WO2020255513A1 - ベーパーチャンバー - Google Patents

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WO2020255513A1
WO2020255513A1 PCT/JP2020/012857 JP2020012857W WO2020255513A1 WO 2020255513 A1 WO2020255513 A1 WO 2020255513A1 JP 2020012857 W JP2020012857 W JP 2020012857W WO 2020255513 A1 WO2020255513 A1 WO 2020255513A1
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WO
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substantially rectangular
vapor chamber
support column
sheet
rectangular shape
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/012857
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慶次郎 小島
竜宏 沼本
孟明 玉山
宗一 久米
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2240/00—Spacing means

Definitions

  • the present invention relates to a vapor chamber.
  • a vapor chamber which is a planar heat pipe.
  • the vapor chamber has an overall apparent thermal conductivity that is several to several tens of times higher than that of metals such as copper and aluminum.
  • a container in which a convex portion having a hollow portion is formed in a central portion by two opposing plate-shaped bodies and a container formed in the hollow portion are enclosed.
  • Examples thereof include a flat heat pipe having a working fluid, having a wick structure in the cavity, and having an outer peripheral portion of the convex portion sealed by laser welding.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vapor chamber capable of reducing warpage generated by joining with heating.
  • the vapor chamber of the present invention includes a housing composed of opposing first and second sheets whose outer edges are joined by joining with heating, a working liquid sealed in the housing, the first sheet and the like. / Or a vapor chamber including a wick provided on the inner wall surface of the second sheet and a support column provided on the inner wall surface of the first sheet and / or the second sheet, and the support column is described above.
  • the first support column for forming a cavity in the housing and the second support column for suppressing warpage of the housing due to heating when joining the first sheet and the second sheet are provided.
  • the area per strut is 0.05% or less of the plan view area of the housing, and the area per strut of the second strut is 0.5% or more of the plan view area of the housing.
  • the outer shape when the vapor chamber is viewed in a plan view is a substantially rectangular shape or a shape composed of a combination of a plurality of substantially rectangular shapes
  • the second support column is the above-mentioned substantially rectangular shape. It is provided inside the longest substantially rectangular shape having the longest length in the longitudinal direction at a position passing through the center point of the longest substantially rectangular shape along the longitudinal direction of the longest substantially rectangular shape.
  • the length dimension of the second strut in the direction is 30% or more and 70% or less of the length dimension of the longest substantially rectangle, and the width dimension of the second strut in the width direction of the longest substantially rectangle is the longest. It is characterized in that it is 5% or more and 10% or less of the width dimension of a substantially rectangular shape.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the vapor chamber.
  • FIG. 2 is a top view schematically showing an example of the vapor chamber.
  • 3A, 3B and 3C are cross-sectional views schematically showing an example of a second support column constituting the vapor chamber.
  • FIG. 4 is a top view for explaining the external shape of the vapor chamber in a plan view and the positional relationship of the second support column.
  • 5A, 5B, 5C, 5D and 5E are top views schematically showing another example of the vapor chamber.
  • FIG. 6 is a top view schematically showing still another example of the vapor chamber.
  • FIG. 7 is a top view schematically showing still another example of the vapor chamber.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention. It should be noted that a combination of two or more individual desirable configurations of the present invention described below is also the present invention. It goes without saying that each of the embodiments shown below is an example, and partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible.
  • the vapor chamber of the present invention includes a housing composed of opposing first and second sheets whose outer edges are joined by joining with heating, a working liquid sealed in the housing, the first sheet and the like. / Or a vapor chamber including a wick provided on the inner wall surface of the second sheet and a support column provided on the inner wall surface of the first sheet and / or the second sheet, and the support column is described above.
  • the first support column for forming a cavity in the housing and the second support column for suppressing warpage of the housing due to heating when joining the first sheet and the second sheet are provided.
  • the area per strut is 0.05% or less of the plan view area of the housing, and the area per strut of the second strut is 0.5% or more of the plan view area of the housing.
  • the outer shape when the vapor chamber is viewed in a plan view is a substantially rectangular shape or a shape composed of a combination of a plurality of substantially rectangular shapes
  • the second support column is the above-mentioned substantially rectangular shape. It is provided inside the longest substantially rectangular shape having the longest length in the longitudinal direction at a position passing through the center point of the longest substantially rectangular shape along the longitudinal direction of the longest substantially rectangular shape.
  • the length dimension of the second strut in the direction is 30% or more and 70% or less of the length dimension of the longest substantially rectangle, and the width dimension of the second strut in the width direction of the longest substantially rectangle is the longest. It is characterized in that it is 5% or more and 10% or less of the width dimension of a substantially rectangular shape.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the vapor chamber.
  • the vapor chamber 1 shown in FIG. 1 includes a housing 10 composed of a first sheet 11 and a second sheet 12 facing each other, a working fluid 20 sealed in the housing 10, and a second sheet of the first sheet 11.
  • the wick 30 provided on the main surface 11a facing the main surface 11a (inner wall surface 11a of the first sheet 11) and the main surface 12a facing the first sheet 11 of the second sheet 12 (inner wall surface 12a of the second sheet 12). It is provided with a plurality of columns 40 (first column 41 and second column 42) provided in the above.
  • the housing 10 has a cavity 13 inside, and the first sheet 11 and the second sheet 12 are supported by the first support column 41 in order to secure the cavity 13.
  • the first sheet 11 and the second sheet 12 are joined to each other at the outer edge and sealed by joining with heating.
  • the wick 30 includes a mesh 32 arranged on the inner wall surface 11a of the first sheet 11.
  • the support column 40 may be integrated with the second sheet 12, and may be formed, for example, by etching the inner wall surface 12a of the second sheet 12. Further, the support column 40 may be formed by processing the second sheet 12 so as to form a concave portion and / or a convex shape.
  • the portion where the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 are joined is the sealing portion 50.
  • the working liquid 20 exists as a liquid phase in the wick 30. Further, the working liquid 20 mainly exists as a gas phase (water vapor when the working liquid is water) in the cavity 13.
  • FIG. 1 shows a case where the heat source 120 is arranged on the main surface (outer wall surface) of the first sheet 11 that does not face the second sheet 12.
  • the surface on which the heat source 120 is arranged may be the main surface of the second sheet 12 that does not face the first sheet 11. Due to the heat generated by the heat source 120, the working fluid 20 existing in the wick 30 is vaporized directly above the heat source 120, and the heat of the heat source 120 is taken away and the vaporized working fluid moves from the mesh 32 to the cavity 13.
  • the vaporized working fluid 20 moves inside the housing 10 and condenses near the outer edge of the housing 10 to form a liquid phase.
  • the working liquid 20 that has become a liquid phase is absorbed by the wick 30 by the capillary force of the wick 30, moves in the wick 30 again toward the heat source 120, and works to take away the heat of the heat source 120.
  • the working fluid circulates and moves in the housing in this way, so that the heat source is cooled by the vapor chamber.
  • FIG. 2 is a top view schematically showing an example of the vapor chamber.
  • FIG. 2 shows a top view from the second sheet 12 side constituting the vapor chamber 1, and shows the positions of the first column 41, the second column 42, and the wick 30 through the second sheet 12.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken by cutting the vapor chamber at the cross section AA shown in FIG.
  • the top view shape of the housing is substantially rectangular
  • the shape of the sealing portion 50 is a shape along the outer peripheral side of the substantially rectangular shape.
  • the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 are joined by joining with heating to form a sealing portion 50.
  • a second support column 42 is provided at substantially the center of the vapor chamber 1 shown in FIG. Details of the position of the second support column 42 in the vapor chamber 1 will be described later.
  • the inside of the second strut may be porous or hollow.
  • 3A, 3B and 3C are cross-sectional views schematically showing an example of a second support column constituting the vapor chamber.
  • the second support column 42a shown in FIG. 3A is integrated with the second sheet 12.
  • the inside of the second support column 42b shown in FIG. 3B is porous.
  • the inside of the second support column 42c shown in FIG. 3C is hollow.
  • the second strut integrated with the second sheet can be obtained, for example, by a method in which the portion to be the second strut is not removed when a part of the second sheet is removed by cutting or etching.
  • a method of obtaining the second support column having a porous inside a method of sintering metal particles or metal fibers on the surface of the second sheet, or a method of sintering a porous sintered body of metal particles or metal particles on the second sheet. Examples include a method of welding to the surface of the particle.
  • the second support column having a hollow inside As a method of obtaining the second support column having a hollow inside, a method of forming a convex portion on the surface of the second sheet by applying rib processing to the surface of the flat second sheet, or a second method shown in FIG. 3A. Examples thereof include a method of forming a non-through hole by performing laser processing or the like on the support column 42a.
  • the inside may be porous or hollow as in the case of the second column.
  • the materials constituting the first sheet and the second sheet are not particularly limited as long as they have characteristics suitable for use as a vapor chamber, such as thermal conductivity, strength, and flexibility.
  • the material constituting the first sheet and the second sheet is preferably a metal material, and examples thereof include copper, nickel, aluminum, magnesium, titanium, iron, and the like, or alloys containing them as main components.
  • the material forming the first sheet and the second sheet is particularly preferably copper.
  • the working fluid is not particularly limited as long as it can cause a gas-liquid phase change in the environment inside the housing, and for example, water, alcohols, CFC substitutes, or the like can be used.
  • the working solution is preferably an aqueous compound, more preferably water.
  • the wick is not particularly limited as long as it has a capillary structure capable of moving the hydraulic fluid by capillary force.
  • the capillary structure of the wick may be a known structure used in a conventional vapor chamber.
  • Examples of the capillary structure include microstructures having irregularities such as pores, grooves, and protrusions, such as a porous structure, a fiber structure, a groove structure, and a mesh structure.
  • the wick is continuously provided inside the housing from the evaporation part to the condensing part. At least part of the wick may be integral with the housing.
  • the wick may be provided with a mesh, a non-woven fabric or a porous body on the surface opposite to the inner wall surface of the first sheet.
  • the wick may be composed of a plurality of protrusions arranged on the inner wall surface of the first sheet at predetermined intervals, and a mesh, a non-woven fabric, or a porous body arranged on the protrusions, or the wick may be composed of a first. It may be composed of a mesh, a non-woven fabric or a porous body directly arranged on the inner wall surface of one sheet.
  • the vapor chamber is not limited to the above embodiment, and various applications and modifications can be added within the scope of the present invention regarding the configuration of the vapor chamber, manufacturing conditions, and the like.
  • the vapor chamber may be provided with a wick on the inner wall surface of the second sheet.
  • the strut may support the second sheet through the wick without directly contacting the second sheet.
  • the vapor chamber of the present invention has a substantially rectangular outer shape when viewed in a plan view, or a shape composed of a combination of a plurality of substantially rectangular shapes.
  • the outer shape is a shape composed of a combination of a plurality of substantially rectangles
  • the number of substantially rectangles constituting the outer shape is preferably 5 or less, and more preferably 3 or less. The method of specifying the number of substantially rectangular shapes constituting the outer shape of the vapor chamber in a plan view will be described later.
  • the columns provided on the inner wall surface of the first sheet and / or the second sheet join the first column for forming a cavity in the housing and the first sheet and the second sheet. It is provided with a second support column for suppressing warpage of the housing due to heating at the time.
  • the first support column is a support column for forming a cavity in the housing, and the area of each of the first support columns is 0.05% or less of the plan view area of the housing.
  • the area of the entire first support column is preferably 1% or more and 20% or less of the plan view area of the housing.
  • the second support column is inside the longest substantially rectangular shape forming the outer shape when the vapor chamber is viewed in a plan view (hereinafter, also referred to as the outer shape in a plan view), along the longitudinal direction of the longest substantially rectangular shape. It is provided at a position that passes through the center point of.
  • the center point of the substantially rectangle is a point where the diagonal lines of the substantially rectangle intersect.
  • the longest substantially rectangular shape means the rectangle having the longest length in the longitudinal direction among the rectangles constituting the outer shape of the vapor chamber in a plan view.
  • the length dimension of the second column in the longitudinal direction of the longest substantially rectangle is 30% or more and 70% or less of the length dimension of the longest substantially rectangle.
  • the width dimension of the second support column in the width direction of the longest substantially rectangle is 5% or more and 10% or less of the width dimension of the longest substantially rectangle.
  • the area of each of the second columns is 0.5% or more and 7.0% or less of the plan view area of the housing.
  • the second support column having the above dimensions at the above position it is possible to suppress the warp that occurs when the first sheet and the second sheet are joined by joining with heating.
  • FIG. 4 is a top view for explaining the external shape of the vapor chamber in a plan view and the positional relationship of the second support column.
  • the substantially rectangular shape T 1 is the longest substantially rectangular shape.
  • the outer shape of the vapor chamber 1 in a plan view refers to the outer shape of the entire vapor chamber 1, and does not refer only to the region surrounded by the sealing portion 50.
  • the second support column 42a is, on the inner side of the substantially rectangular T 1, along the longitudinal direction of the substantially rectangular T 1, is provided so as to pass through the center point C T1 substantially rectangular T 1.
  • the second support column 42a for being arranged along the longitudinal direction of the substantially rectangular T 1, is arranged substantially at the center in the width direction of the substantially rectangular T 1.
  • the external shape of the vapor chamber 1 in a plan view corresponds to the external shape of the housing 10 constituting the vapor chamber 1. Therefore, when the outer shape of the vapor chamber 1 in a plan view is composed of a single substantially rectangle (the longest substantially rectangle), the area of the substantially rectangle corresponds to the area in the plan view of the housing 10.
  • the length dimension L 2a of the second support column 42a in the longitudinal direction is 30% or more and 70% or less of the length dimension L T1 in the longitudinal direction of the substantially rectangular shape T 1 . Further, the width dimension W 2a in the width direction of the second support column 42a is 5% or more and 10% or less of the width dimension WT 1 in the width direction of the substantially rectangle T1 .
  • the second support column 42a is provided with a predetermined size along the longitudinal direction of a substantially rectangular shape, it is possible to suppress the warp that occurs when the first sheet and the second sheet are joined by heating. ..
  • the outer shape of the vapor chamber of the present invention in a plan view is not limited to a substantially rectangular shape, and may be composed of a combination of a plurality of substantially rectangular shapes.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D and 5E for a method of selecting the longest substantially rectangular shape when the outer shape of the vapor chamber in a plan view is composed of a combination of a plurality of substantially rectangular shapes.
  • 5A, 5B, 5C, 5D and 5E are top views schematically showing another example of the vapor chamber.
  • Figures 5A, 5B, as shown in FIG. 5C and FIG. 5D the plan view outline shape of the vapor chamber 2 is substantially rectangular T 2, is composed of a combination of substantially rectangular T 3 and substantially rectangular T 4. The reason why the entire outer shape of the vapor chamber 2 in a plan view is not formed into one substantially rectangular shape will be described later.
  • the shapes and numbers of the substantially rectangular shapes constituting the outer shape of the vapor chamber in a plan view are a combination such that the number of substantially rectangular shapes is the minimum and the total length of all the substantially rectangular shapes in the longitudinal direction is the longest.
  • the longitudinal direction which is a reference for the total length of the substantially rectangular lengths in the longitudinal direction, may be different for each substantially rectangular shape. Further, it is not necessary to fill the outer shape of the vapor chamber in a plan view with a plurality of substantially rectangles without gaps, and the plurality of substantially rectangles may overlap each other.
  • the substantially rectangular T 2 and the substantially rectangular T 3 overlap each other in the region X 1
  • the substantially rectangular T 2 and the substantially rectangular T 4 overlap each other in the region X 2 .
  • Figure 5B as shown in FIG. 5C and FIG. 5D, substantially rectangular T 2, the longitudinal length of the substantially rectangular T 3 and substantially rectangular T 4, respectively, and L T2, L T3, L T4 , L T2 Is the longest. Therefore, the substantially rectangle T 2 is the longest approximately rectangle. Therefore, the vapor chamber 2, along the longitudinal direction of the substantially rectangular T 2, the second strut 42b is provided at a position passing through the center point C T2 of the substantially rectangular T 2.
  • Longitudinal dimension L 2b of the second post 42b is substantially rectangular T 2 of the longitudinal 30% or more of the dimensions L T2, is 70% or less, the width dimension W 2b of the second post 42b is substantially rectangular more than 5% in the width direction dimension W T2 of T 2, is 10% or less.
  • the longitudinal direction of a substantially rectangular shape refers to a direction in which the distance between two opposing sides is long. In the case of a square, the distances between the two opposing sides are equal, but both directions are longitudinal. Therefore, it is assumed that the substantially rectangle includes a square.
  • the outer shape of the vapor chamber in a plan view is composed of a substantially rectangular shape or a combination of a plurality of substantially rectangular shapes.
  • the number of substantially rectangular shapes forming the outer shape of the vapor chamber in a plan view is preferably 3 or less, and more preferably 2 or less.
  • the number of substantially rectangular shapes constituting the outer shape of the vapor chamber in a plan view is 4 or more, the shape of the vapor chamber itself becomes complicated and the manufacturing cost increases.
  • the notch is based on the area of a substantially rectangular shape assuming that the notch does not exist and the area of the notch. Decide whether to consider. Specifically, when the ratio of the area of the notch to the area of the substantially rectangle assuming that there is no notch is 10% or less, the substantially rectangle is recognized as having no notch. Therefore, the entire outer shape of the vapor chamber in a plan view is one longest substantially rectangular shape. On the other hand, when the ratio of the area of the notch to the area of the substantially rectangle assuming that the notch does not exist exceeds 10%, the substantially rectangle is divided into a plurality of substantially rectangles. When the area of the divided substantially rectangular shape is 10% or less of the area of the outer shape of the vapor chamber in the plan view, the substantially rectangular shape is excluded from the rectangles constituting the outer shape of the vapor chamber in the plan view.
  • the ratio of the area of the notch T 6 to the area of the substantially rectangular T 5 assuming that there is no notch exceeds 10% (about 11 in FIG. 5E). %).
  • the ratio of the area of the notch T 6 to the area of the substantially rectangle T 5 assuming that there is no notch is 10% or less, the substantially rectangle T 5 is used. The longest is approximately rectangular.
  • the columns are arranged so as to be substantially line-symmetrical with respect to the second column and not in contact with the second column when the vapor chamber is viewed in a plan view. It may be provided with a third support.
  • the area of each of the third columns is 0.5% or more and 2.0% or less of the plan view area of the housing.
  • the length dimension per third column in the width direction of the longest substantially rectangular shape is preferably 10% or more and 20% or less of the width dimension of the longest substantially rectangular shape.
  • the width dimension per third column in the longitudinal direction of the longest substantially rectangular shape is preferably 2.5% or more and 10% or less of the length dimension of the longest substantially rectangular shape.
  • the third support column is not in contact with the outer edge of the housing. If the third column is in contact with the outer edge of the housing, the flow of the hydraulic fluid in the housing may be obstructed and the cooling efficiency may decrease.
  • the third support column may be provided along the width direction of the longest substantially rectangular shape, or may be provided along the longitudinal direction of the longest substantially rectangular shape, but is preferably provided along the width direction. .. Regarding the direction in which the third support column is provided, it is considered that the length in the longitudinal direction and the length in the width direction of the third support column are compared and the length is along the longer direction.
  • FIG. 6 is a top view schematically showing still another example of the vapor chamber.
  • the vapor chamber 3 shown in FIG. 6 has a substantially rectangular shape in a plan view.
  • the longest substantially rectangular shape constituting the vapor chamber 3 is a substantially rectangular shape T 7 .
  • the second strut 42 along the longitudinal direction of the substantially rectangular T 7, is provided so as to pass through the center point C T7 generally rectangular T 7. Therefore, the second support column 42 is provided at substantially the center of the substantially rectangular shape T 7 in the width direction.
  • the third support column 43 is arranged in an even number (two in FIG. 6) so as to be substantially line-symmetrical with respect to the second support column 42 and not to come into contact with the second support column 42.
  • each of the third columns 43 is preferably 0.5% or more and 2.0% or less of the plan view area of the housing. Further, it is preferable that the third support column is arranged along the width direction of a substantially rectangular shape.
  • Length L 3a per one third strut 43 in the width direction of the substantially rectangular T 7 is more than 10% of the width W T7 generally rectangular T 7, at 20% or less (FIG. 6, about 10.7 %) Is preferable.
  • the width dimension W 3a per one third strut in the longitudinal direction of the substantially rectangular T 7 is substantially rectangular T 7 2.5% of the length L T7 or more, the 10% or less (FIG. 6, about 3.0%) is preferable. Comparing the width dimension W 3a of the third support column 43 with the length dimension L 3a , the length dimension L 3a is longer than the width dimension W 3a . Therefore, it can be said that the third support column 43 is arranged along the width direction of the substantially rectangular shape T 7 , which is the longest substantially rectangular shape.
  • the vapor chamber passes through the center point of the substantially rectangular shape inside the substantially rectangular shape other than the longest substantially rectangular shape along the longitudinal direction of the substantially rectangular shape.
  • a fourth column may be further provided at the position.
  • the length dimension of the fourth column in the longitudinal direction of the substantially rectangle is preferably 30% or more and 70% or less of the length dimension of the substantially rectangle.
  • the width dimension of the fourth column in the width direction of the substantially rectangle is preferably 5% or more and 10% or less of the width dimension of the substantially rectangle.
  • FIG. 7 is a top view schematically showing still another example of the vapor chamber.
  • the vapor chamber 4 shown in FIG. 7 corresponds to the vapor chamber 2 shown in FIG. 5A with a fourth support added.
  • the vapor chamber 4 includes a second support column 42b and a fourth support column 44.
  • the vapor chamber 4 similarly to the vapor chamber 2 shown 5A, 5B, 5C, and Figure 5D and Figure 5E, in plan view the external shape, substantially rectangular T 2, of substantially rectangular T 3 and substantially rectangular T 4 It is composed of combinations. Therefore, the point that the longest substantially rectangular shape is the substantially rectangular shape T 2 is also the same as that of the vapor chamber 2.
  • the vapor chamber 4, through the center point of the substantially rectangular T 3 is not a maximum substantially rectangular along the longitudinal direction of the substantially rectangular T 3, a position passing through the center point C T3 substantially rectangular T 3, A fourth support column 44 is provided.
  • the 4th support may be in contact with the 2nd support, but it is preferable that the 4th support is not in contact with the 2nd support.
  • the method for producing the vapor chamber is not particularly limited as long as the above configuration can be obtained.
  • the hydraulic fluid is injected, and the first sheet and the second sheet are joined.
  • a vapor chamber can be obtained.
  • the joining method of the first sheet and the second sheet may be any joining with heating, for example, laser welding, resistance welding, diffusion welding, solder bonding, brazing, TIG welding (tungsten-inert gas welding), super. Examples include sonic bonding. Of these, laser welding, brazing or diffusion bonding is preferred.
  • Example 1 (Making a vapor chamber) A copper foil having a plan view dimension of 60 mm in width ⁇ 100 mm in length and 0.2 mm in thickness was prepared as the first sheet. Further, a copper foil having a plan view dimension of 60 mm in width ⁇ 100 mm in length and 0.08 mm in thickness was prepared as the second sheet. After etching the first sheet with sodium persulfate to form a convex portion to be the first support column, the first sheet and the second sheet are bonded so as to sandwich the mesh, and the outer edge portion is laser welded. A housing obtained by laminating the first sheet and the second sheet was obtained. After welding, the working fluid was injected through a pipe.
  • the height of the second support column was 150 ⁇ m, which was the same as that of the first support column.
  • the ratio [%] of the length dimension and the width dimension of the second support column was calculated assuming that the outer shape of the vapor chamber in a plan view is a rectangle having a width of 60 mm and a length of 100 mm, respectively.
  • Example 3 The first and second sheets were welded in the same procedure as in Comparative Example 1 except that the etching pattern of the second sheet was changed to form the second and third columns in addition to the first column.
  • the ratio of the length dimension of the second column and the ratio of the width dimension of the third column in the longitudinal direction of the substantially rectangular shape constituting the outer shape of the vapor chamber in a plan view, the width dimension of the second column in the width direction of the substantially rectangle, and the first Table 1 shows the ratio of the length dimensions of the three columns and the area ratio of the second column and the third column to the plan view area of the housing.
  • the heights of the second support and the third support were 150 ⁇ m, which was the same as that of the first support.
  • the ratio [%] of the length dimension and the width dimension of the second strut and the third strut was calculated assuming that the outer shape of the vapor chamber in a plan view is a rectangle having a width of 60 mm and a length of 100 mm, respectively.
  • the warp of the vapor chamber is the ratio when the warp of Comparative Example 1 is 1.00, and the closer it is to 0, the more the warp is suppressed. Therefore, those with a ratio of less than 0.9 were evaluated as " ⁇ ", and those with a ratio of 0.9 or more were evaluated as "x”.
  • the thermal characteristics are also the ratio when ⁇ T in Comparative Example 1 is 1.00, and the closer it is to 1.00, the lower the temperature at the position farthest from the heat source and the better the thermal characteristics. .. Therefore, those with a ratio of 0.9 or more were evaluated as " ⁇ ", and those with a ratio of less than 0.9 were evaluated as "x”. Table 1 shows the comparison results of warpage and thermal characteristics.
  • the vapor chamber of the present invention can reduce the warpage generated by joining with heating. Further, when the length dimension of the second support column in the longitudinal direction of the substantially rectangle is less than 30% of the length dimension of the substantially rectangle, the effect of suppressing warpage is hardly observed, and when it exceeds 70%, the effect of suppressing warpage is hardly observed. It was confirmed that the thermal characteristics deteriorated.

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Abstract

本発明は、加熱により外縁が接合された第１シート（１１）及び第２シート（１２）からなる筐体（１０）と、筐体内の作動液（２０）と、ウィック（３０）と、支柱（４０）と、を備えるベーパーチャンバー（１）であって、支柱は、筐体内に空洞（１３）を形成するための第１支柱（４１）と、両シートを接合する際の加熱による筐体の反りを抑制するための第２支柱（４２）とを備え、平面視で、第１支柱の１個あたりの面積は、筐体の０．０５％以下であり、第２支柱の１個あたりの面積は、筐体の０．５％以上７．０％以下であり、ベーパーチャンバーの外形形状が、略長方形又はその組み合わせであり、第２支柱は、最長略長方形（Ｔ１）の内側に、長手方向に沿って、中心点（ＣＴ１）を通る位置に設けられており、第２支柱の長さ寸法（Ｌ２ａ）は、最長略長方形の長さ寸法（ＬＴ１）の３０％以上７０％以下であり、第２支柱の幅寸法（Ｗ２ａ）は、最長略長方形の幅寸法（ＷＴ１）の５％以上１０％以下である、ベーパーチャンバーに関する。

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、スマートフォンやタブレットなどのモバイル端末において、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いる。
　放熱能力が高い熱対策部材として、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバーが挙げられる。ベーパーチャンバーは、全体としての見かけの熱伝導率が、銅やアルミニウム等の金属に対して数倍から数十倍程度に優れている。
　ベーパーチャンバーを利用した熱対策部材として、例えば、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コンテナと、前記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平面型ヒートパイプが挙げられている。
特開２０１６－３５３４８号公報
　特許文献１に記載の平面型ヒートパイプでは、凸部の外周部をレーザー溶接にて封止しているが、レーザー溶接の際に板状体が加熱されることによって、平面型ヒートパイプ全体に反りが発生するという問題があった。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、加熱を伴う接合によって発生する反りを低減することのできるベーパーチャンバーを提供することを目的とする。
　本発明のベーパーチャンバーは、加熱を伴う接合により外縁が接合された対向する第１シート及び第２シートから構成される筐体と、上記筐体内に封入された作動液と、上記第１シート及び／又は上記第２シートの内壁面に設けられたウィックと、上記第１シート及び／又は上記第２シートの内壁面に設けられた支柱と、を備えるベーパーチャンバーであって、上記支柱は、上記筐体内に空洞を形成するための第１支柱と、上記第１シート及び上記第２シートを接合する際の加熱による上記筐体の反りを抑制するための第２支柱とを備え、上記第１支柱の１個あたりの面積は、上記筐体の平面視面積の０．０５％以下であり、上記第２支柱の１個あたりの面積は、上記筐体の平面視面積の０．５％以上、７．０％以下であり、上記ベーパーチャンバーを平面視した際の外形形状が、略長方形、又は、複数の略長方形の組み合わせで構成された形状であり、上記第２支柱は、上記略長方形のうち長手方向の長さが最も長い最長略長方形の内側に、上記最長略長方形の長手方向に沿って、上記最長略長方形の中心点を通る位置に設けられており、上記最長略長方形の長手方向における上記第２支柱の長さ寸法は、上記最長略長方形の長さ寸法の３０％以上、７０％以下であり、上記最長略長方形の幅方向における上記第２支柱の幅寸法は、上記最長略長方形の幅寸法の５％以上、１０％以下である、ことを特徴とする。
　本発明によれば、加熱を伴う接合によって発生する反りを低減することのできるベーパーチャンバーを提供することができる。
図１は、ベーパーチャンバーの構造の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、ベーパーチャンバーの一例を模式的に示す上面図である。 図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、ベーパーチャンバーを構成する第２支柱の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、ベーパーチャンバーの平面視外形形状と、第２支柱の位置関係を説明するための上面図である。 図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ及び図５Ｅは、ベーパーチャンバーの別の一例を模式的に示す上面図である。 図６は、ベーパーチャンバーのさらに別の一例を模式的に示す上面図である。 図７は、ベーパーチャンバーのさらに別の一例を模式的に示す上面図である。
　以下、本発明のベーパーチャンバーについて説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
　以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。
　本発明のベーパーチャンバーは、加熱を伴う接合により外縁が接合された対向する第１シート及び第２シートから構成される筐体と、上記筐体内に封入された作動液と、上記第１シート及び／又は上記第２シートの内壁面に設けられたウィックと、上記第１シート及び／又は上記第２シートの内壁面に設けられた支柱と、を備えるベーパーチャンバーであって、上記支柱は、上記筐体内に空洞を形成するための第１支柱と、上記第１シート及び上記第２シートを接合する際の加熱による上記筐体の反りを抑制するための第２支柱とを備え、上記第１支柱の１個あたりの面積は、上記筐体の平面視面積の０．０５％以下であり、上記第２支柱の１個あたりの面積は、上記筐体の平面視面積の０．５％以上、７．０％以下であり、上記ベーパーチャンバーを平面視した際の外形形状が、略長方形、又は、複数の略長方形の組み合わせで構成された形状であり、上記第２支柱は、上記略長方形のうち長手方向の長さが最も長い最長略長方形の内側に、上記最長略長方形の長手方向に沿って、上記最長略長方形の中心点を通る位置に設けられており、上記最長略長方形の長手方向における上記第２支柱の長さ寸法は、上記最長略長方形の長さ寸法の３０％以上、７０％以下であり、上記最長略長方形の幅方向における上記第２支柱の幅寸法は、上記最長略長方形の幅寸法の５％以上、１０％以下である、ことを特徴とする。
　図１は、ベーパーチャンバーの構造の一例を模式的に示す断面図である。
　図１に示すベーパーチャンバー１は、対向する第１シート１１及び第２シート１２から構成される筐体１０と、筐体１０内に封入された作動液２０と、第１シート１１の第２シート１２に対向する主面１１ａ（第１シート１１の内壁面１１ａ）に設けられたウィック３０と、第２シート１２の第１シート１１に対向する主面１２ａ（第２シート１２の内壁面１２ａ）に設けられた複数の支柱４０（第１支柱４１及び第２支柱４２）とを備えている。
　筐体１０は、内部に空洞１３を有しており、空洞１３を確保するために、第１シート１１及び第２シート１２が第１支柱４１によって支持されている。
　第１シート１１及び第２シート１２は、加熱を伴う接合によって、外縁において互いに接合され、封止されている。
　図１に示すベーパーチャンバー１では、ウィック３０は、第１シート１１の内壁面１１ａに配置されたメッシュ３２を備えている。
　支柱４０は、第２シート１２と一体であってもよく、例えば、第２シート１２の内壁面１２ａをエッチング加工すること等により形成されていてもよい。
　また、支柱４０は、第２シート１２に対して凹部及び／又は凸を形成するような加工を施すことにより形成されていてもよい。
　第１シート１１及び第２シート１２の外縁を接合する部分が封止部５０である。
　作動液２０は、ウィック３０の中に液相として存在している。また、作動液２０は、空洞１３内においては主に気相（作動液が水の場合は水蒸気）として存在している。
　ベーパーチャンバーには熱源を配置して使用することができる。図１には第１シート１１の第２シート１２に対向しない主面（外壁面）に熱源１２０を配置した場合を示している。なお、熱源１２０を配置する面は、第２シート１２の第１シート１１に対向しない主面であってもよい。
　熱源１２０が発する熱により、熱源１２０の直上においてウィック３０に存在する作動液２０が気化し、熱源１２０の熱を奪うとともに気化した作動液はメッシュ３２から空洞１３に移動する。
　気化した作動液２０は筐体１０内を移動して、筐体１０の外縁付近で凝縮して液相となる。
　液相となった作動液２０はウィック３０の有する毛細管力によりウィック３０に吸収され、ウィック３０内を再度熱源１２０の方に移動して、熱源１２０の熱を奪うように働く。
　作動液が筐体内をこのように循環して移動することにより、ベーパーチャンバーによる熱源の冷却が行われる。
　図２は、ベーパーチャンバーの一例を模式的に示す上面図である。
　図２には、ベーパーチャンバー１を構成する第２シート１２側からの上面図を示しており、第２シート１２を透過させて第１支柱４１、第２支柱４２及びウィック３０の位置を示している。
　なお、図１は、図２に示すＡ－Ａ断面でベーパーチャンバーを切断して示した断面図であるともいえる。
　図２に示すベーパーチャンバー１では筐体の上面視形状は略長方形であり、封止部５０の形状は略長方形の外周の辺に沿った形状となっている。
　第１シート１１及び第２シート１２は、加熱を伴う接合により外縁が接合され、封止部５０が形成されている。
　図２に示すベーパーチャンバー１の略中央には、第２支柱４２が設けられている。
　ベーパーチャンバー１における第２支柱４２の位置についての詳細は後述する。
　第２支柱は、内部が多孔質であってもよく、中空であってもよい。
　図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、ベーパーチャンバーを構成する第２支柱の一例を模式的に示す断面図である。
　図３Ａに示す第２支柱４２ａは、第２シート１２と一体となっている。
　図３Ｂに示す第２支柱４２ｂは、内部が多孔質となっている。
　図３Ｃに示す第２支柱４２ｃは、内部が中空となっている。
　第２シートと一体となった第２支柱は、例えば、第２シートの一部を切削加工やエッチング等によって除去する際に、第２支柱となる部分を除去しない方法で得ることができる。
　内部が多孔質となっている第２支柱を得る方法としては、第２シートの表面で金属粒子や金属繊維を焼結させる方法や、金属粒子や金属粒子の多孔質焼結体を第２シートの表面に溶接する方法等が挙げられる。
　内部が中空となっている第２支柱を得る方法としては、平坦な第２シートの表面にリブ加工を施すことによって第２シートの表面に凸部を形成する方法や、図３Ａに示す第２支柱４２ａにレーザー加工等を施して非貫通孔を形成する方法等が挙げられる。
　なお、第２支柱以外の支柱についても、第２支柱と同様に、内部が多孔質であってもよく、中空であってもよい。
　ベーパーチャンバーにおいて、第１シート及び第２シートを構成する材料は、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、柔軟性などを有するものであれば、特に限定されない。第１シート及び第２シートを構成する材料は、好ましくは金属材料であり、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄など、またはそれらを主成分とする合金などが挙げられる。第１シート及び第２シートを構成する材料は、銅であることが特に好ましい。
　ベーパーチャンバーにおいて、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。作動液は、水性化合物であることが好ましく、水であることがより好ましい。
　ベーパーチャンバーにおいて、ウィックは、毛細管力により作動液を移動させることができる毛細管構造を有する限り、特に限定されない。ウィックの毛細管構造は、従来のベーパーチャンバーに用いられている公知の構造であってもよい。毛細管構造としては、細孔、溝、突起などの凹凸を有する微細構造、例えば、多孔構造、繊維構造、溝構造、網目構造などが挙げられる。
　ベーパーチャンバーにおいて、ウィックは、筐体の内部に、蒸発部から凝縮部まで連続して設けられることが好ましい。ウィックの少なくとも一部は、筐体と一体であってもよい。
　ベーパーチャンバーにおいて、ウィックは、第１シートの内壁面とは反対側の表面に、メッシュ、不織布又は多孔体を備えていてもよい。例えば、ウィックは、第１シートの内壁面に所定の間隔で配置された複数の突出部と、上記突出部上に配置されたメッシュ、不織布又は多孔体とから構成されていてもよいし、第１シートの内壁面に直接配置されたメッシュ、不織布又は多孔体から構成されていてもよい。
　ベーパーチャンバーは、上記実施形態に限定されるものではなく、ベーパーチャンバーの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　例えば、ベーパーチャンバーは、第２シートの内壁面にウィックを備えていてもよい。この場合、支柱は、第２シートに直接接触せず、上記ウィックを介して第２シートを支持してもよい。
　本発明のベーパーチャンバーは、平面視した際の外形形状が、略長方形、又は、複数の略長方形の組み合わせで構成された形状である。
　外形形状が複数の略長方形の組み合わせで構成された形状である場合、外形形状を構成する略長方形の数は、５個以下であることが好ましく、３個以下であることがより好ましい。
　ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する略長方形の数を特定する方法については後述する。
　本発明のベーパーチャンバーにおいて、第１シート及び／又は第２シートの内壁面に設けられた支柱は、筐体内に空洞を形成するための第１支柱と、第１シート及び第２シートを接合する際の加熱による筐体の反りを抑制するための第２支柱を備える。
　第１支柱は、筐体内に空洞を形成するための支柱であって、第１支柱の１個あたりの面積は、筐体の平面視面積の０．０５％以下である。
　第１支柱全体の面積は、筐体の平面視面積の１％以上、２０％以下であることが好ましい。
　第２支柱は、ベーパーチャンバーを平面視した際の外形形状（以下、平面視外形形状ともいう）を構成する最長略長方形の内側に、該最長略長方形の長手方向に沿って、該最長略長方形の中心点を通る位置に設けられている。略長方形の中心点とは、該略長方形の対角線同士が交わる点である。
　なお、最長略長方形とは、ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する長方形のうち長手方向の長さが最も長いものをいう。
　最長略長方形の長手方向における第２支柱の長さ寸法は、最長略長方形の長さ寸法の３０％以上、７０％以下である。
　最長略長方形の幅方向における第２支柱の幅寸法は、最長略長方形の幅寸法の５％以上、１０％以下である。
　また、第２支柱の１個あたりの面積は、筐体の平面視面積の０．５％以上、７．０％以下である。
　上記寸法の第２支柱が上記位置に設けられていることにより、加熱を伴う接合によって第１シート及び第２シートを接合した際に生じる反りを抑制することができる。
　続いて、図４を用いて、最長略長方形について説明する。
　図４は、ベーパーチャンバーの平面視外形形状と、第２支柱の位置関係を説明するための上面図である。
　図４に示すように、ベーパーチャンバー１の平面視外形形状は、１つの略長方形Ｔ１で構成されていると考えられるため、略長方形Ｔ１が最長略長方形となる。
　ここで、ベーパーチャンバー１の平面視外形形状は、ベーパーチャンバー１全体の外形形状を指しており、封止部５０によって囲まれる領域のみを指すものではない。
　第２支柱４２ａは、略長方形Ｔ１の内側に、略長方形Ｔ１の長手方向に沿って、略長方形Ｔ１の中心点ＣＴ１を通過するように設けられている。第２支柱４２ａは略長方形Ｔ１の長手方向に沿って配置されているため、略長方形Ｔ１の幅方向の略中央に配置されている。
　なお、ベーパーチャンバー１の平面視外形形状は、ベーパーチャンバー１を構成する筐体１０の平面視外形形状に相当する。従って、ベーパーチャンバー１の平面視外形形状が単一の略長方形（最長略長方形）で構成されている場合、略長方形の面積は筐体１０の平面視面積に相当する。
　第２支柱４２ａの長手方向における長さ寸法Ｌ２ａは、略長方形Ｔ１の長手方向の長さ寸法ＬＴ１の３０％以上、７０％以下となっている。
　また、第２支柱４２ａの幅方向の幅寸法Ｗ２ａは、略長方形Ｔ１の幅方向の幅寸法ＷＴ１の５％以上、１０％以下となっている。
　第２支柱４２ａが、略長方形の長手方向に沿って、所定の寸法で設けられていることによって、第１シートと第２シートとを加熱によって接合する際に発生する反りを抑制することができる。
　本発明のベーパーチャンバーの平面視外形形状は、略長方形に限られず、複数個の略長方形の組み合わせで構成されていてもよい。
　ベーパーチャンバーの平面視外形形状が、複数個の略長方形の組み合わせで構成されている場合において、最長略長方形を選択する方法について、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ及び図５Ｅを参照しながら説明する。
　図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ及び図５Ｅは、ベーパーチャンバーの別の一例を模式的に示す上面図である。
　図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、ベーパーチャンバー２の平面視外形形状は、略長方形Ｔ２、略長方形Ｔ３及び略長方形Ｔ４の組み合わせで構成されている。ベーパーチャンバー２の平面視外形形状の全体を１つの略長方形としない理由については、後述する。
　ここで、ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する略長方形の形状及び個数は、略長方形の個数が最小となり、かつ、すべての略長方形の長手方向の長さの合計が最も長くなるような組み合わせとする。
　略長方形の長手方向の長さの合計の基準となる長手方向は、各略長方形ごとに異なっていてもよい。また、複数の略長方形によってベーパーチャンバーの平面視外形形状を隙間なく埋める形状とする必要はなく、複数の略長方形が互いに重なっていてもよい。
　図５Ａに示すベーパーチャンバー２では、略長方形Ｔ２と略長方形Ｔ３とが、領域Ｘ１において互いに重複しており、略長方形Ｔ２と略長方形Ｔ４とが、領域Ｘ２において互いに重複している。
　図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、略長方形Ｔ２、略長方形Ｔ３及び略長方形Ｔ４の長手方向の長さは、それぞれ、ＬＴ２、ＬＴ３、ＬＴ４であり、ＬＴ２が最も長い。従って、略長方形Ｔ２が最長略長方形となる。そのため、ベーパーチャンバー２では、略長方形Ｔ２の長手方向に沿って、略長方形Ｔ２の中心点ＣＴ２を通る位置に第２支柱４２ｂが設けられている。
　第２支柱４２ｂの長手方向の寸法Ｌ２ｂは、略長方形Ｔ２の長手方向の寸法ＬＴ２の３０％以上、７０％以下であり、第２支柱４２ｂの幅方向の寸法Ｗ２ｂは、略長方形Ｔ２の幅方向の寸法ＷＴ２の５％以上、１０％以下である。
　本明細書において、略長方形の長手方向とは、対向する２辺間の距離が長い方向を指す。正方形の場合、対抗する２辺間の距離が等しいが、いずれの方向も長手方向とする。
　従って、略長方形には正方形を含むものとする。
　本明細書において、ベーパーチャンバーの平面視外形形状は、略長方形又は複数の略長方形の組み合わせで構成されている。
　ここで、ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する略長方形の数は３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましい。
　ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する略長方形の数が４以上になると、ベーパーチャンバーの形状自体が複雑化し、製造コストが高くなる。
　本明細書において、ベーパーチャンバーの平面視外形形状が切り欠き（欠損部）を有する場合には、切り欠きが存在しないと仮定した際の略長方形の面積と、切り欠きの面積により、該切り欠きを考慮するかどうかを決定する。
　具体的には、切り欠きが存在しないと仮定した場合の略長方形の面積に対する切り欠きの面積の割合が１０％以下である場合、切り欠きが存在しないとして該略長方形を認定する。従って、ベーパーチャンバーの平面視外形形状全体が１つの最長略長方形となる。
　一方、切り欠きが存在しないと仮定した場合の略長方形の面積に対する切り欠きの面積の割合が１０％を超える場合、該略長方形を複数個の略長方形に分割する。
　なお、分割した略長方形の面積が、ベーパーチャンバーの平面視外形形状の面積の１０％以下となる場合、該略長方形を、ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する長方形から除外する。
　図５Ｅに示すように、ベーパーチャンバー２では、切り欠きが存在しないと仮定した場合の略長方形Ｔ５の面積に対する切り欠きＴ６の面積の割合が１０％を超えている（図５Ｅでは約１１％）。従って、ベーパーチャンバー２の平面視外形形状は、１つの略長方形Ｔ５ではなく、３つの略長方形Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の組み合わせで構成されていると認定する。
　もし、図５Ｅに示したベーパーチャンバー２において、切り欠きが存在しないと仮定した場合の略長方形Ｔ５の面積に対する切り欠きＴ６の面積の割合が１０％以下である場合、略長方形Ｔ５を最長略長方形とする。
　本発明のベーパーチャンバーにおいて、支柱は、ベーパーチャンバーを平面視した際に、第２支柱に対して略線対称となるように、かつ、第２支柱とは接触しないように配置された偶数個の第３支柱を備えていてもよい。
　なお、第３支柱の１個あたりの面積は、筐体の平面視面積の０．５％以上、２．０％以下である。
　第３支柱が備えられていると、幅方向に対する反りを抑制することができる。
　第３支柱が第２支柱と接触していると、筐体内における作動液の流れが妨げられて、冷却効率が低下することがある。
　最長略長方形の幅方向における第３支柱の１個あたりの長さ寸法は、最長略長方形の幅寸法の１０％以上、２０％以下であることが好ましい。
　最長略長方形の長手方向における第３支柱の１個あたりの幅寸法は、最長略長方形の長さ寸法の２．５％以上、１０％以下であることが好ましい。
　第３支柱は、筐体の外縁と接触していないことが好ましい。
　第３支柱が筐体の外縁と接触していると、筐体内における作動液の流れが妨げられて、冷却効率が低下することがある。
　第３支柱は、最長略長方形の幅方向に沿って設けられていてもよく、最長略長方形の長手方向に沿って設けられていてもよいが、幅方向に沿って設けられていることが好ましい。
　第３支柱がどの方向に沿って設けられているかについては、第３支柱の長手方向の長さと幅方向の長さを比較して、長さの長い方向に沿っていると考える。
　第３支柱を備えたベーパーチャンバーの一例について、図６を参照しながら説明する。
　図６は、ベーパーチャンバーのさらに別の一例を模式的に示す上面図である。
　図６に示すベーパーチャンバー３は、平面視形状が略長方形である。
　ベーパーチャンバー３を構成する最長略長方形は、略長方形Ｔ７である。
　第２支柱４２は、略長方形Ｔ７の長手方向に沿って、略長方形Ｔ７の中心点ＣＴ７を通るように設けられている。従って、第２支柱４２は、略長方形Ｔ７の幅方向の略中央に設けられている。
　第３支柱４３は、第２支柱４２に対して略線対称となるように、かつ、第２支柱４２と接触しないように、偶数個（図６では２個）配置されている。
　第３支柱４３の１個あたりの面積は、筐体の平面視面積の０．５％以上、２．０％以下であることが好ましい。
　また、第３支柱は、略長方形の幅方向に沿って配置されていることが好ましい。
　略長方形Ｔ７の幅方向における第３支柱４３の１個あたりの長さ寸法Ｌ３ａは、略長方形Ｔ７の幅寸法ＷＴ７の１０％以上、２０％以下（図６では、約１０．７％）であることが好ましい。また、略長方形Ｔ７の長手方向における第３支柱の１個あたりの幅寸法Ｗ３ａは、略長方形Ｔ７の長さ寸法ＬＴ７の２．５％以上、１０％以下（図６では、約３．０％）であることが好ましい。
　第３支柱４３の幅寸法Ｗ３ａと長さ寸法Ｌ３ａとを比較すると、長さ寸法Ｌ３ａが幅寸法Ｗ３ａよりも長い。従って、第３支柱４３は、最長略長方形である略長方形Ｔ７の幅方向に沿って配置されているといえる。
　ベーパーチャンバーの平面視外形形状が複数の略長方形の組み合わせで構成されている場合、最長略長方形以外の略長方形の内側に、該略長方形の長手方向に沿って、該略長方形の中心点を通る位置に、第４支柱がさらに設けられていてもよい。
　略長方形の長手方向における第４の支柱の長さ寸法は、該略長方形の長さ寸法の３０％以上、７０％以下であることが好ましい。また、略長方形の幅方向における第４支柱の幅寸法は、該略長方形の幅寸法の５％以上、１０％以下であることが好ましい。
　第４支柱が設けられたベーパーチャンバーの一例について、図７を参照しながら説明する。
　図７は、ベーパーチャンバーのさらに別の一例を模式的に示す上面図である。
　図７に示すベーパーチャンバー４は、図５Ａに示すベーパーチャンバー２に第４支柱を追加したものに相当する。
　図７に示すように、ベーパーチャンバー４は、第２支柱４２ｂ及び第４支柱４４を備える。
　ベーパーチャンバー４では、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ及び図５Ｅに示したベーパーチャンバー２と同様に、平面視外形形状が、略長方形Ｔ２、略長方形Ｔ３及び略長方形Ｔ４の組み合わせで構成されている。従って、最長略長方形が略長方形Ｔ２である点も、ベーパーチャンバー２と同様である。これに加えて、ベーパーチャンバー４では、最長略長方形ではない略長方形Ｔ３の中心点を通り、略長方形Ｔ３の長手方向に沿って、略長方形Ｔ３の中心点ＣＴ３を通る位置に、第４支柱４４が設けられている。
　第４支柱は第２支柱と接触していてもよいが、接触していないことが好ましい。
［ベーパーチャンバーの製造方法］
　ベーパーチャンバーを製造する方法は、上記の構成を得られる方法であれば特に限定されない。例えば、ウィックを配置した第１シートと、第１支柱及び第２支柱を含む支柱を配置した第２シートとを重ね合わせ、作動液を注入し、第１シートと第２シートを接合することによりベーパーチャンバーを得ることができる。
　第１シート及び第２シートの接合方法は、加熱を伴う接合であればよく、例えば、レーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、はんだ接合、ろう接、ＴＩＧ溶接（タングステン－不活性ガス溶接）、超音波接合などが挙げられる。これらのなかでは、レーザー溶接、ろう接又は拡散接合が好ましい。
　以下、本発明のベーパーチャンバーをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
（比較例１）
（ベーパーチャンバーの作製）
　平面視寸法が幅６０ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの銅箔を第１シートとして準備した。
　また、平面視寸法が幅６０ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍの銅箔を第２シートとして準備した。
　第１シートを過硫酸ソーダでエッチングして第１支柱となる凸部を形成した後、第１シートと第２シートとでメッシュを挟持するように貼り合わせ、外縁部をレーザー溶接することにより、第１シートと第２シートとを貼り合わせた筐体を得た。溶接後、パイプにより作動液を注入した。
（反りの確認）
　レーザー距離計により表面凹凸を確認して数値化し、最凸部と最凹部との高低差を算出して、ベーパーチャンバーの反りとした。
（熱特性の確認）
　比較例１に係るベーパーチャンバーを外気温２５℃の状態でセラミックヒータと接触させ、ベーパーチャンバーの熱源直上の温度と、熱源から最も遠い位置の温度との差ΔＴを求めた。
（比較例２～３、実施例１～２）
　第２シートのエッチングパターンを変更して、第１支柱に加えて第２支柱を形成したほかは、比較例１と同様の手順で第１シートと第２シートを溶接して、図４に示すベーパーチャンバー１と同様の位置に第２支柱を有する、比較例２～３及び実施例１～２に係るベーパーチャンバーを作製した。
　ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する略長方形の長手方向における、第２支柱の長さ寸法の割合、略長方形の幅方向における第２支柱の幅寸法の割合、並びに、筐体の平面視面積に対する第２支柱の１個あたりの面積割合を表１に示す。
　なお、第２支柱の高さは、第１支柱と同じく１５０μｍであった。
　第２支柱の長さ寸法及び幅寸法の割合［％］はそれぞれ、ベーパーチャンバーの平面視外形形状が、幅６０ｍｍ×長さ１００ｍｍの長方形であるとして算出した。
（実施例３）
　第２シートのエッチングパターンを変更して、第１支柱に加えて第２支柱及び第３支柱を形成したほかは、比較例１と同様の手順で第１シートと第２シートを溶接して、図６に示すベーパーチャンバー３と同様の位置に第２支柱及び第３支柱を有する、実施例３に係るベーパーチャンバーを作製した。
　ベーパーチャンバーの平面視外形形状を構成する略長方形の長手方向における、第２支柱の長さ寸法の割合及び第３支柱の幅寸法の割合、略長方形の幅方向における第２支柱の幅寸法及び第３支柱の長さ寸法の割合、並びに、筐体の平面視面積に対する第２支柱及び第３支柱の１個あたりの面積割合を表１に示す。
　なお、第２支柱及び第３支柱の高さは、第１支柱と同じく１５０μｍであった。
　第２支柱及び第３支柱の長さ寸法及び幅寸法の割合［％］はそれぞれ、ベーパーチャンバーの平面視外形形状が、幅６０ｍｍ×長さ１００ｍｍの長方形であるとして算出した。
（反り及び熱特性の対比）
　ベーパーチャンバーの反りについては、比較例１の反りを１．００とした際の割合であり、０に近いほど、反りが抑制されていることを意味する。従って、割合が０．９未満のものを「○」、０．９以上のものを「×」と評価した。
　また、熱特性についても、比較例１におけるΔＴを１．００とした際の割合であり、１．００に近いほど、熱源から最も遠い位置の温度が低く、熱特性が良好であることを示す。従って、割合が０．９以上のものを「○」、０．９未満のものを「×」と評価した。
　反り及び熱特性の対比結果を表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果より、本発明のベーパーチャンバーは、加熱を伴う接合によって発生する反りを低減させることができることがわかった。また、略長方形の長手方向における第２支柱の長さ寸法が略長方形の長さ寸法の３０％未満の場合には、反りを抑制する効果がほとんどみられず、７０％を超える場合には、熱特性が悪化することを確認した。
１、２、３、４　ベーパーチャンバー
１０　筐体
１１　第１シート
１１ａ　第１シートの内壁面
１２　第２シート
１２ａ　第２シートの内壁面
１３　空洞
２０　作動液
３０　ウィック
３２　メッシュ
４０　支柱
４１　第１支柱
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ　第２支柱
４３　第３支柱
４４　第４支柱
５０　封止部
１２０　熱源
ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＣＴ７　略長方形の中心点
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７　略長方形
Ｔ６　切り欠き
ＬＴ１、ＬＴ２、ＬＴ３、ＬＴ４、ＬＴ７　略長方形の長手方向の長さ寸法
Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ　第２支柱の長手方向の長さ寸法
Ｌ３ａ　第３支柱の長手方向の長さ寸法
ＷＴ１、ＷＴ２、ＷＴ７　略長方形の幅方向の幅寸法
Ｗ２ａ、Ｗ２ｂ　第２支柱の幅方向の幅寸法
Ｗ３ａ　第３支柱の幅方向の幅寸法
Ｘ１　略長方形Ｔ２と略長方形Ｔ３とが重複する領域
Ｘ２　略長方形Ｔ２と略長方形Ｔ４とが重複する領域

Claims (7)

  1. 　加熱を伴う接合により外縁が接合された対向する第１シート及び第２シートから構成される筐体と、
    　前記筐体内に封入された作動液と、
    　前記第１シート及び／又は前記第２シートの内壁面に設けられたウィックと、
    　前記第１シート及び／又は前記第２シートの内壁面に設けられた支柱と、を備えるベーパーチャンバーであって、
    　前記支柱は、前記筐体内に空洞を形成するための第１支柱と、前記第１シート及び前記第２シートを接合する際の加熱による前記筐体の反りを抑制するための第２支柱とを備え、
    　前記第１支柱の１個あたりの面積は、前記筐体の平面視面積の０．０５％以下であり、
    　前記第２支柱の１個あたりの面積は、前記筐体の平面視面積の０．５％以上、７．０％以下であり、
    　前記ベーパーチャンバーを平面視した際の外形形状が、略長方形、又は、複数の略長方形の組み合わせで構成された形状であり、
    　前記第２支柱は、前記略長方形のうち長手方向の長さが最も長い最長略長方形の内側に、前記最長略長方形の長手方向に沿って、前記最長略長方形の中心点を通る位置に設けられており、
    　前記最長略長方形の長手方向における前記第２支柱の長さ寸法は、前記最長略長方形の長さ寸法の３０％以上、７０％以下であり、
    　前記最長略長方形の幅方向における前記第２支柱の幅寸法は、前記最長略長方形の幅寸法の５％以上、１０％以下である、ことを特徴とするベーパーチャンバー。
  2. 　前記支柱は、さらに、前記ベーパーチャンバーを平面視した際に、前記第２支柱に対して略線対称となるように、かつ、前記第２支柱とは接触しないように配置された偶数個の第３支柱を備え、
    　前記第３支柱の１個あたりの面積は、前記筐体の平面視面積の０．５％以上、２．０％以下である、請求項１に記載のベーパーチャンバー。
  3. 　前記第３支柱は、前記最長略長方形の幅方向に沿って設けられている、請求項２に記載のベーパーチャンバー。
  4. 　前記最長略長方形の幅方向における前記第３支柱の１個あたりの長さ寸法は、前記最長略長方形の幅寸法の１０％以上、２０％以下であり、
    　前記最長略長方形の長手方向における前記第３支柱の１個あたりの幅寸法は、前記最長略長方形の長さ寸法の２．５％以上、１０％以下である請求項３に記載のベーパーチャンバー。
  5. 　前記第１シート及び前記第２シートの外縁が、溶接、ろう接、又は拡散接合によって接合されている請求項１～４のいずれかに記載のベーパーチャンバー。
  6. 　前記第２支柱の少なくとも一部が、多孔質である請求項１～５のいずれかに記載のベーパーチャンバー。
  7. 　前記第２支柱の少なくとも一部が、中空状である請求項１～５のいずれかに記載のベーパーチャンバー。
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