3 [Where: a is the distance (mm) from the outer edge of the outermost column to the inner edge of the joint of the first sheet and the second sheet; b is the distance (mm) between the first sheet and the second sheet at the outer edge of the outermost column. ] Is provided.
  • a heat dissipation device having the above-described vapor chamber.
  • an electronic apparatus comprising the vapor chamber or the heat dissipation device.
  • the present invention in the vapor chamber using a casing provided with a column between the two sheets, by adjusting the angle between the two sheets in the vicinity of the joint, specifically, By adjusting the relationship between the distance between the first sheet and the second sheet at the position where the column closest to the joint and the end on the inner side of the joint, and the column closest to the joint exist, The reliability of the vapor chamber can be increased. In addition, with the configuration of the present invention, a highly reliable vapor chamber can be easily manufactured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a vapor chamber 1 in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the vapor chamber 1 according to one embodiment of the present invention as viewed from the first sheet side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a convex portion having a fine structure in one embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a convex portion having a fine structure according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a convex portion having a fine structure according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a convex portion having a fine structure according to another embodiment.
  • the vapor chamber 1 of the present embodiment includes a housing 4 composed of a first sheet 2 and a second sheet 3 facing each other, and a working fluid sealed in the casing (FIG. 1). Not shown).
  • a plurality of pillars 5 are provided between the first sheet 2 and the second sheet 3 to support them from the inside.
  • the first sheet 2 and the second sheet 3 are supported by the pillar 5 in the inner region 11 (hereinafter also referred to as “central region”) connecting the pillars 5 existing on the edge side, and are separated by a predetermined distance. .
  • the first sheet 2 and the second sheet 3 are close to each other in the region 12 outside the central region 11 (hereinafter, also referred to as “terminal region”), contact at the outer edge portion, and are bonded and sealed.
  • the portion 6 where the first sheet and the second sheet are joined is also referred to as a “joint portion”.
  • the first sheet 2 and the second sheet 3 typically begin to approach each other from the end of the column 5 closest to the edge of the sheet and are joined to each other at the joint 6 located at the outer edge of the sheet. Is sealed.
  • seat 3 has the some convex part 7 in the inner surface (namely, main surface by the side of the internal space of a housing
  • a wick 8 is provided on the second sheet 3. That is, in the vapor chamber 1 of the present embodiment, the wick 8 is positioned on the second sheet 3, the column 5 is positioned on the wick 8, and the first sheet 2 is positioned on the column 5.
  • the casing 4 includes a first sheet 2 and a second sheet 3 that face each other.
  • the size of the casing 4 (that is, the vapor chamber) is not particularly limited.
  • the thickness of the housing 4 (indicated by T in FIG. 1) is preferably 100 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less, more preferably 200 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the length (indicated by L in FIG. 1) and the width (indicated by W in FIG. 2) of the housing 4 can be appropriately set according to the application to be used, for example, 5 mm to 500 mm, 20 mm or more. It may be 300 mm or less, or 50 mm or more and 200 mm or less.
  • the shape of the casing 4 is not particularly limited.
  • the planar shape of the housing 4 (the shape shown in FIG. 2, that is, the shape seen from the upper side in FIG. 1) is a polygon such as a triangle or a rectangle, a circle, an ellipse, a combination of these, etc. It can be.
  • the material for forming the first sheet 2 and the second sheet 3 is not particularly limited as long as it has characteristics suitable for use as a vapor chamber, such as thermal conductivity, strength, flexibility, and the like.
  • the material constituting the first sheet 2 and the second sheet 3 is preferably a metal, such as copper, nickel, aluminum, magnesium, titanium, iron, or an alloy containing them as a main component, particularly preferably. It can be copper.
  • the materials constituting the first sheet 2 and the second sheet 3 may be the same or different, but are preferably the same.
  • the thickness (indicated by t in FIG. 1) of the first sheet 2 and the second sheet 3 is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, more preferably 30 ⁇ m to 100 ⁇ m, for example, preferably 40 ⁇ m to 60 ⁇ m. It can be:
  • the thickness of the first sheet 2 and the second sheet 3 may be the same or different.
  • seat 3 may be the same over the whole, and one part may be thin.
  • seat 3 is the same.
  • the thickness of each sheet of the first sheet 2 and the second sheet 3 is the same throughout.
  • the second sheet 3 has a plurality of convex portions 7 on the main surface on the inner space side.
  • the hydraulic fluid can be held between the convex portions, and the transmittance of the vapor chamber of the present invention can be increased.
  • the transmittance By increasing the transmittance, the heat transport capability of the vapor chamber is improved.
  • the convex portion refers to a portion having a relatively higher height than the surroundings, and in addition to the portion protruding from the main surface, the height is relatively high due to a concave portion formed on the main surface, such as a groove. The part which becomes.
  • the height of the convex portion 7 is not particularly limited, but may be preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and further preferably 15 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the distance between the convex portions 7 is not particularly limited, but may be preferably 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and further preferably 15 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the capillary force can be further increased.
  • the transmittance can be further increased by increasing the distance between the convex portions.
  • the shape of the convex portion 7 is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a prism shape, a truncated cone shape, a truncated pyramid shape, or the like. Further, the shape of the convex portion 7 may be a wall shape, that is, a shape in which a groove is formed between adjacent convex portions.
  • the convex portion 7 may be formed integrally with the first sheet 2 or the second sheet 3, and is manufactured separately from the first sheet 2 or the second sheet 3, and then fixed at a predetermined position. May be.
  • the convex portion 7 is not an essential component and may not exist.
  • At least one or both of the first sheet 2 and the second sheet 3 have the convex portion 7, and the convex portion 7 has a fine structure on the surface thereof. Since the convex part 7 has a fine structure on its surface, a capillary force acts on the surface of the convex part 7 and can transport the hydraulic fluid. That is, the convex part 7 itself functions as a wick. Thereby, the heat transport capability of the vapor chamber is improved.
  • the convex portion 7 can function as a wick itself, the vapor chamber of this aspect does not require a wick other than the convex portion. Therefore, the present invention provides a vapor chamber that has a convex portion 7 having a fine structure that functions as a wick on the surface and does not have a wick other than the convex portion 7.
  • the “fine structure” is a structure in which a plurality of convex shapes and / or concave shapes exist at a predetermined interval, and the height of the convex shape and the depth of the concave shape are 10 nm or more and 10,000 nm or less. And the width of the convex shape and the concave shape is 10 nm or more and 10,000 nm or less.
  • the convex shape means a shape having a plurality of protrusions
  • the concave shape means a shape having a plurality of dents
  • the plurality of protrusions and the plurality of dents may be the same shape. The shape may be different.
  • the microstructure may be, for example, a shape in which a plurality of columnar or prismatic columns are arranged, a shape in which a plurality of grooves are formed, a shape in which a plurality of semicircular or semi-elliptical protrusions are formed, and the like. Further, the fine structure may have a regular shape or an irregular shape.
  • the convex part having a fine structure for example, as shown in FIG. 3, there can be mentioned one having a plurality of columnar protrusions 21 formed on the surface of the convex part.
  • the height, thickness, interval, direction, and the like of the columnar protrusions 21 may be the same or different.
  • the convex portion having such a fine structure can be formed by fine processing such as laser processing.
  • the convex portion having a fine structure As another example of the convex portion having a fine structure, as shown in FIG. 4, there can be mentioned a case where a plurality of round mountain-like (ball head-like) protrusions 22 are formed on the surface of the convex portion.
  • the height, thickness, interval, direction, and the like of the round mountain-like protrusions 22 may be the same or different.
  • the convex part having such a fine structure can be obtained, for example, by forming a convex part having a smooth surface and then immersing it in an etching solution.
  • the convex part having a fine structure As another example of the convex part having a fine structure, as shown in FIG. 5, there can be mentioned one in which a plurality of needle-shaped (conical) projections 23 are formed.
  • the height, thickness, taper angle, interval, direction, and the like of the needle-like projections 23 may be the same or different.
  • the convex portion having such a fine structure can be obtained, for example, by forming a convex portion having a smooth surface and then immersing in an etching solution or plating. When etching is used, needle-like projections 23 having a relatively large size and shape can be obtained. Further, when plating is used, a needle-like needle-like projection 23 that is thinner, for example, has a small taper angle, can be obtained.
  • the convex portion having a fine structure As another example of the convex portion having a fine structure, as shown in FIG. 6, there may be mentioned one having a plurality of dents 24 formed on the surface of the convex portion.
  • the shape such as the depth and width of the recess 24 may be the same or different.
  • the convex portion having such a fine structure can be obtained, for example, by forming a convex portion having a smooth surface and then performing a physical treatment such as sandblasting.
  • the first sheet 2 and the second sheet 3 are joined to each other at their outer edge portions.
  • the joining method is not particularly limited.
  • laser welding, resistance welding, diffusion joining, brazing, TIG welding (tungsten-inert gas welding), ultrasonic joining, or resin sealing can be used.
  • Laser welding, resistance welding or brazing can be used.
  • the pillar 5 supports the first sheet 2 and the second sheet 3 from the inside so that the distance between the first sheet and the second sheet is a predetermined distance.
  • the pillar 5 may be in direct contact with each sheet, or may be supported via another member such as a wick.
  • the material which forms the said pillar 5 is not specifically limited, For example, it is a metal, for example, they are copper, nickel, aluminum, magnesium, titanium, iron, or an alloy which has them as a main component, Especially preferably, it is copper. obtain.
  • the material forming the pillar is the same material as either or both of the first sheet and the second sheet.
  • the height of the pillar 5 is larger than the height of the convex portion 7.
  • the height of the column 5 is preferably 1.5 times to 100 times, more preferably 2 times to 50 times, and even more preferably 3 times to 20 times the height of the convex portion 7. It can be not more than twice, and more preferably not less than 3 times and not more than 10 times.
  • the height of the pillar 5 can be appropriately set according to the desired thickness of the vapor chamber, preferably 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less, and further preferably 100 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, for example 125 ⁇ m or more. 150 ⁇ m or less.
  • the height of the column means the height in the thickness direction of the vapor chamber (the height in the vertical direction in FIG. 1).
  • the height of the column 5 may be the same or different in one vapor chamber.
  • the height of the pillar 5 in a certain area may be different from the height of the pillar 5 in another area.
  • the thickness of the vapor chamber can be partially changed.
  • the shape of the column 5 is not particularly limited, but may be a columnar shape, a prismatic shape, a truncated cone shape, a truncated pyramid shape, or the like.
  • the thickness of the column 5 is not particularly limited as long as it gives strength capable of suppressing deformation of the casing of the vapor chamber.
  • the equivalent circle diameter of a cross section perpendicular to the column height direction is 100 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less.
  • the thickness may be preferably 300 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the arrangement of the pillars 5 is not particularly limited, but is preferably arranged evenly, for example, in the form of lattice points so that the distance between the pillars is constant. By arranging the columns evenly, a uniform strength can be ensured throughout the vapor chamber.
  • the number and interval of the pillars 5 are not particularly limited, but are preferably 0.125 or more and 0.5 or less, more preferably 0.125 or more, more preferably 1 or less per 1 mm 2 of the main surface area of one sheet that defines the internal space of the vapor chamber. It may be 0.2 or more and 0.3 or less.
  • the pillar 5 may be formed integrally with the first sheet, or may be manufactured separately from the first sheet and then fixed to a predetermined portion of the first sheet.
  • the wick 8 is not particularly limited as long as it has a structure capable of moving the hydraulic fluid by capillary force.
  • the capillary structure that exhibits the capillary force for moving the working fluid is not particularly limited, and may be a known structure used in a conventional vapor chamber.
  • examples of the capillary structure include fine structures having irregularities such as pores, grooves, and protrusions, such as a fiber structure, a groove structure, and a network structure.
  • the thickness of the wick 8 is not particularly limited, but may be, for example, 5 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m to 80 ⁇ m, and more preferably 30 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the size and shape of the wick 8 are not particularly limited.
  • the wick 8 has a size and shape that can be continuously installed from the evaporation section to the condensation section inside the housing.
  • the number of wicks is one, but the number of wicks is not limited to this, and a plurality of, for example, two, three, four, five, or more may be used.
  • the wick 8 is not an essential component and may not exist.
  • irregularities, grooves, or the like may be formed on the surface of one or both of the first sheet and the second sheet, and the sheet itself may function as a wick.
  • the pillar 5 can directly contact both the first sheet and the second sheet.
  • the hydraulic fluid is not particularly limited as long as it can cause a gas-liquid phase change under the environment in the casing, and for example, water, alcohols, alternative chlorofluorocarbon, or the like can be used.
  • the hydraulic fluid is an aqueous compound, preferably water.
  • the first sheet 2, the second sheet 3, the pillar 5, and the wick 8 described above are stacked in the order of the second sheet 3, the wick 8, the pillar 5, and the first sheet 2. It is in the state that was done.
  • the first sheet 2 and the second sheet 3 approach in the end region 12 as they approach the edge of the sheet, contact at the outer edge, and are joined and sealed.
  • the portion where the first sheet and the second sheet are joined is also referred to as a “joint portion”.
  • At least one of the first sheet and the second sheet is deformed (curved or refracted) in the terminal region to approach the other sheet, but is 90 ° or less, preferably 100 ° or less, more preferably 110 ° or less. Does not deform at an angle.
  • the distance (mm) from the outer edge of the outermost column to the inner edge of the joint between the first sheet and the second sheet is “a”, and the first sheet at the outer edge of the outermost column is When the distance (mm) between the second sheets is “b”, the following formula 1 is satisfied.
  • the “outermost column” means the column closest to the joint between the first sheet and the second sheet.
  • the vapor chamber of the present invention satisfies the following formula 1 ′.
  • Formula 1 ′ 0.06 ⁇ b / a ⁇ 0.1
  • the width of the joint (indicated by “c” in FIG. 1) may be preferably 1 mm or less, more preferably 0.8 mm or less, and even more preferably 0.7 mm or less.
  • variety of a junction part becomes like this.
  • it is 0.02 mm or more, More preferably, it is 0.1 mm or more, More preferably, it may be 0.2 mm or more.
  • the distance between the first sheet and the second sheet at a position where the sheet adjacent to the joint between the first sheet and the second sheet starts to deform is preferably 0.06 mm or more, more preferably 0. It may be 1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more. That is, b can be preferably 0.06 or more, more preferably 0.1 or more. Further, the distance between the first sheet and the second sheet at the outer edge of the outermost column is preferably 1 mm or less, more preferably 0.8 mm or less, and even more preferably 0.4 mm or less.
  • the “outer edge of the outermost column” may be the boundary between the central region 11 and the end region 12. “Distance (mm) from the outer edge of the outermost column to the inner edge of the joint between the first sheet and the second sheet” means the distance between the inner edge of the joint and the column closest to the joint. .
  • the “distance (mm) between the first sheet and the second sheet at the outer edge of the outermost column” is the inner main surface of the first sheet and the inner main surface of the second sheet at the outer edge of the outermost column. Means the distance between. Moreover, when a convex part or a recessed part exists in an inner side main surface, the distance between the inner main surfaces of a 1st sheet and a 2nd sheet is based on the surface at the time of assuming that this convex part or a recessed part does not exist.
  • the height direction position (position in the vertical direction in FIG. 1) where the joint portion 6 of the first sheet and the second sheet exists is the height (first position) between the first sheet and the second sheet in the central region 11. As long as it is the same height as the sheet or the second sheet).
  • the position in the height direction where the joint portion 6 exists is an intermediate portion between the first sheet and the second sheet, that is, the height direction from the joint portion to the inner main surface of the first sheet in the central region 11. The distance and the distance in the height direction from the joint portion to the inner main surface of the second sheet in the central region 11 are equal.
  • the vapor chamber of this invention was demonstrated by the said embodiment, the vapor chamber of this invention is not limited to the aspect shown in figure, Various modifications are possible.
  • the vapor chamber in another aspect may further have a convex portion on the inner main surface of the first sheet 2.
  • a concave portion may be present instead of the convex portion on one or both inner main surfaces of the first sheet 2 or the second sheet 3.
  • the vapor chamber in another aspect may further have a wick on the first sheet 2.
  • the pillar 5 may support the first sheet 2 via the wick without directly contacting the first sheet 2.
  • the vapor chamber of the present invention has a high heat transport capability and a high thermal diffusion capability as described above, it is preferably used for a heat dissipation device.
  • the present invention also provides a heat dissipation device comprising the vapor chamber of the present invention.
  • the vapor chamber of the present invention is advantageous for downsizing (particularly thinning), and is suitable for use in equipment that requires downsizing, such as electronic equipment.
  • the present invention also provides an electronic apparatus comprising the vapor chamber of the present invention or the heat dissipation device of the present invention.
  • Example 1 A Cu sheet having a size of 60 mm ⁇ 110 mm was prepared as the first sheet.
  • a column was formed by etching.
  • the columns were placed in the central region at 1.3 mm intervals.
  • the thickness t of the first sheet was 0.05 mm.
  • a 60 mm ⁇ 110 mm Cu sheet was prepared.
  • a convex portion was formed by etching.
  • the convex portion was a quadrangular prism having a bottom surface of 0.15 mm ⁇ 0.15 mm and a height of 0.03 mm.
  • the convex portions were arranged in the central region at intervals of 0.15 mm.
  • the thickness t of the second sheet was 0.05 mm.
  • a vapor chamber was prepared according to the following procedure.
  • the second sheet, the wick, and the first sheet were laminated in this order from the bottom, and the outer periphery 4 sides were welded by resistance welding to produce a vapor chamber body.
  • the pillars formed on the first sheet were disposed inward, and the convex portions formed on the second sheet were disposed inward.
  • a Cu pipe was inserted therein, and the vapor chamber main body and the Cu pipe were fixed with solder.
  • This Cu pipe was connected to a syringe containing a vacuum pump and working fluid via a switching valve.
  • the switching valve was connected to the inside of the vapor chamber and the vacuum pump, and the inside of the vapor chamber body was depressurized. Thereafter, the valve was switched, the inside of the vapor chamber was connected to the syringe containing the working fluid, and after a predetermined amount of working fluid was injected into the vapor chamber, the Cu pipe was caulked and sealed to obtain the vapor chamber of Example 1. .
  • Examples 2-6 and Comparative Examples 1-2 The vapor chambers of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 2 were manufactured in the same manner as Example 1 except that a, b, and c were values shown in the following table.
  • the temperature difference characteristics are as follows. For 5 vapor chambers, when a 15 mm x 15 mm ceramic heater is installed at the center of one short side of the vapor chamber and 10 mm inside from the end, and 3 W of heat is applied, the ceramic heater The temperature of the vapor chamber on the surface opposite to the surface on which was installed was compared with the temperature difference ( ⁇ T (° C.)) of the vapor chamber 10 mm inside from the other short side edge. The average value of ⁇ T is shown in Table 2.
  • the vapor chamber of the present invention Since the vapor chamber of the present invention has high reliability, it can be used for a wide range of applications. In particular, it can be used as a cooling device for electronic devices or the like in applications where small and efficient heat transport is required.

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Abstract

本発明のベーパーチャンバー（１）は、外縁部が接合された対向する第１シート（２）および第２シート（３）から成る筐体（４）と、前記第１シートおよび第２シートの間にこれらを内側から支持するように設けられた柱（５）と、前記筐体内に封入された作動液とを有し、前記第１シート（２）および第２シート（３）は、接合部（６）と、接合部（６）から最も近い前記柱（５）間において、角度が９０°以下である角部を有しておらず、下記式１を満たす。 式１：０．０２≦ｂ／ａ≦０．３ ［式中：ａは、最外の柱の外縁から第１シートと第２シートの接合部の内縁までの距離（ｍｍ）であり、ｂは、前記最外の柱の外縁における、第１シートと第２シート間の距離（ｍｍ）である。］

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輸送す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は、筐体の内部に、毛細管力によって作動液を輸送するウィックが設けられ、作動液が封入された構造を有する。上記作動液は、発熱素子からの熱を吸収する蒸発部において発熱素子からの熱を吸収し、ベーパーチャンバー内で蒸発し、凝縮部に移動し、冷却されて液相に戻る。液相に戻った作動液は、ウィックの毛細管力によって再び発熱素子側（蒸発部）に移動し、発熱素子を冷却する。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、作動液の蒸発潜熱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。
　ベーパーチャンバーとして、特許文献１には、対向する２枚の板状体により空洞部を有する凸部が中央部に形成された筐体と、当該空洞部に封入された作動液とを有し、前記空洞部にウィック構造が備えられ、前記凸部の外周部がレーザー溶接にて封止されたベーパーチャンバーが開示されている。また、特許文献２には、エッチング加工された金属シートを２枚以上積み重ねて、少なくとも外周部の一部が接合により密閉された容器を形成したことを特徴とするベーパーチャンバーであって、上記容器の外周部が、上記金属シートの側壁を拡散接合して形成され、側壁の幅が０．３ｍｍ以上であることを特徴とするベーパーチャンバーが開示されている。
特開２０１６－３５３４８号公報 特開２０１５－５９６９３号公報
　特許文献１および２に記載のベーパーチャンバーは、筐体の内部空間を形成するために、筐体を構成する金属シートを予め凸状に形成する、あるいは、シートに溝を形成する等の前加工が必要となる。本発明者らは、このような筐体の内部空間を形成するための金属シートの前加工を行わず、筐体を構成する２枚のシートの間に柱を設けることにより、筐体の内部空間を確保することを試みた。しかしながら、このようにして得られたベーパーチャンバーは、信頼性に劣る場合があることがわかった。
　本発明は、信頼性の高い、２枚のシートの間に柱を設けた筐体を用いたベーパーチャンバーを提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記の２枚のシートの間に柱を設けた筐体を用いたベーパーチャンバーの信頼性を高めるために鋭意検討した結果、接合部近傍における２枚のシート間の角度を調整することにより、信頼性の高いベーパーチャンバーを得ることができることを見出し、本発明に至った。
　本発明の第１の要旨によれば、
　外縁部が接合された対向する第１シートおよび第２シートから成る筐体と、
　前記第１シートおよび第２シートの間にこれらを内側から支持するように設けられた柱と、
　前記筐体内に封入された作動液とを有し、
　前記第１シートおよび第２シートは、接合部と、接合部から最も近い前記柱間において、角度が９０°以下である角部を有しておらず、
　下記式１を満たす、ベーパーチャンバー
　式１：　　　０．０２≦ｂ／ａ≦０．３
［式中：
　ａは、最外の柱の外縁から第１シートと第２シートの接合部の内縁までの距離（ｍｍ）であり、
　ｂは、前記最外の柱の外縁における、第１シートと第２シート間の距離（ｍｍ）である。］
が提供される。
　本発明の第２の要旨によれば、上記のベーパーチャンバーを有して成る放熱デバイスが提供される。
　本発明の第３の要旨によれば、上記のベーパーチャンバーまたは上記放熱デバイスを有して成る電子機器が提供される。
　本発明によれば、上記の２枚のシートの間に柱を設けた筐体を用いたベーパーチャンバーにおいて、接合部近傍における２枚のシート間の角度を調整することにより、具体的には、接合部の内部側の端と接合部から最も近い柱間の距離、および、接合部から最も近い柱が存在する位置における、第１シートと第２シート間の距離の関係を調整することにより、ベーパーチャンバーの信頼性を高めることができる。また、本発明の構成とすることにより、信頼性の高いベーパーチャンバーを容易に製造することができる。
図１は、本発明の一の実施形態におけるベーパーチャンバー１の断面を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の一の実施形態におけるベーパーチャンバー１を模式的に示す第１シート側からみた平面図である。 図３は、一の態様における微細構造を有する凸部の断面を模式的に示す断面図である。 図４は、別の態様における微細構造を有する凸部の断面を模式的に示す断面図である。 図５は、別の態様における微細構造を有する凸部の断面を模式的に示す断面図である。 図６は、別の態様における微細構造を有する凸部の断面を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明のベーパーチャンバーについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１および図２に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１は、対向する第１シート２および第２シート３から構成される筐体４と、その内部に封入された作動液（図示していない）を有して成る。上記筐体４において内部空間を確保するために、第１シート２および第２シート３の間には、これらを内側から支持する複数の柱５が設けられている。第１シート２および第２シート３は、縁側に存在する柱５を結んだ内側の領域１１（以下、「中央領域」ともいう）において、柱５により支持され、所定の距離で離隔している。第１シート２および第２シート３は、中央領域１１の外側の領域１２（以下、「末端領域」ともいう）において、互いに接近し、外縁部において接触し、接合され、封止されている。第１シートおよび第２シートが接合されている部分６を、以下、「接合部」とも称する。換言すれば、上記第１シート２および第２シート３は、典型的にはシートの縁から最も近い柱５の端から互いに接近し始め、シートの外縁部に位置する接合部６において互いに接合され、封止されている。第２シート３は、その内側表面（即ち、筐体の内部空間側の主面）に、複数の凸部７を有する。第２シート３上には、ウィック８が設けられている。即ち、本実施形態のベーパーチャンバー１においては、第２シート３上にウィック８が位置し、ウィック８上に柱５が位置し、柱５上に第１シート２が位置している。
　上記筐体４は、対向する第１シート２および第２シート３から構成される。
　上記筐体４（即ち、ベーパーチャンバー）の大きさは、特に限定されない。筐体４の厚さ（図１においてＴで示される）は、好ましくは１００μｍ以上６００μｍ以下であり、より好ましくは２００μｍ以上５００μｍ以下であり得る。筐体４の長さ（図１においてＬで示される）および幅（図２においてＷで表される）は、用いる用途に応じて適宜設定することができ、例えば、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下または５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり得る。
　上記筐体４の形状は、特に限定されない。例えば、上記筐体４の平面形状（図２に示される形状、即ち、図１において図面上側から見た形状）は、三角形または矩形等の多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状などであり得る。
　上記第１シート２および第２シート３を形成する材料は、ベーパーチャンバーとして用いるのに適した特性、例えば熱伝導性、強度、柔軟性等を有するものであれば、特に限定されない。上記第１シート２および第２シート３を構成する材料は、好ましくは金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、またはそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅であり得る。第１シート２および第２シート３を構成する材料は、同じであっても、異なっていてもよいが、好ましくは同じである。
　上記第１シート２および第２シート３の厚さ（図１においてｔで示される）は、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、例えば好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下であり得る。第１シート２および第２シート３の厚さは、同じであっても異なっていてもよい。また、第１シート２および第２シート３の各シートの厚さは、全体にわたって同じであってもよく、一部が薄くてもよい。一の態様において、第１シート２および第２シート３の厚さは同じである。また、別の態様において、第１シート２および第２シート３の各シートの厚さは全体にわたって同じである。
　本実施形態において、第２シート３は、内部空間側の主面に複数の凸部７を有している。シートがかかる複数の凸部を有することにより、凸部間に作動液を保持することができ、本発明のベーパーチャンバーの透過率を上げることが可能になる。透過率を上げることにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能力が向上する。ここに、凸部とは、周囲よりも相対的に高さが高い部分をいい、主面から突出した部分に加え、主面に形成された凹部、例えば溝などにより相対的に高さが高くなっている部分も含む。
　上記凸部７の高さは、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下であり得る。凸部の高さをより高くすることにより、作動液の保持量をより多くすることができる。また、凸部の高さをより低くすることにより、作動液の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。従って、凸部の高さを調整することにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能力および熱拡散能力を調整することができる。
　上記凸部７間の距離は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上３００μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以上１５０μｍ以下であり得る。凸部間の距離を小さくすることにより、より毛細管力を大きくすることができる。また、凸部間の距離を大きくすることにより、透過率をより高くすることができる。
　上記凸部７の形状は、特に限定されないが、円柱形状、角柱形状、円錐台形状、角錐台形状等であり得る。また、上記凸部７の形状は、壁状であってもよく、即ち、隣接する凸部の間に溝が形成されるような形状であってもよい。
　上記凸部７は、第１シート２または第２シート３と一体に形成されていてもよく、また、第１シート２または第２シート３と別個に製造し、その後、所定の箇所に固定してもよい。
　尚、本発明のベーパーチャンバーにおいて、上記凸部７は必須の構成ではなく、存在してなくてもよい。
　一の態様において、上記第１シート２および第２シート３の少なくとも一方または両方は、上記凸部７を有し、かかる凸部７は、その表面に微細構造を有する。凸部７は、その表面に微細構造を有することにより、凸部７の表面に毛細管力が作用し、作動液を輸送することができる。即ち、凸部７自体がウィックとして機能する。これにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能が向上する。
　上記のように、凸部７はそれ自体ウィックとして機能し得るので、本態様のベーパーチャンバーは、凸部以外のウィックを必要としない。従って、本発明は、表面にウィックとして機能する微細構造を有する凸部７を有し、凸部７以外のウィックを有しないベーパーチャンバーを提供する。
　ここに、「微細構造」とは、凸形状および／または凹形状が、所定の間隔で複数存在する構造であって、凸形状の高さおよび凹形状の深さが、１０ｎｍ以上１０，０００ｎｍ以下であり、凸形状および凹形状の幅が、１０ｎｍ以上１０，０００ｎｍ以下である構造を意味する。凸形状は、複数の突起が存在する形状を意味し、凹形状は、複数の凹みが存在する形状を意味し、複数の突起および複数の凹みは、それぞれ、同一の形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。微細構造は、例えば、円柱状、角柱状の柱が複数並んでいる形状、溝が複数形成された形状、半円形状または半楕円形状の突起が複数形成された形状等であってもよい。また、微細構造は、規則的な形状であってもよく、不規則な形状であってもよい。
　微細構造を有する凸部の例としては、例えば図３に示されるように、凸部の表面に柱状突起２１が複数形成されたものが挙げられる。かかる柱状突起２１の高さ、太さ、間隔、向き等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。このような微細構造を有する凸部は、例えばレーザー加工などの微細加工により形成することができる。
　微細構造を有する凸部の別の例としては、図４に示されるように、凸部の表面に丸山状（球頭状）突起２２が複数形成されたものが挙げられる。かかる丸山状突起２２の高さ、太さ、間隔、向き等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。このような微細構造を有する凸部は、例えば、表面が滑らかな凸部を形成した後、エッチング液に浸漬することにより得ることができる。
　微細構造を有する凸部の別の例としては、図５に示されるように、針山状（錐状）突起２３が複数形成されたものが挙げられる。かかる針山状突起２３の高さ、太さ、テーパーの角度、間隔、向き等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。このような微細構造を有する凸部は、例えば、表面が滑らかな凸部を形成した後、エッチング液に浸漬する、あるいはめっきを施すことにより得ることができる。エッチングを利用する場合には、比較的大きさおよび形状がそろった針山状突起２３を得ることができる。また、めっきを利用する場合には、より細い、例えばテーパーの角度が小さな針状の針山状突起２３を得ることができる。
　微細構造を有する凸部の別の例としては、図６に示されるように、凸部の表面に凹み２４が複数形成されたものが挙げられる。かかる凹み２４の深さ、幅等の形状は、同じであってもよく、異なっていてもよい。このような微細構造を有する凸部は、例えば、表面が滑らかな凸部を形成した後、サンドブラストのような物理的な処理を行うことにより得ることができる。
　上記第１シート２および第２シート３は、これらの外縁部において互いに接合されている。かかる接合の方法は、特に限定されないが、例えばレーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、ＴＩＧ溶接（タングステン－不活性ガス溶接）、超音波接合または樹脂封止を用いることができ、好ましくはレーザー溶接、抵抗溶接またはロウ接を用いることができる。
　上記柱５は、第１シートと第２シート間の距離が所定の距離となるように、第１シート２および第２シート３を内側から支持している。柱５を筐体４の内部に設置することにより、筐体の内部が減圧された場合、筐体外部からの外圧が加えられた場合等に筐体が変形することを抑制することができる。尚、柱が第１シートおよび第２シートを支持する際は、柱が直接各シートに接して支持してもよく、他の部材、例えばウィック等を介して支持してもよい。
　上記柱５を形成する材料は、特に限定されないが、例えば金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、またはそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅であり得る。好ましい態様において、柱を形成する材料は、第１シートおよび第２シートのいずれかまたは両方と同じ材料である。
　上記柱５の高さは、上記凸部７の高さよりも大きい。一の態様において、上記柱５の高さは、上記凸部７の高さの、好ましくは１．５倍以上１００倍以下、より好ましくは２倍以上５０倍以下、さらに好ましくは３倍以上２０倍以下、さらにより好ましくは３倍以上１０倍以下であり得る。
　上記柱５の高さは、所望のベーパーチャンバーの厚みに応じて適宜設定することができ、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上４００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下、例えば１２５μｍ以上１５０μｍ以下である。ここに、柱の高さとは、ベーパーチャンバーの厚み方向の高さ（図１において上下方向の高さ）をいう。
　尚、上記柱５の高さは、一のベーパーチャンバーにおいて、同じであっても、異なっていてもよい。例えば、ある領域における柱５の高さと、別の領域における柱５の高さを異なるものとしてもよい。一部の柱５の高さを変更することにより、ベーパーチャンバーの厚さを部分的に変更することができる。
　上記柱５の形状は、特に限定されないが、円柱形状、角柱形状、円錐台形状、角錐台形状等であり得る。
　上記柱５の太さは、ベーパーチャンバーの筐体の変形を抑制できる強度を与えるものであれば特に限定されないが、例えば柱の高さ方向に垂直な断面の円相当径は、１００μｍ以上２０００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以上１０００μｍ以下であり得る。上記柱の円相当径を大きくすることにより、ベーパーチャンバーの筐体の変形をより抑制することができる。また、上記柱の円相当径を小さくすることにより、作動液の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。
　上記柱５の配置は、特に限定されないが、好ましくは均等に、例えば柱間の距離が一定となるように格子点状に配置される。柱を均等に配置することにより、ベーパーチャンバー全体にわたって均一な強度を確保することができる。
　上記柱５の数および間隔は、特に限定されないが、ベーパーチャンバーの内部空間を規定する一のシートの主面の面積１ｍｍ２あたり、好ましくは０．１２５本以上０．５本以下、より好ましくは０．２本以上０．３本以下であり得る。上記柱の数を多くすることにより、ベーパーチャンバー（または筐体）の変形をより抑制することができる。また、上記柱の数をより少なくすることにより、作動液の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。
　上記柱５は、第１シートと一体に形成されていてもよく、また、第１シートと別個に製造し、その後、第１シートの所定の箇所に固定してもよい。
　上記ウィック８は、毛細管力により作動液を移動させることができる構造を有するものであれば特に限定されない。作動液を移動させる毛細管力を発揮する毛細管構造は、特に限定されず、従来のベーパーチャンバーにおいて用いられている公知の構造であってもよい。例えば、上記毛細管構造は、細孔、溝、突起などの凹凸を有する微細構造、例えば、繊維構造、溝構造、網目構造等が挙げられる。
　上記ウィック８の厚みは、特に限定されないが、例えば５μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上５０μｍ以下であり得る。
　上記ウィック８の大きさおよび形状は、特に限定されないが、例えば、筐体の内部において蒸発部から凝縮部まで連続して設置できる大きさおよび形状を有することが好ましい。
　本実施形態のベーパーチャンバーでは、ウィックは１枚であるが、これに限定されず、複数枚、例えば２枚、３枚、４枚、５枚またはそれ以上であってもよい。
　尚、本発明のベーパーチャンバーにおいて、上記ウィック８は必須の構成ではなく、存在してなくてもよい。この場合、第１シートおよび第２シートのいずれかまたは両方の表面に、凹凸、溝等を形成し、かかるシート自体をウィックとして機能させてもよい。また、ウィックが存在しない箇所においては、上記柱５は、第１シートおよび第２シートの両方に直接接し得る。
　上記作動液は、筐体内の環境下において気－液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、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る。一の態様において、作動液は水性化合物であり、好ましくは水である。
　本実施形態のベーパーチャンバー１では、上記で説明した、第１シート２、第２シート３、柱５、ウィック８が、第２シート３、ウィック８、柱５および第１シート２の順で積層された状態にある。第１シート２および第２シート３は、末端領域１２において、シートの縁に近づくに従って接近し、外縁部において接触し、接合され、封止されている。第１シートおよび第２シートが接合されている部分を、以下、「接合部」とも称する。第１シートおよび第２シートの少なくとも一方は、末端領域において、他方のシートに接近するために変形（湾曲または屈折）するが、９０°以下、好ましくは１００°以下、より好ましくは１１０°以下の角度では変形しない。
　本発明のベーパーチャンバーは、最外の柱の外縁から、第１シートと第２シートの接合部の内縁までの距離（ｍｍ）を「ａ」、最外の柱の外縁における、第１シートと第２シート間の距離（ｍｍ）を「ｂ」とした場合、下記式１を満たす。ここに、「最外の柱」とは、第１シートと第２シートの接合部から最も近い柱を意味する。
　式１：　　　０．０２≦ｂ／ａ≦０．３
　上記の式１を満たすことにより、信頼性の高いベーパーチャンバーを得ることができる。
　好ましい態様において、本発明のベーパーチャンバーは、下記式１’を満たす。
　式１’：　　　０．０６≦ｂ／ａ≦０．１
　一の態様において、接合部の幅（図１の「ｃ」で示される）は、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．８ｍｍ以下、さらにより好ましくは０．７ｍｍ以下であり得る。また、接合部の幅は、好ましくは０．０２ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上であり得る。
　一の態様において、第１シートと第２シートの接合部に隣接するシートが変形を開始する位置における第１シートと第２シート間の距離は、好ましくは０．０６ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上であり得る。即ち、ｂは、好ましくは０．０６以上、より好ましくは０．１以上であり得る。また、最外の柱の外縁における第１シートと第２シート間の距離は、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．８ｍｍ以下、さらに好ましくは０．４ｍｍ以下であり得る。
　ここに、典型的には、「最外の柱の外縁」とは、中央領域１１と末端領域１２の境界であり得る。「最外の柱の外縁から第１シートと第２シートの接合部の内縁までの距離（ｍｍ）」とは、接合部の内部側の端と接合部から最も近い柱間の距離を意味する。
　上記「最外の柱の外縁における、第１シートと第２シート間の距離（ｍｍ）」とは、最外の柱の外縁における、第１シートの内側主面と第２シートの内側主面間の距離を意味する。また、内側主面に凸部または凹部が存在する場合、第１シートおよび第２シートの内側主面間の距離は、かかる凸部または凹部が存在しないと仮定した場合の面を基準とする。
　上記第１シートと第２シートの接合部６が存在する高さ方向の位置（図１において上下方向における位置）は、中央領域１１における第１シートおよび第２シートの間の高さ（第１シートまたは第２シートと同じ高さである場合を含む）であれば、特に限定されない。好ましい態様において、接合部６が存在する高さ方向の位置は、第１シートと第２シートの中間部分、即ち、接合部から中央領域１１における第１シートの内側主面までの高さ方向の距離と、接合部から中央領域１１における第２シートの内側主面までの高さ方向の距離とが等しい。
　以上、本発明のベーパーチャンバーについて、上記実施形態により説明したが、本発明のベーパーチャンバーは、図示した態様に限定されず、種々の改変が可能である。
　例えば、別の態様におけるベーパーチャンバーは、さらに第１シート２の内側主面上に凸部が存在してもよい。
　別の態様におけるベーパーチャンバーは、第１シート２または第２シート３の一方または両方の内側主面上に、凸部の代わりに凹部が存在してもよい。
　別の態様におけるベーパーチャンバーは、第１シート２上にさらにウィックを有していてもよい。この場合、柱５は、第１シート２に直接接触せずに、上記ウィックを介して第１シート２を支持してもよい。
　本発明のベーパーチャンバーは、上記のように熱輸送能力および熱拡散能力が高いので、放熱デバイスに好適に用いられる。
　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をも提供する。
　本発明のベーパーチャンバーは、小型化（特に薄型化）に有利であり、小型化が要求される機器、例えば電子機器における利用に適している。
　従って、本発明は、本発明のベーパーチャンバーまたは本発明の放熱デバイスを有して成る電子機器をも提供する。
　実施例１
　第１シートとして、６０ｍｍ×１１０ｍｍサイズのＣｕ製のシートを準備した。中央領域のサイズは、ａ＝１５ｍｍとなるように、２６ｍｍ×７６ｍｍとした。この中央領域には、エッチングにて柱を形成した。柱は、直径０．６ｍｍの円柱形で、第１シートと第２シート間の距離（ｂ）が所定の値（ｂ＝０．３００ｍｍ）となるように調整した。具体的には、柱の高さは０．２３０ｍｍとした。柱は、１．３ｍｍ間隔で中央領域に配置した。第１シートの厚みｔは、０．０５ｍｍとした。
　第２シートとして、６０ｍｍ×１１０ｍｍサイズのＣｕ製のシートを準備した。中央領域のサイズは、ａ＝１５ｍｍとなるように、２６ｍｍ×７６ｍｍとした。この中央領域には、エッチングにて凸部を形成した。凸部は、底面が０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍである四角柱形で、高さ０．０３ｍｍとした。凸部は、０．１５ｍｍ間隔で中央領域に配置した。第２シートの厚みｔは、０．０５ｍｍとした。
　ウィックとして、厚み０．０４ｍｍのメッシュを用いた。
　作動液として、水を用いた。
　上記の第１シート、第２シート、ウィック、作動液を用い、以下の手順でベーパーチャンバーを作製した。
　まず、下から第２シート、ウィック、第１シートの順に積層し、外周部４辺を抵抗溶接により溶接し、ベーパーチャンバー本体を作製した。この時、第１シートに形成した柱は内向きに配置し、第２シートに形成した凸部は内向きに配置した。接合部の幅ｃは、溶接時の電極幅で所定の値（ｃ＝０．７ｍｍ）に調整した。また、最外の柱の外縁から第１シートと第２シートの接合部の内縁までの距離ａが所定の値（ａ＝１５ｍｍ）となるように接合位置を調整した。積層した第１シートおよび第２シート端から１．３ｍｍ内側の所から幅ｃ＝０．７ｍｍで溶接を行った。
　次に、得られたベーパーチャンバー本体の４角のうちの１角を切り取り、そこにＣｕパイプを差し込んだあと、ベーパーチャンバー本体とＣｕパイプをハンダにより固定した。このＣｕパイプを、切り替えバルブを介して真空ポンプと作動液の入った注射器につないだ。始めに切り替えバルブをベーパーチャンバー内部と真空ポンプをつないだ状態にし、ベーパーチャンバー本体内部を減圧した。その後、バルブを切り替え、ベーパーチャンバー内部と作動液の入った注射器をつなぎ、所定量の作動液をベーパーチャンバー内部に注入した後、Ｃｕパイプをかしめて封止し、実施例１のベーパーチャンバーとした。
　実施例２～６および比較例１～２
　ａ、ｂおよびｃが、下記表に示す値となるようにしたこと以外は実施例１と同じようにして、実施例２～６および比較例１～２のベーパーチャンバーを作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（評価）
・性能試験および信頼性試験
　上記で作製したベーパーチャンバーについて、温度差特性を測定することにより性能を評価した。温度差特性は、５個のベーパーチャンバーについて、ベーパーチャンバーの一方の短辺部中央で、かつ端部から１０ｍｍ内側に１５ｍｍ×１５ｍｍのセラミックヒーターを設置し、３Ｗの熱量を投入した時に、セラミックヒーターが設置された面の反対側の面のベーパーチャンバーの温度と、もう一方の短辺部端部から１０ｍｍ内側のベーパーチャンバーの温度差（ΔＴ（℃））を比較して行った。ΔＴの平均値を表２に示す。
・信頼性試験
　上記で作製したベーパーチャンバーについて、１０５℃に１００時間放置する高温放置試験により、ベーパーチャンバーの信頼性を評価した。評価は、５個のベーパーチャンバーについて、高温放置前後でリークしているかを外観および第１シートと第２シートを同時に押圧することにより判断した。リークが起こっていれば外観において第１シートと第２シートとの距離が大きくなる。また、同時に押圧すると一方のシートが他方のシート方向へ変形する。少なくともどちらか一方が認められた場合にリークしていると判断した。リーク個数を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本発明のベーパーチャンバーは、信頼性が高いので、幅広い用途に用いることができる。特に、電子機器等の冷却デバイス等として、小型で効率的な熱輸送が求められる用途に用いることができる。
　　１　ベーパーチャンバー
　　２　第１シート
　　３　第２シート
　　４　筐体
　　５　柱
　　６　接合部
　　７　凸部
　　８　ウィック
　　１１　中央領域
　　１２　末端領域
　　２１　柱状突起
　　２２　丸山状突起
　　２３　針山状突起
　　２４　凹み

Claims (9)

  1. 　外縁部が接合された対向する第１シートおよび第２シートから成る筐体と、
    　前記第１シートおよび第２シートの間にこれらを内側から支持するように設けられた柱と、
    　前記筐体内に封入された作動液とを有し、
    　前記第１シートおよび第２シートは、接合部と、接合部から最も近い前記柱間において、角度が９０°以下である角部を有しておらず、
    　下記式１を満たす、ベーパーチャンバー。
    　式１：　　　０．０２≦ｂ／ａ≦０．３
    ［式中：
    　ａは、最外の柱の外縁から第１シートと第２シートの接合部の内縁までの距離（ｍｍ）であり、
    　ｂは、前記最外の柱の外縁における、第１シートと第２シート間の距離（ｍｍ）である。］
  2. 　第１シートおよび第２シートの厚みが、１０μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１に記載のベーパーチャンバー。
  3. 　前記接合部の幅が１．０ｍｍ以下である、請求項１または２項に記載のベーパーチャンバー。
  4. 　前記第１シートおよび第２シートが、銅のシートである、請求項１～３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  5. 　さらに、ウィックを有する請求項１～４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  6. 　前記第１シートおよび第２シートの少なくとも一方が、その内面の少なくとも一部に凸部を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  7. 　前記凸部が、表面に微細構造が形成された凸部である、請求項６に記載のベーパーチャンバー。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバーを有して成る放熱デバイス。
  9. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバーまたは請求項８に記載の放熱デバイスを有して成る電子機器。
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