WO2021096125A1 - 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법 - Google Patents

시트형 히트 파이프 및 그 제조방법 Download PDF

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    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to a sheet-type heat pipe used in a mobile device, and more particularly, a sheet-type heat pipe that absorbs heat generated from an electronic component of a mobile device and releases the absorbed heat in a direction opposite to the electronic component, and manufacturing the same. It's about the method.
  • Mobile devices are gradually miniaturized and high-performance, the heat problem is becoming more serious.
  • Mobile devices include smartphones and tablets.
  • a smartphone or tablet is equipped with an application processor (AP).
  • the application processor is a small chip with a size of 1 to 2 cm, but it is a core semiconductor that combines various functions such as graphics processing unit (GPU), communication chip, sensor, display, multimedia, and so on, like the central processing unit (CPU) of a computer.
  • GPU graphics processing unit
  • CPU central processing unit
  • This application processor is a key component that determines the power consumption, and as time goes by, as the high performance increases, the heat generation factors continue to increase, and the technology to solve the heat problem is required.
  • the application processor used a heat dissipation sheet to solve the heat problem, but there is a problem that excessive heat is generated while supporting high-speed charging such as wireless charging in the 5G era. There is a problem that is difficult to release.
  • An object of the present invention is to form an inner space between the upper plate and the lower plate, and seal the inner space with a wick, a woven mesh, and a refrigerant to make the movement of the refrigerant wider and faster to increase heat dissipation efficiency. It is to provide a sheet-shaped heat pipe made to increase and a method of manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a sheet-shaped heat pipe having a structure in which crushing of an internal space due to a pressure difference between atmospheric pressure is prevented while manufacturing a sheet-shaped heat pipe having a thin thickness, and a method of manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a sheet-like heat pipe and a method of manufacturing the same, which enables low-temperature brazing bonding in the bonding of an upper plate and a lower plate, so that a non-metallic membrane wick can be applied.
  • Still another object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe capable of increasing heat dissipation efficiency by increasing thermal conductivity while reducing signal loss when applied to 5G electronic devices by reducing metal as much as possible, and a method of manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a sheet-type heat pipe capable of forming an inner space between the upper and lower plates having a flat plate shape, and a method of manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a sheet-shaped heat pipe and a method of manufacturing the same in which the condensed refrigerant falls well and spreads so that the refrigerant can move more smoothly.
  • the sheet-type heat pipe according to an embodiment of the present invention is provided in an inner space between the lower plate in which the heat source is in contact with the bottom, the upper plate disposed on the lower plate so as to overlap the lower plate, and the lower plate and the upper plate sealed to be bonded. It contains a refrigerant that is vacuum-sealed and has heat transfer characteristics due to a phase change.
  • the sheet-type heat pipe according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a bonding material forming an inner space between the lower plate and the upper plate by sealing and bonding the edges of the lower plate and the upper plate.
  • the sheet-shaped heat pipe according to an embodiment of the present invention further includes a woven mesh disposed on the inner surface of the lower plate and a wick disposed to be spaced apart from the woven mesh on the inner surface of the upper plate, and the upper plate is longitudinally disposed on the inner surface.
  • a concave groove is formed, and a wick may be inserted into the concave groove to be disposed.
  • the sheet-type heat pipe according to an embodiment of the present invention further includes a lower wick attached to the inner surface of the lower plate and an upper wick attached to the inner surface of the upper plate, and the size of the pores of the lower wick is larger than that of the upper wick. It can be big.
  • At least one of the lower plate and the upper plate may have ribs protruding along the rim.
  • a plurality of dots protruding toward the lower plate may be formed on the upper plate, and a first dot and a second dot having a diameter smaller than that of the first dot may be intersected with each other.
  • one surface is sealedly bonded to the rim of the lower plate so as to form an inner space between the lower plate and the upper plate, and the other surface is sealed to the rim of the upper plate and one surface of the gasket is sealed.
  • It may further include a bonding base material for sealingly bonding to the lower plate and sealingly bonding the opposite surface to the upper plate.
  • the gasket may be formed with a reinforcing part at a predetermined interval in a square shape with an empty center or in an inner empty space having a square shape.
  • the sheet-type heat pipe according to the embodiment of the present invention is disposed inside the gasket, and further includes a wick disposed at a step formed in the gasket, and the wick is disposed on the top and bottom of the nonwoven fabric (nanofiber) and the nonwoven fabric.
  • the pores of the membrane wick including the membrane wick and disposed below the nonwoven fabric may have a larger pore size than the pores of the membrane wick disposed above the nonwoven fabric.
  • the method for manufacturing a sheet-type heat pipe includes the steps of forming a lower plate having ribs along the rim, forming a concave groove along the longitudinal direction, and forming a plurality of dots on both sides of the concave groove. And sealing an edge of the lower plate and the upper plate such that an inner space is formed between the lower plate and the upper plate through brazing.
  • the method of manufacturing a sheet-type heat pipe according to an exemplary embodiment of the present invention may further include disposing a woven mesh on the inner surface of the lower plate and disposing a wick in the concave groove of the upper plate before the sealing bonding step.
  • the method of manufacturing a sheet-type heat pipe according to an exemplary embodiment of the present invention may further include forming an inner space in which an inlet is formed in the sealing bonding step, and injecting a refrigerant into the inlet after the brazing step and sealing the inlet.
  • the method of manufacturing a sheet-type heat pipe according to an embodiment of the present invention further includes disposing a lower wick on the inner surface of the lower plate prior to sealing bonding and disposing the upper wick in the concave groove of the upper plate before sealing bonding. can do.
  • a method of manufacturing a sheet-type heat pipe includes the steps of preparing a lower plate and an upper plate having the same size and formed in a flat plate shape, and forming an inner space between the lower plate and the upper plate. Arranging a gasket on an edge between the upper plate and performing low-temperature brazing so that the lower plate and the upper plate are sealed and bonded through the gasket.
  • the step of disposing the gasket includes disposing a wick inside the gasket, and the wick may include a nonwoven fabric and a membrane wick disposed above and below the nonwoven fabric.
  • the first embodiment of the present invention is a structure in which an inner space is formed by bonding the edges of the lower plate and the upper plate, and a woven mesh is disposed on the lower surface of the inner space, and a wick is disposed on the upper surface.
  • an inner space is formed by bonding the edges of the lower plate and the upper plate, and a woven mesh is disposed on the lower surface of the inner space, and a wick is disposed on the upper surface.
  • the lower plate, the upper plate, the woven mesh, and the wick are formed of copper having high thermal conductivity, liquid diffusion and vapor movement are further accelerated, thereby contributing to increasing heat dissipation efficiency.
  • the first embodiment of the present invention has an effect that can contribute to increase the heat dissipation efficiency by smoothing the movement of the refrigerant more smoothly, since the dots in which the two sizes are intersected serve as a support for preventing the internal space from being crushed.
  • the edges of the lower plate and the upper plate are joined by high-temperature brazing through a high-temperature bonding substrate, the lower plate and the upper plate having a thin thickness in ⁇ m units can be sealed and bonded. Since leakage of the injected refrigerant is prevented, it is possible to manufacture a sheet-type heat pipe having a thin thickness and excellent heat dissipation performance.
  • the wick can be formed as a membrane wick having thermal conductivity while controlling the pore size.
  • the low-temperature bonding base material of the second embodiment of the present invention can be sealed and bonded by low-temperature brazing between the lower plate and the upper plate having a thin thickness in ⁇ m units, thereby preventing leakage of the refrigerant injected into the internal space, so that the thickness is thin.
  • the lower plate and the upper plate are formed of a polymer-based material having a low dielectric constant with increased thermal conductivity
  • the lower wick and the upper wick are formed of a membrane wick having thermal conductivity while adjusting the pore size.
  • it is effective to increase heat dissipation efficiency by reducing signal loss and increasing thermal conductivity to accelerate liquid diffusion and vapor movement.
  • the lower plate and the upper plate can be formed of a polymer-based material with a low dielectric constant, and the wick is used as a membrane wick. There is an effect that can be formed.
  • the low-temperature bonding base material of the third embodiment of the present invention can be sealed and bonded by low-temperature brazing between the lower plate and the upper plate having a thin thickness in ⁇ m units, thereby preventing leakage of the refrigerant injected into the internal space, so that the thickness is thin.
  • the gasket secures a space in which the wick is disposed between the lower plate and the upper plate, an inner space can be formed between the flat plate-shaped upper plate and the lower plate, and simple manufacturing The process has the effect of manufacturing a sheet-type heat pipe having a thin thickness and excellent heat dissipation performance.
  • a hydrophobic coating layer is formed on the inner surfaces of the lower plate and the upper plate so that the condensed refrigerant can easily fall off and spread well, thereby smoothing the movement of the refrigerant and increasing heat dissipation efficiency.
  • FIG. 1 is a view showing an example in which a sheet-type heat pipe according to the present invention is attached to an application processor (AP) of a smartphone.
  • AP application processor
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded view taken along line B-B' of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a first embodiment of the present invention, a plan view unfolded after cutting Figure 1 in the direction of B-B'.
  • FIG. 6 is another example of a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1 according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded view taken along line B-B' of FIG. 1 according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a second embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is cut in the direction of B-B' and then unfolded.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1 according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an exploded view taken along line B-B' of FIG. 1 according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a third embodiment of the present invention, a plan view unfolded after cutting Figure 1 in the direction of B-B'.
  • FIG. 13 is an exploded view taken along line B-B' of FIG. 1 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 to 16 are plan views showing the shape of a gasket according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is an exploded view taken along line B-B' of FIG. 1 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the sheet-shaped heat pipe 100 is attached on the application processor 10 (AP) of the smartphone 1 so that when the temperature of the AP 10 increases, the refrigerant turns into vapor. It functions to lower the temperature of the AP 10 by moving it away from the AP 10.
  • AP application processor 10
  • the sheet-type heat pipe 100 according to the present invention is manufactured in a sheet shape with a wider surface area compared to the conventional heat pipe formed as a straight pipe to increase heat dissipation efficiency and is applied to a smartphone that becomes thinner by making the thickness thinner. It was made to be easier than to do.
  • the sheet-type heat pipe 100 may have a size of about 80 ⁇ 10 mm and a thickness of about 450 ⁇ m.
  • the sheet-type heat pipe 100 includes a lower plate 110, an upper plate 120, a woven mesh 130, a wick 140, and a refrigerant 150. ).
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are positioned to face each other, and the edges are sealed and bonded to form an inner space 101 between the facing inner surfaces.
  • a woven mesh 130 and a wick 140 for inducing rapid liquid diffusion and rapid vapor movement in the inner space 101 are disposed, and a refrigerant 150 having heat transfer characteristics due to a phase change is vacuum-sealed.
  • the refrigerant 150 may be made of water.
  • the sheet-shaped heat pipe 100 includes an inlet 170 for injecting a refrigerant.
  • the inlet 170 is sealed after the refrigerant is injected.
  • the inner space 101 is sealed with a vacuum, and a refrigerant is injected while the vacuum of the inner space 101 is removed.
  • the phase change of the refrigerant 150 proceeds at a temperature lower than atmospheric pressure, thereby increasing heat dissipation efficiency.
  • the refrigerant 150 may be included in the internal space 101 by a volume ratio of about 10 to 20%.
  • the lower plate 110 has a heat source in contact with the bottom surface, and the upper plate 120 covers the upper part of the lower plate 110 to form an inner space 101 between the lower plate 110 and the lower plate 110.
  • the heat source may correspond to an AP or an antenna included in an electronic device such as a smartphone.
  • the sheet-type heat pipe 100 may be divided into an evaporation unit that absorbs a heat source, a connection unit that transfers the absorbed heat in a direction opposite to the heat source, and a condensation unit that releases the transferred heat.
  • a portion in which the heat source is in contact corresponds to the evaporation portion
  • the opposite side of the evaporation portion corresponds to the condensation portion
  • the portion connecting the evaporation portion and the condensation portion corresponds to the connection portion.
  • the evaporation part, the connection part, and the condensing part are only separated by boundaries in the drawings for convenience of description, and the boundaries are not clear.
  • the woven mesh 130 is attached to the inner surface of the lower plate 110.
  • the woven mesh 130 is for rapid liquid diffusion.
  • the woven mesh 130 is attached to the entire inner surface of the lower plate 110 except for the rim. Since the sheet-type heat pipe 100 needs to have a space in which the liquid flows, a woven mesh 130 in a form capable of providing a space in which the liquid moves is attached to the inner surface of the lower plate 110. Since one side of the bottom of the lower plate 110 is in contact with the heat source, the inner surface of the lower plate 110 becomes a passage through which the liquid flows.
  • the woven mesh 130 has a fabric shape in which two strands of weft and warp are intersected and woven.
  • the wick 140 is attached to the inner surface of the upper plate 120.
  • the wick 140 is for fast steam movement.
  • the wick 140 is attached to the inner surface of the upper plate 120 in the longitudinal direction.
  • the wick 140 causes a capillary phenomenon to induce rapid vapor absorption and movement.
  • the wick 140 has a fabric shape in which the weft and warp threads are twisted.
  • the wick 140 is made by twisting a braided-irradiated copper wire.
  • the braided-illuminated copper wire absorbs liquid quickly and moves to the state where it is impregnated, thus speeding the movement of vapor.
  • the woven mesh 130 has a form in which two strands of copper wires are intersected and thus is less dense and less dense than the wick 140 in which the weft and warp threads are twisted.
  • the woven mesh 130 can secure a space for liquid to move, thereby enabling rapid liquid diffusion.
  • the wick 140 absorbs and moves the steam, its compact shape without space makes the movement of the steam wider and faster.
  • the woven mesh 130 may have a wire diameter of about 50 ⁇ m and a mesh inner diameter of about 80 ⁇ m.
  • the mesh inner diameter provides space for water to flow.
  • the wick 140 may have a wire diameter of about 20 ⁇ m. Since the wick absorbs steam and moves, the wire diameter is smaller than that of the woven mesh 130 and does not provide a space through which water can flow.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140 may be formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity.
  • the copper alloy can be formed of one of 0.3% BeCu, QMET, and CuFeP.
  • 0.3%BeCu is an alloy containing about 0.3wt% of Be and 0.4wt% of Co in Cu
  • QMET contains about 0.1wt% of Ag, about 0.7wt% of Cr, and about 0.08wt% of Si in Cu.
  • CuFeP is an alloy containing about 0.05 ⁇ 0.15wt% of Fe and about 0.025 ⁇ 0.04wt% of P in Cu.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140 are formed of copper as an example.
  • Water filled in the inner space 101 of the lower plate 110 and the upper plate 120 sealed in a vacuum state causes a capillary phenomenon and a phase change between gas and liquid, and continuously circulates.
  • the lower plate 110 made of a copper material in contact with the AP is heated and quickly transfers the temperature to water. Water received heat from the lower plate 110 is heated and eventually vaporizes to become steam. Since the steam has a characteristic of moving to a low temperature, it moves to the condensing part by riding the wick 140 attached to the upper plate 120. The steam releases heat from the condensing part and changes phase to water, and the water falls to the lower plate 110 by gravity. The water dropped to the lower plate 110 moves back to the evaporation unit having a high temperature along the woven mesh 130 attached to the lower plate 110. As this process is automatically repeated, heat generation of the AP can be prevented.
  • the wick 140 and the woven mesh 130 are spaced apart.
  • the wick 140 and the woven mesh 130 are spaced apart from each other, and a space is formed therebetween, so that the phase-changed steam and water can move smoothly.
  • the refrigerant 150 may be included in the internal space 101 by a volume ratio of 10 to 20% in consideration of an increase in the volume of the vapor according to the phase change.
  • At least one of the lower plate 110 and the upper plate 120 has ribs 111 and 121 protruding along the rim.
  • the ribs 111 and 121 are for forming an inner space 101 between the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the ribs 111 and 121 serve as a support for forming an inner space 101 between the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the ribs 111 and 121 may be formed by etching the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the woven mesh 130 is attached to the inner surface of the lower plate 110 with a volatile adhesive.
  • the volatile adhesive 135 may be melted during high temperature bonding of the lower plate 110 and the upper plate 120 to be described later to attach the woven mesh 130 to the inner surface of the lower plate 110 and be volatilized.
  • the upper plate 120 has a concave groove 123 recessed in the longitudinal direction on the inner surface, and a wick 140 is inserted into the concave groove 123 to be disposed.
  • the wick 140 is fitted and disposed in the concave groove 123, but may be attached to the concave groove 123 with a volatile adhesive, similar to the woven mesh 130.
  • the concave groove 123 is formed by etching the upper plate 120.
  • a plurality of dots 125 protruding toward the lower plate 110 and contacting the woven mesh 130 are formed on the upper plate 120.
  • the dot 125 is disposed between the lower plate 110 and the upper plate 120 to serve as a support for preventing the inner space 101 from being crushed.
  • the dot 125 includes a first dot 125a and a second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a.
  • the dot 125 has a structure in which a plurality of first dots 125a and a plurality of second dots 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected.
  • the structure in which the first dot 125a and the second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected provides an internal space 101 sufficient to enclose the refrigerant 150 and increases rigidity.
  • the internal space 101 is prevented from being crushed due to a pressure difference with atmospheric pressure, and a wider flow path through which the refrigerant 150 moves is provided to increase heat dissipation efficiency.
  • the dot 125 is formed integrally with the upper plate 120.
  • the dots 125 are formed by photo-etching the upper plate 120. Photo etching can precisely form the dots 125 on the upper plate 120 having a very thin thickness.
  • the dots 125 are formed to have a relatively thick thickness compared to the thickness of the wick 140 so that the wick 140 and the woven mesh 130 are spaced apart from each other by a predetermined distance, and a space can be formed therebetween.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140 may have a thickness in the range of 50 to 150 ⁇ m.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140 may be formed to have a thickness of 100 ⁇ m, and the dots 125 may be formed to have a thickness of 150 ⁇ m.
  • the dot 125 may have a pillar shape having a circular cross section or a substantially truncated cone shape whose diameter gradually decreases toward the tip.
  • the first dot 125a may have a radius R of the widest cross-sectional portion of 260 ⁇ m
  • the second dot 125b may have a radius R of the widest cross-sectional portion of 170 ⁇ m.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are joined using a high-temperature bonding base material 160 in a state where the edges are in contact with each other.
  • the high-temperature bonding substrate 160 may be formed on the front surface of the lower plate 110 or the upper plate 120. Alternatively, the high-temperature bonding substrate 160 may be formed on the ribs 111 and 121 formed along the edges of the lower plate 110 or the upper plate 120.
  • the high-temperature bonding substrate 160 is melted at a temperature of 900 to 1000°C to bond the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120. Preferably, it is melted at 950° C., which is the brazing temperature of the high-temperature bonding substrate 160, and bonds the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 to each other. High-temperature bonding is to increase the airtightness by increasing the bonding strength in metal-to-metal bonding.
  • the high-temperature bonding substrate 160 is formed as a thin film having a multilayer structure.
  • the multi-layered thin film is intended to improve bonding strength by compensating for insufficient performance.
  • the high-temperature bonding substrate 160 is formed by sputtering a Ti sputter layer 160a formed by sputtering on a rib 111 formed along the front or rim of the lower plate 110, and the Ti sputter layer 160a by sputtering.
  • the Ti sputter layer 160a is formed to a thickness of 0.2 ⁇ m
  • the Cu sputter layer 160b is formed to a thickness of 0.5 ⁇ m
  • the Ag plating layer 160c is formed to be 3 ⁇ m
  • the Cu plating layer 160d is 4 ⁇ m. It is formed to a thickness of, and the Ag plating layer 160e may be formed to a thickness of 3 ⁇ m.
  • Sputtering is to facilitate thin film formation.
  • Plating may use electrospinning to form a uniform plating layer.
  • the thickness of each layer is designed in consideration of the thermal expansion coefficient of each component, and when the thickness of each layer is designed, the bonding strength between the lower plate 110 and the upper plate 120 can be increased.
  • Cu and Ag are high melting point metals.
  • a Ti sputtering layer 160a is formed on the front surface of the lower plate 110 or on the ribs 111 for surface modification after washing.
  • the Cu sputter layer 160b forms a Ti sputter layer 160a and an intermetallic compound (CuTi), and increases adhesion with the Ag plating layer 160c.
  • Ag-Cu-Ag improves wettability and adhesion by Ti, which is an active metal component, so that bonding property can be improved.
  • the lower plate 110 has a structure in which ribs 111 are formed along the rim.
  • the rib 111 is formed by photo-etching a portion of the lower plate 110 except for the edge.
  • the upper plate 120 has ribs 121 formed along the rim, and a concave groove 123 is formed in a predetermined area along the longitudinal direction in the center, and is formed on both sides based on the concave groove 123.
  • One dot 125a and a second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected with each other.
  • a rib 121, a first dot 125a, and a second dot 125b are formed in the rib 121, the concave groove 123, the first dot 125a and the second dot 125b in the upper plate 120 It is formed by photo-etching the rest of the part except the part to be processed.
  • the concave groove 123 is etched to a deeper etching depth than other portions of the upper plate 120.
  • the wick 140 is fitted and fixed to the concave groove 123 of the upper plate 120, and the woven mesh 130 is fixed to the surface of the lower plate 110 except for the rib 121.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are bonded by performing high-temperature brazing in a state in which the ribs 111 and 121 are butted through the high-temperature bonding substrate 160 as a medium.
  • the rib 111 may be formed only on the edge of the lower plate 110.
  • the rib 111 may have a deeper etching depth than when the ribs 111 and 121 are formed on the edges of both the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the method of manufacturing a sheet-type heat pipe includes the steps of forming a lower plate 110 having a rib 111 formed along an edge, and a concave groove 123 formed along the length direction. Forming the upper plate 120 in which a plurality of dots 125 are formed on both sides of the mouth groove 123, placing the woven mesh 130 on the inner surface of the lower plate 110, and the concave groove of the upper plate 120 Arranging the wick on 123, and performing high-temperature brazing to seal the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140 may be formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity.
  • a volatile adhesive 135 is disposed between the inner surface of the lower plate 110 and the woven mesh 130, and the volatile adhesive 135 is high-temperature brazing. It is melted in the process of performing the woven mesh 130 may be attached to the inner surface of the lower plate (110).
  • the volatile adhesive 135 may be a ceramic bond that is volatilized at about 200°C.
  • the ribs 111 are formed by etching the lower plate 110 by photo etching.
  • the concave groove 123 and the dot 125 are the upper plate 120 ) Is formed by photo-etching.
  • the step of performing high-temperature brazing to seal the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 is to form a high-temperature bonding substrate 160 on the edge of the lower plate 110 or the upper plate 120, and Heat bonding can be performed under temperature and vacuum conditions.
  • hot brazing is carried out at a temperature of 950°C.
  • the high-temperature brazing temperature is a temperature at which the high-temperature bonding substrate 160 is melted, and the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140 are not melted.
  • the high-temperature bonding substrate 160 is an alloy capable of high-temperature brazing at a temperature of 950°C.
  • the high-temperature bonding substrate 160 includes a Ti sputter layer 160a formed by sputtering along the edge of the lower plate 110 or the upper plate 120 and a Cu sputter layer formed by sputtering on the top of the Ti sputter layer 160a. (160b) and the top of the Cu plating layer 160d and the Cu plating layer 160d formed by plating on the top of the Ag plating layer 160c formed by plating on the top of the Cu sputter layer 160b and the Ag plating layer 160c It includes an Ag plating layer 160e formed by plating on.
  • the sheet-shaped heat pipe 100 includes an inlet 170. After the high-temperature brazing step, the refrigerant 150 is injected into the inlet 170 and the inlet 170 is sealed. The refrigerant 150 is injected while removing the vacuum in the internal space 101. The refrigerant 150 uses water having a higher specific heat than copper. The refrigerant 150 is injected into the internal space 101 so as to contain about 10 to 20% by volume.
  • the sheet-shaped heat pipe 100 according to the first embodiment is manufactured with four parts: the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140.
  • the sheet-shaped heat pipe 100 bonds the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 to form an inner space 101 therebetween, and a woven mesh 130, a wick 140 and a
  • the refrigerant 150 is vacuum-sealed.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140 are formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity, and the refrigerant 150 contains water having a lower specific heat than copper. use.
  • the woven mesh 130 can secure a space through which a liquid can flow with a high thermal conductivity, thereby enabling rapid liquid diffusion, and the wick 140 has a high thermal conductivity and a dense structure to rapidly vaporize the vapor. Since it is absorbed and moved, the refrigerant can move wider and faster to increase heat dissipation efficiency.
  • a plurality of dots 125 protruding toward the lower plate 110 and contacting the woven mesh 130 are formed on the upper plate 120.
  • the dot 125 is disposed between the lower plate 110 and the upper plate 120 to serve as a support for preventing the internal space 101 from being crushed, so that the refrigerant can move more smoothly, thereby contributing to increasing heat dissipation efficiency.
  • edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 are joined by high-temperature brazing via a high-temperature bonding substrate 160.
  • High-temperature brazing is a sheet-type heat with excellent heat dissipation performance by sealingly bonding the lower plate 110 and the upper plate 120, which have a thin thickness in ⁇ m units, and thereby preventing leakage of the refrigerant 150 injected into the inner space 101. Make it possible to manufacture pipes.
  • the sheet-type heat pipe 100a includes a lower plate 110, an upper plate 120, a woven mesh 130, a wick 140a, and a refrigerant 150.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are positioned to face each other, and the edges are sealed and bonded to form an inner space 101 between the facing inner surfaces.
  • a woven mesh 130 and a wick 140a for inducing rapid liquid diffusion and rapid vapor movement in the inner space 101 are disposed, and a refrigerant 150 having heat transfer characteristics due to a phase change is vacuum-sealed.
  • the refrigerant 150 may be made of water.
  • the sheet-shaped heat pipe 100a includes an inlet 170 for injecting a refrigerant.
  • the inlet 170 is sealed after the refrigerant is injected.
  • the inner space 101 is sealed with a vacuum, and a refrigerant is injected while removing the vacuum of the inner space 101.
  • the phase change of the refrigerant 150 proceeds at a temperature lower than atmospheric pressure, thereby increasing heat dissipation efficiency.
  • the refrigerant 150 may be included in the internal space 101 by a volume ratio of about 10 to 20%.
  • the lower plate 110 has a heat source in contact with the bottom surface, and the upper plate 120 covers the upper part of the lower plate 110 to form an inner space 101 between the lower plate 110 and the lower plate 110.
  • the heat source may be an AP or an antenna chip.
  • the sheet-type heat pipe 100a may be divided into an evaporation unit that absorbs a heat source, a connection unit that transfers the absorbed heat in a direction opposite to the heat source, and a condensation unit that releases the transferred heat.
  • a portion where the heat source is in contact corresponds to the evaporation portion
  • the opposite side of the evaporation portion corresponds to the condensation portion
  • the portion connecting the evaporation portion and the condensation portion corresponds to the connection portion.
  • the evaporation part, the connection part, and the condensing part are only separated by boundaries in the drawings for convenience of description, and the boundaries are not clear.
  • the woven mesh 130 is attached to the inner surface of the lower plate 110.
  • the woven mesh 130 is for fast and liquid diffusion over a large area. When the liquid diffuses over a large area, it vaporizes well.
  • the woven mesh 130 is attached to the entire inner surface of the lower plate 110 except for the rim. Since the sheet-shaped heat pipe 100a needs to have a space in which the liquid flows, a woven mesh 130 in a form capable of providing a space in which the liquid moves is attached to the inner surface of the lower plate 110. Since the bottom surface of the lower plate 110 is in contact with the heat source, the inner surface of the lower plate 110 becomes a passage through which the liquid flows.
  • the woven mesh 130 has a fabric shape in which two strands of weft and warp are intersected and woven.
  • the wick 140a is attached to the inner surface of the upper plate 120.
  • the wick 140a causes a capillary phenomenon and is for rapid vapor movement.
  • the wick 140a is attached to the inner surface of the upper plate 120 in the longitudinal direction.
  • the wick 140a causes a capillary phenomenon to induce rapid vapor absorption and movement. When a capillary phenomenon occurs, the vapor moves quickly and cools quickly.
  • the wick 140a has a fabric shape in which the weft and warp threads are twisted.
  • the wick 140a is also referred to as a braided skein. Because the braided irradiation moves in a state containing moisture, the movement of the vapor is fast.
  • the wick 140a is a membrane wick formed by electroless plating on a nanofiber membrane. The membrane wick can form a dense structure like a braided thread by controlling the pore size.
  • the woven mesh 130 Since the woven mesh 130 is intersected by two strands, it is less dense and less dense than the wick 140a in which the weft and warp threads are twisted. Therefore, the woven mesh 130 can secure a space to move the liquid, thereby enabling rapid liquid diffusion. On the other hand, since the wick 140a absorbs and moves the vapor, a compact shape without space absorbs the vapor quickly and makes the movement of the vapor wider and faster.
  • the woven mesh 130 may have a wire diameter of about 50 ⁇ m and a mesh inner diameter of about 80 ⁇ m.
  • the mesh inner diameter provides space for water to flow.
  • the wick 140a may have a wire diameter of about 20 ⁇ m. Since the wick absorbs steam and moves, the wire diameter is smaller than that of the woven mesh 130 and does not provide a space through which water can flow.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are formed of a metal material.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 may be made of oxygen-free plated copper.
  • the copper alloy can be formed of one of 0.3% BeCu, QMET, and CuFeP.
  • 0.3%BeCu is an alloy containing about 0.3wt% of Be and 0.4wt% of Co in Cu
  • QMET contains about 0.1wt% of Ag, about 0.7wt% of Cr, and about 0.08wt% of Si in Cu.
  • CuFeP is an alloy containing about 0.05 ⁇ 0.15wt% of Fe and about 0.025 ⁇ 0.04wt% of P in Cu.
  • the woven mesh 130 may be formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity.
  • the wick 140a uses a membrane wick formed by electroless plating on a nanofiber membrane.
  • the nanofiber membrane may be a polyvinylidene fluoride (PVDF) nanofiber membrane.
  • Electroless plating can be performed with metals having excellent thermal conductivity, such as copper and nickel.
  • metals having excellent thermal conductivity such as copper and nickel.
  • at least one or two or more of aluminum, silver, titanium, chromium, gold, carbon, iron, platinum, and graphite may be used.
  • the PVDF nanofiber membrane has a fine and uniform pore distribution with a fiber thickness of 0.2 ⁇ 0.3 ⁇ m.
  • the wick 140a is formed of a membrane wick formed by plating copper or nickel on the surface of the PVDF nanofiber membrane, the pore size can be adjusted while having the same thermal conductivity as the metal, so that the moving speed of the refrigerant can be accelerated.
  • Copper forming the lower plate 110 and the upper plate 120 has a high thermal conductivity, so the temperature rises faster than water and falls easily.
  • the amount of heat required to raise 1 gram of material is called specific heat. Water has a specific heat of 1 cal, while copper has a specific heat of only 0.09 cal.
  • Water filled in the inner space 101 of the lower plate 110 and the upper plate 120 sealed in a vacuum state causes a capillary phenomenon and a phase change between gas and liquid, and continuously circulates.
  • the lower plate 110 made of a copper material in contact with the AP is heated and quickly transfers the temperature to water. Water received heat from the lower plate 110 is heated and eventually vaporizes to become steam. Since the steam has a characteristic of moving at a low temperature, it moves to the condensing part by riding the wick 140a attached to the upper plate 120. The steam releases heat from the condensing part and changes phase to water, and the water falls to the lower plate 110 by gravity. The water that has fallen to the lower plate 110 moves back to the evaporation unit having a high temperature along the woven mesh 130 attached to the lower plate 110. As this process is automatically repeated, heat generation of the AP can be prevented.
  • the wick 140a is a membrane wick formed by plating copper or nickel on the surface of the PVDF nanofiber membrane, it is manufactured in a structure that accelerates moisture absorption by controlling the pore size to induce more rapid moisture absorption and movement to heat dissipation. You can increase the performance.
  • the wick 140a and the woven mesh 130 are spaced apart.
  • the wick 140a and the woven mesh 130 are spaced apart and a space is formed therebetween, so that the phase-changed vapor and water can move smoothly.
  • the refrigerant 150 is included in the internal space 101 by a volume ratio of 10 to 20% in consideration of an increase in the volume of the vapor due to the phase change.
  • At least one of the lower plate 110 and the upper plate 120 has ribs 111 and 121 protruding along the rim.
  • the ribs 111 and 121 are for forming an inner space 101 concave between the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the ribs 111 and 121 serve as a support for forming an inner space 101 between the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the ribs 111 and 121 may be formed by etching (etching) the lower plate 110 and the upper plate 120.
  • the rib 111 formed on the lower plate 110 allows the woven mesh 130 to be well seated therebetween.
  • the woven mesh 130 may be attached to the inner surface of the lower plate 110 with a volatile adhesive.
  • the volatile adhesive 135 may be melted during low temperature bonding of the lower plate 110 and the upper plate 120 to be described later to attach the woven mesh 130 to the inner surface of the lower plate 110 and be volatilized.
  • the upper plate 120 has a concave groove 123 recessed in the longitudinal direction on the inner surface, and a wick 140a is inserted into the concave groove 123 to be disposed.
  • the wick 140a is fitted and disposed in the concave groove 123, but may be attached to the concave groove 123 with a volatile adhesive, similar to the woven mesh 130.
  • the concave groove 123 may be formed by etching the upper plate 120.
  • a plurality of dots 125 protruding toward the lower plate 110 and contacting the woven mesh 130 are formed on the upper plate 120.
  • the dot 125 is disposed between the lower plate 110 and the upper plate 120 to secure the inner space 101 and serve as a support for preventing the inner space 101 from being crushed.
  • the dot 125 includes a first dot 125a and a second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a.
  • the dot 125 has a structure in which a plurality of first dots 125a and a plurality of second dots 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected.
  • the structure in which the first dot 125a and the second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected provides an internal space 101 sufficient to enclose the refrigerant 150 and increases rigidity.
  • the internal space 101 is prevented from being crushed due to a pressure difference with atmospheric pressure, and a wider flow path through which the refrigerant 150 moves is provided to increase heat dissipation efficiency.
  • the dot 125 is formed integrally with the upper plate 120.
  • the dots 125 are formed by photo-etching the upper plate 120. Photo etching can precisely form the dots 125 on the upper plate 120 having a very thin thickness.
  • the dots 125 are formed to have a relatively thick thickness compared to the thickness of the wick 140a so that the wick 140a and the woven mesh 130 are spaced apart from each other by a predetermined distance, and a space can be formed therebetween.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140a may have a thickness in the range of 50 to 150 ⁇ m.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140a may be formed to have a thickness of 100 ⁇ m, and the dots 125 may be formed to have a thickness of 150 ⁇ m.
  • the dot 125 may have a pillar shape having a circular cross section or a substantially truncated cone shape whose diameter gradually decreases toward the tip.
  • the first dot 125a may have a radius R of the widest cross-sectional portion of 260 ⁇ m
  • the second dot 125b may have a radius R of the widest cross-sectional portion of 170 ⁇ m.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are joined at a low temperature using the low temperature joining substrate 180 with the edges facing each other.
  • the low-temperature bonding substrate 180 may be formed as a sputtering lower plate 110 on the ribs 111 and 121 formed along the edges of the lower plate 110 or the upper plate 120. Alternatively, the low-temperature bonding substrate 180 may be formed on the entire surface of the lower plate 110 or the upper plate 120 by a sputtering method.
  • the rims of the lower plate 110 and the upper plate 120 are joined in the low-temperature bonding process, and the wick 140a is formed on the upper plate 120.
  • Is bonded to the inner surface of the woven mesh 130 may also have a function of bonding to the inner surface of the lower plate (110).
  • the low-temperature bonding substrate 180 melts the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 at a temperature of 200 to 300°C.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are in contact with each other by heating at 250° C., which is the brazing temperature of the low-temperature bonding substrate 180, to bond the edges.
  • the low-temperature bonding is for enabling the wick 140a to be applied with a non-metallic membrane wick. If the wick 140a is made of a membrane wick, there is an advantage that the pore size can be adjusted to a desired size, but the function of the wick is lost because the wick melts during high-temperature bonding due to a low melting temperature. Therefore, it is possible to apply a membrane wick capable of adjusting the pore size of the wick 140a only when low temperature bonding is possible.
  • the low-temperature bonding substrate 180 is formed of a sputtered thin film having a multilayer structure.
  • the multi-layered thin film is intended to improve bonding strength by compensating for insufficient performance.
  • the low-temperature bonding substrate 180 includes a Ti sputter layer 180a and Ti formed on one of the front surfaces of the lower plate 110 and the upper plate 120 or on one of the ribs 111 and 121 of the lower plate 110 and the upper plate 120. It includes a SnAg sputter layer 180b formed on the sputter layer 180a.
  • the multilayer structure of the Ti sputter layer 180a and the SnAg sputter layer 180b is a component that is brazed at a low temperature.
  • the SnAg sputter layer contains 95 to 98 wt% of Sn and 3 to 5 wt% of Ag.
  • the SnAg sputter layer is made of 97wt% Sn and 3wt% Ag.
  • the Ti sputter layer 180a may be formed to a thickness of 0.2 ⁇ m, and the SnAg sputter layer 180b may be formed to a thickness of 1 ⁇ m.
  • the thickness of each layer is designed in consideration of the coefficient of thermal expansion of each component, and when designing with the thickness of each layer, the bonding strength between the lower plate 110 and the upper plate 120 is increased.
  • SnAg is a low melting point metal and has good wettability with copper.
  • a Ti sputter layer 180a is formed on the ribs 111 of the lower plate 110 for surface modification after washing, since the base material must be cleaned before brazing for good bonding.
  • the Ti sputter layer 180a forms an intermetallic compound (CuTi) with Cu, and increases adhesion to the SnAg sputter layer 180b.
  • SnAg forms a Sn-Ag-Cu-based intermetallic compound to improve wettability and adhesion, thereby increasing bonding.
  • the lower plate 110 has a structure in which ribs 111 are formed along the rim.
  • the rib 111 is formed by photo-etching a portion of the lower plate 110 except for the edge.
  • the upper plate 120 has a rib 121 formed along the rim, and has a concave groove 123 in a predetermined area along the longitudinal direction at the center, and first dots 125a on both sides of the concave groove 123 ) And a second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected with each other.
  • a rib 121, a first dot 125a, and a second dot 125b are formed in the rib 121, the concave groove 123, the first dot 125a and the second dot 125b in the upper plate 120 It is formed by etching the rest of the part except the part to be processed by photo etching.
  • the concave groove 123 is formed with a deeper etching depth than other portions of the upper plate 120.
  • the wick 140a is fitted and fixed to the concave groove 123 of the upper plate 120, and the woven mesh 130 is fixed to the surface of the lower plate 110 except for the rib 121.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are joined by low-temperature brazing in a state where the ribs 111 and 121 are butted through the low-temperature bonding substrate 180.
  • the sheet-shaped heat pipe 100a has been described as an example in which ribs 111 and 121 are formed on the edges of the lower plate and the upper plate respectively, but the ribs 111 may be formed only on the edges of the lower plate 110 .
  • the method of manufacturing a sheet-type heat pipe includes the steps of forming a lower plate 110 having a rib 111 formed along an edge, and a concave groove 123 formed along the length direction.
  • Forming the upper plate 120 in which a plurality of dots 125 are formed on both sides of the mouth groove 123, placing the woven mesh 130 on the inner surface of the lower plate 110, and the concave groove of the upper plate 120 It includes the step of disposing the wick on 123, and performing low-temperature brazing so that the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 are sealed and bonded.
  • the lower plate 110 and the upper plate 120 are formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity.
  • the woven mesh 130 is formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity.
  • the wick 140a is formed of a PVDF nanofiber membrane to adjust the pore size, and the surface is electrolessly plated with copper or nickel to have electrical conductivity and thermal conductivity.
  • a volatile adhesive 135 is disposed between the inner surface of the lower plate 110 and the woven mesh 130.
  • the volatile adhesive 135 may be melted in the process of performing low-temperature brazing to attach the woven mesh 130 to the inner surface of the lower plate 110.
  • the volatile adhesive 135 may be a ceramic bond that is volatilized at about 200°C.
  • the ribs 111 are formed by photo-etching the lower plate 110.
  • the concave groove 123 and the dot 125 are the upper plate 120 ) Is formed by photo-etching.
  • the step of performing low-temperature brazing to seal the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 may include forming a low-temperature bonding base material 180 on the edge of the lower plate 110 or the upper plate 120, or A low-temperature bonding substrate 180 is formed on the front surface of the upper plate 120, and heat-bonded at a temperature of 200 to 300°C.
  • low temperature brazing is carried out at a temperature of 250°C.
  • the low-temperature bonding substrate 180 includes a Ti sputter layer 180a and Ti sputter formed by sputtering along one or more front surfaces of the lower plate 110 and the upper plate 120 or along one or more edges of the lower plate 110 and the upper plate 120. It includes a SnAg sputtered layer 180b formed by sputtering on the top of the layer 180a.
  • the sheet-shaped heat pipe 100a includes an inlet 170. After the low-temperature brazing step, the refrigerant 150 is injected into the inlet 170 and the inlet 170 is sealed. The refrigerant 150 is injected while removing the vacuum in the internal space 101. The refrigerant 150 uses water having a higher specific heat than copper. The refrigerant 150 may be injected into the internal space 101 to be included in a volume ratio of 10 to 20%.
  • the sheet-shaped heat pipe 100a according to the second embodiment is manufactured with four parts: the lower plate 110, the upper plate 120, the woven mesh 130, and the wick 140a.
  • Sheet-shaped heat pipe (100a) is formed by bonding the edges of the lower plate (110) and the upper plate (120) to form an inner space 101 therebetween, and a woven mesh (130) and a wick (140a) in the inner space (101). And the refrigerant 150 is vacuum-sealed.
  • the lower plate 110, the upper plate 120, and the woven mesh 130 are formed of copper (Cu) having high thermal conductivity, and the wick 140a applies a membrane wick capable of adjusting the pore size, and the refrigerant 150 Uses water, which has a lower specific heat than copper.
  • the woven mesh 130 can secure a space through which a liquid can flow with high thermal conductivity, thereby enabling rapid liquid diffusion, and the wick 140a is a denser structure with thermal conductivity to rapidly vaporize the vapor. Since it absorbs and moves quickly, the refrigerant movement through phase change can be made wider and faster, thereby increasing heat dissipation efficiency.
  • the sheet-shaped heat pipe 100a has a structure in which a plurality of dots 125 protruding toward the lower plate 110 and contacting the woven mesh 130 are formed on the upper plate 120. Since the dot 125 is disposed between the lower plate 110 and the upper plate 120 to serve as a support to prevent the internal space 101 from being crushed, the refrigerant can move more smoothly, thereby contributing to increasing heat dissipation efficiency. .
  • the process can be simplified. And it is possible to manufacture a thin sheet-shaped heat pipe (100a) in units of ⁇ m.
  • the edges of the lower plate 110 and the upper plate 120 are joined by low-temperature brazing via a low-temperature bonding base material 180.
  • Low-temperature brazing is possible by a low-temperature bonding substrate 180 including a Ti sputter layer 180a and a SnAg sputter layer 180b formed by sputtering on an upper portion of the Ti sputter layer 180a.
  • This low-temperature bonding substrate 180 can seal and bond the lower plate 110 and the upper plate 120, which are thin in thickness in units of ⁇ m, evenly at a low temperature without a difference in height of the internal components, and accordingly, injected into the inner space 101 Fast movement of the refrigerant 150 is possible and leakage is prevented, so that a sheet-type heat pipe having excellent heat dissipation performance can be manufactured.
  • the sheet-shaped heat pipe 100b includes a lower plate 110b, an upper plate 120b, a lower wick 130b, an upper wick 140b, and a refrigerant 150. .
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are positioned so as to face each other, and the edges are sealed and bonded to form an inner space 101 between the facing inner surfaces.
  • a lower wick 130b and an upper wick 140b for inducing rapid liquid diffusion and rapid vapor movement in the internal space 101 are disposed, and a refrigerant 150 having heat transfer characteristics due to a phase change is vacuum-sealed.
  • the refrigerant 150 may be made of water.
  • the sheet-shaped heat pipe 100b includes an inlet 170 for injecting a refrigerant.
  • the inlet 170 is sealed after the refrigerant is injected.
  • the inner space 101 is sealed with a vacuum, and a refrigerant is injected while removing the vacuum of the inner space 101.
  • the phase change of the refrigerant 150 proceeds at a temperature lower than atmospheric pressure, thereby increasing heat dissipation efficiency.
  • the refrigerant 150 may be included in the internal space 101 by a volume ratio of about 10 to 20%.
  • the heat source may be an electronic component such as an AP or an antenna chip.
  • the sheet-shaped heat pipe 100b may be divided into an evaporation unit that absorbs a heat source, a connection unit that transfers the absorbed heat in a direction opposite to the heat source, and a condensation unit that releases the transferred heat.
  • a portion where the heat source is in contact corresponds to the evaporation portion
  • the opposite side of the evaporation portion corresponds to the condensation portion
  • the portion connecting the evaporation portion and the condensation portion corresponds to the connection portion.
  • the evaporation part, the connection part, and the condensing part are only separated by boundaries in the drawings for convenience of description, and the boundaries are not clear.
  • the lower wick 130b is attached to the inner surface of the lower plate 110b.
  • the lower wick 130b is for fast and liquid diffusion over a large area. When the liquid diffuses over a large area, it vaporizes well.
  • the lower wick 130b is attached to the entire inner surface of the lower plate 110b except for the rim. Since the sheet-shaped heat pipe 100b needs to have a space in which the liquid flows, a lower wick 130b, which is a shape capable of providing a space in which the liquid moves, is attached to the inner surface of the lower plate 110b.
  • the lower wick 130b is a membrane wick formed by electroless plating on a nanofiber membrane, and a passage through which a liquid flows may be formed by adjusting the pore size.
  • the upper wick 140b is attached to the inner surface of the upper plate 120b.
  • the upper wick 140b causes a capillary phenomenon and is for rapid vapor movement.
  • the upper wick 140b is attached to the inner surface of the upper plate 120b in the longitudinal direction.
  • the upper wick 140b causes a capillary phenomenon to induce rapid vapor absorption and movement. When a capillary phenomenon occurs, the vapor moves quickly and cools quickly.
  • the upper wick 140b has a fabric shape in which the weft and warp threads are twisted.
  • the upper wick 140b is also referred to as a braided thread skein. Because the braided irradiation moves in a state containing moisture, the movement of the vapor is fast.
  • the upper wick 140b is a membrane wick formed by electroless plating on a nanofiber membrane, and can form a dense structure like a braided thread by adjusting the pore size.
  • the lower wick 130b has a large pore size and is manufactured to allow liquid to flow, and the upper wick 140b is manufactured with a small pore size so as to absorb and move the vapor, and is compact and dense.
  • the lower wick 130b enables rapid liquid diffusion because large pores can secure a space to move the liquid.
  • the upper wick 140b absorbs and moves the steam, its compact shape without space due to its small pores absorbs the steam quickly and makes the movement of the steam wider and faster.
  • the lower wick 130b may have a wire diameter of about 50 ⁇ m and pores of about 80 ⁇ m. The pores provide space for water to flow.
  • the upper wick 140b may have a wire diameter of about 20 ⁇ m. Since the upper wick 140b moves by absorbing vapor, the wire diameter is smaller than that of the lower wick 130b and does not provide a space through which water can flow.
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are formed of a polymer-based material.
  • Polymer-based materials increase thermal conductivity by mixing a ceramic filler with a low-k polymer. It is preferable that the ceramic filler is boron nitride.
  • the low dielectric constant polymer may be one of low dielectric constant polypropylene (PP) and polyethylene (PE). Polyimide (PI) is not preferable because of its high dielectric constant.
  • the upper plate 120b and the lower plate 110b are formed by mixing polypropylene (PP) with boron nitride as a ceramic filler.
  • PP polypropylene
  • boron nitride increases the thermal conductivity to increase heat dissipation efficiency.
  • graphite or zirconia may be mixed, but graphite and zirconia are not preferable because they have a high dielectric constant and a large signal loss.
  • the lower wick 130b and the upper wick 140b use a membrane wick formed by electroless plating on a nanofiber membrane.
  • the nanofiber membrane may be a polyvinylidene fluoride (PVDF) nanofiber membrane.
  • Electroless plating can be performed with metals having excellent thermal conductivity, such as copper and nickel.
  • the PVDF nanofiber membrane has a thin fiber thickness and a uniform pore distribution.
  • the pore size can be adjusted while having the same thermal conductivity as the metal, so that the moving speed of the refrigerant can be accelerated. .
  • Water filled in the inner space 101 of the lower plate 110b and the upper plate 120b sealed in a vacuum state causes a capillary phenomenon and a phase change between gas-liquid and continuously circulates.
  • the lower plate 110b in contact with the AP is heated and quickly transfers the temperature to the water.
  • Water received heat from the lower plate 110b is heated and eventually vaporizes to become steam.
  • the steam has a characteristic of moving at a low temperature, it moves to the condensing part by riding the upper wick 140b attached to the upper plate 120b.
  • the steam releases heat from the condensing part and changes phase to water, and the water falls to the lower plate 110b by gravity.
  • the water that has fallen to the lower plate 110b moves to the evaporation unit having a high temperature along the lower wick 130b attached to the lower plate 110b. As this process is automatically repeated, heat generation of the AP can be prevented.
  • the lower wick 130b and the upper wick 140b are membrane wicks formed by plating copper or nickel on the surface of the PVDF nanofiber membrane. It can increase heat dissipation performance by inducing absorption and movement.
  • the upper wick 140b and the lower wick 130b are spaced apart.
  • the upper wick 140b and the lower wick 130b are spaced apart from each other, and a space is formed therebetween, so that the phase-changed vapor and water can move smoothly.
  • the refrigerant 150 may be included in the internal space 101 by a volume ratio of 10 to 20% in consideration of an increase in the volume of the vapor according to the phase change.
  • At least one of the lower plate 110b and the upper plate 120b has ribs 111 and 121 protruding along the rim.
  • the ribs 111 and 121 are for forming an inner space 101 concave between the lower plate 110b and the upper plate 120b.
  • the ribs 111 and 121 serve as a support for forming an inner space 101 between the lower plate 110b and the upper plate 120b.
  • the ribs 111 and 121 may integrally form the lower plate 110b and the upper plate 120b during injection molding.
  • the ribs 111 formed on the lower plate 110b allow the lower wick 130b to be well seated therebetween.
  • the lower wick 130b may be attached to the inner surface of the lower plate 110b with a volatile adhesive.
  • the volatile adhesive 135 may be melted during low-temperature bonding of the lower plate 110b and the upper plate 120b, which will be described later, to attach the lower wick 130b to the inner surface of the lower plate 110b and be volatilized.
  • the upper plate 120b has a concave groove 123 recessed in the longitudinal direction on the inner surface, and an upper wick 140b is inserted into the concave groove 123 to be disposed.
  • the upper wick 140b is fitted and disposed in the concave groove 123, but may be attached to the concave groove 123 with a volatile adhesive like the lower wick 130b.
  • the concave groove 123 may be integrally formed during injection molding of the upper plate 120b.
  • a plurality of dots 125 protruding toward the lower plate 110b and contacting the lower wick 130b are formed on the upper plate 120b.
  • the dot 125 is disposed between the lower plate 110b and the upper plate 120b to secure the inner space 101 and serve as a support for preventing the inner space 101 from being crushed.
  • the dot 125 includes a first dot 125a and a second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a.
  • the dot 125 has a structure in which a plurality of first dots 125a and a plurality of second dots 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected.
  • the structure in which the first dot 125a and the second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected provides an internal space 101 sufficient to enclose the refrigerant 150 and increases rigidity.
  • the internal space 101 is prevented from being crushed due to a pressure difference with atmospheric pressure, and a wider flow path through which the refrigerant 150 moves is provided to increase heat dissipation efficiency.
  • the dot 125 is formed integrally with the upper plate 120b.
  • the dots 125 are integrally formed during injection molding of the upper plate 120b. Injection molding can precisely form the dots 125 on the upper plate 120b having a very thin thickness.
  • the dots 125 are formed to have a relatively thick thickness compared to the thickness of the upper wick 140b so that the upper wick 140b and the lower wick 130b are spaced apart by a predetermined distance and a space is formed therebetween.
  • the lower plate 110b, the upper plate 120b, the lower wick 130b, and the upper wick 140b may have a thickness in the range of 50 to 150 ⁇ m.
  • the lower plate 110b, the upper plate 120b, the lower wick 130b, and the upper wick 140b may be formed to have a thickness of 100 ⁇ m, and the dots 125 may be formed to have a thickness of 150 ⁇ m.
  • the dot 125 may have a pillar shape having a circular cross section or a substantially truncated cone shape whose diameter gradually decreases toward the tip.
  • the first dot 125a may have a radius R of the widest cross-sectional portion of 260 ⁇ m
  • the second dot 125b may have a radius R of the widest cross-sectional portion of 170 ⁇ m.
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are joined at a low temperature using a low-temperature bonding base material 180 with the edges facing each other.
  • the low-temperature bonding substrate 180 may be formed by sputtering on the ribs 111 and 121 formed along the edges of the lower plate 110b or the upper plate 120b. Alternatively, the low-temperature bonding substrate 180 may be formed on the entire surface of the lower plate 110b or the upper plate 120b by sputtering.
  • the rims of the lower plate 110b and the upper plate 120b are joined in the low-temperature bonding process, and the upper wick 140b is formed on the upper plate ( It is bonded to the inner surface of 120b) and may have a function of bonding the lower wick 130b to the inner surface of the lower plate 110b.
  • the low-temperature bonding substrate 180 melts the edges of the lower plate 110b and the upper plate 120b at a temperature of 200 to 300°C.
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are in contact with each other by heating at 250° C., which is the brazing temperature of the low-temperature bonding substrate 180, to bond the edges.
  • Low-temperature bonding allows the lower plate 110b and the upper plate 120b to be formed of a polymer-based material.
  • low-temperature bonding enables the application of a membrane wick, not metal, to the lower wick 130b and the upper wick 140b.
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are formed of a polymer-based material having a low dielectric constant with increased thermal conductivity, it is possible to manufacture a sheet-type heat pipe that does not affect antenna characteristics by preventing signal loss in 5G, but the lower plate 110b ) And the upper plate 120b have a low melting temperature, so low-temperature bonding should be possible.
  • the pore size can be adjusted to a desired size, but the wick's function is lost because the wick melts during high-temperature bonding due to a low melting temperature. Therefore, when low-temperature bonding is possible, the upper wick 140b can be manufactured as a membrane wick capable of adjusting the pore size and applied to the sheet-type heat pipe 100b.
  • the low-temperature bonding substrate 180 is formed of a sputtered thin film having a multilayer structure.
  • the multi-layered thin film is intended to improve bonding strength by compensating for insufficient performance.
  • the low-temperature bonding substrate 180 is a Ti sputter layer 180a formed on the front surface of the lower plate 110b or the upper plate 120b or on one of the ribs 111 and 121, and the SnAg sputter formed on the top of the Ti sputter layer 180a.
  • the multilayer structure of the Ti sputter layer 180a and the SnAg sputter layer 180b is a component that is brazed at a low temperature.
  • the SnAg sputter layer contains 95 to 98 wt% of Sn and 3 to 5 wt% of Ag.
  • the SnAg sputter layer is made of 97wt% Sn and 3wt% Ag.
  • the Ti sputter layer 180a may be formed to a thickness of 0.2 ⁇ m, and the SnAg sputter layer 180b may be formed to a thickness of 1 ⁇ m.
  • the thickness of each layer is designed in consideration of the coefficient of thermal expansion of each component, and when designing with the thickness of each layer, the bonding strength between the lower plate 110b and the upper plate 120b is increased.
  • SnAg is a low melting point metal and has good wettability with copper.
  • the Ti sputter layer 180a is formed on the front surface of the lower plate 110b or on the ribs 111 for surface modification after washing.
  • the Ti sputter layer 180a forms an intermetallic compound (CuTi) with Cu, and increases adhesion with the SnAg sputter layer 180b.
  • SnAg forms a Sn-Ag-Cu-based intermetallic compound to improve wettability and adhesion, thereby increasing bonding.
  • the lower plate 110b has a structure in which ribs 111 are formed along the rim.
  • the rib 111 is integrally formed during injection molding of the lower plate 110b.
  • the upper plate 120b has a rib 121 formed along the rim, a concave groove 123 is formed in a predetermined area along the longitudinal direction in the center, and first dots 125a on both sides of the concave groove 123 as a reference. ) And a second dot 125b having a diameter smaller than that of the first dot 125a are intersected with each other.
  • the rib 121, the concave groove 123, the first dot 125a and the second dot 125b are integrally formed during injection molding of the upper plate 120b.
  • the concave groove 123 is formed to be concave more than other portions of the upper plate 120b.
  • the upper wick 140b is fitted and fixed to the concave groove 123 of the upper plate 120b, and the lower wick 130b is fixed to the surface of the lower plate 110b except for the rib 121.
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are joined by low-temperature brazing in a state in which the ribs 111 and 121 are butted through the low-temperature bonding base material 180.
  • the rib 111 may be formed only on the edge of the lower plate 110b.
  • the method of manufacturing a sheet-type heat pipe includes forming a lower plate 110b having a rib 111 formed along the rim, and forming a concave groove 123 along the length direction.
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are formed of a polymer-based material having a low dielectric constant with improved thermal conductivity.
  • the upper plate 120b and the lower plate 110b are formed by mixing polypropylene (PP) with boron nitride as a ceramic filler.
  • the lower wick 130b and the upper wick 140b are formed of a PVDF nanofiber membrane to adjust the pore size, and the surfaces are electrolessly plated with copper or nickel to have electrical conductivity and thermal conductivity.
  • a volatile adhesive 135 is disposed between the inner surface of the lower plate 110b and the lower wick 130b, and the volatile adhesive 135 is subjected to low-temperature brazing. It is melted in the process of performing, so that the lower wick 130b may be attached to the inner surface of the lower plate 110b.
  • the volatile adhesive 135 may be a ceramic bond that is volatilized at about 200°C.
  • the ribs 111 are integrally formed during injection molding of the lower plate 110b.
  • the concave groove 123 and the dot 125 are formed on the upper plate 120b. ) Is integrally formed during injection molding.
  • the step of performing low-temperature brazing to seal the edges of the lower plate 110b and the upper plate 120b may include forming a low-temperature bonding base material 180 on the edge of the lower plate 110b or the upper plate 120b, or A low-temperature bonding substrate 180 is formed on the front surface of the upper plate 120b, and heat-bonded at a temperature of 200 to 300°C.
  • low-temperature brazing is carried out at a temperature of 250°C.
  • the low-temperature bonding substrate 180 includes a Ti sputter layer 180a formed by sputtering along the front surface or rim of the lower plate 110b or the upper plate 120b, and SnAg formed by sputtering on the top of the Ti sputter layer 180a. It includes a sputter layer 180b.
  • the sheet-shaped heat pipe 100b includes an inlet 170.
  • the refrigerant 150 is injected into the inlet 170 and the inlet 170 is sealed.
  • the refrigerant 150 is injected while removing the vacuum in the internal space 101.
  • the refrigerant 150 uses water having high specific heat.
  • the refrigerant 150 may be injected into the internal space 101 to be included in a volume ratio of 10 to 20%.
  • the sheet-shaped heat pipe 100b according to the third embodiment is manufactured with four components: a lower plate 110b, an upper plate 120b, a lower wick 130b, and an upper wick 140b.
  • the sheet-shaped heat pipe 100b bonds the edges of the lower plate 110b and the upper plate 120b to form an inner space 101 therebetween, and a lower wick 130b and an upper wick 140b in the inner space 101 And the refrigerant 150 is vacuum-sealed.
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b are formed of a polymer-based material having a low dielectric constant with increased thermal conductivity, and the lower wick 130b and the upper wick 140b apply a membrane wick capable of adjusting the pore size, As the refrigerant 150, water with low specific heat is used.
  • the lower wick 130b can secure a space through which liquid can flow along with high thermal conductivity by adjusting the pore size, thereby enabling rapid liquid diffusion, and the upper wick 140b has thermal conductivity and thermal conductivity by adjusting the pore size.
  • a more compact structure can be formed, so that the vapor can be quickly absorbed and moved quickly, so the movement of the refrigerant through the phase change can be made wider and faster to increase heat dissipation efficiency.
  • the sheet-shaped heat pipe 100b has a structure in which a plurality of dots 125 protruding toward the lower plate 110b and contacting the lower wick 130b are formed on the upper plate 120b. Since the dot 125 is disposed between the lower plate 110b and the upper plate 120b and serves as a support for preventing the internal space 101 from being crushed, it can contribute to increase the heat dissipation efficiency by smoothing the movement of the refrigerant. .
  • the lower plate 110b and the upper plate 120b have ribs 111 and 121 formed on the edges to secure a space in which the lower wick 130b and the upper wick 140b will be placed, and dot on the upper plate 120b.
  • Forming 125 not only prevents the internal space 101 from being crushed, but also simplifies the process because the ribs 111 and 121 and the dots 125 are integrally formed during injection molding of the lower plate 110b and the upper plate 120b. It is possible to manufacture a thin sheet-type heat pipe 100b in units of ⁇ m.
  • the edges of the lower plate 110b and the upper plate 120b are joined by low temperature brazing through the low temperature bonding substrate 180.
  • Low-temperature brazing is possible by a low-temperature bonding substrate 180 including a Ti sputter layer 180a and a SnAg sputter layer 180b formed by sputtering on an upper portion of the Ti sputter layer 180a.
  • the low-temperature bonding substrate 180 has a thin thickness in units of ⁇ m, and the lower plate 110b and the upper plate 120b, which are polymer-based materials, can be uniformly sealed and bonded at a low temperature without a difference in height of the internal components, and accordingly, the inner space 101 ) It is possible to quickly move the refrigerant 150 injected into the) and prevent leakage, so that a sheet-type heat pipe having excellent heat dissipation performance can be manufactured.
  • the sheet-shaped heat pipe 100c includes a lower plate 110c, an upper plate 120c, a gasket 190, a wick 140c, and a refrigerant 150.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c are positioned so as to face each other, and the edges are sealed and bonded through the gasket 190 to form an inner space 101 between the facing inner surfaces.
  • a wick 140c for inducing rapid liquid diffusion and rapid vapor movement is disposed in the inner space 101, and a refrigerant 150 having heat transfer characteristics due to a phase change is vacuum-sealed.
  • the refrigerant 150 may be made of water.
  • the sheet-shaped heat pipe 100c includes an inlet 170 for injecting a refrigerant.
  • the inlet 170 is sealed after the refrigerant is injected.
  • the internal space 101 is sealed with a vacuum, and a refrigerant is injected while removing the vacuum of the internal space 101.
  • the phase change of the refrigerant 150 proceeds at a temperature lower than atmospheric pressure, thereby increasing heat dissipation efficiency.
  • the refrigerant 150 may be included in the internal space 101 by a volume ratio of about 10 to 20%.
  • the lower plate 110c has one side of the lower surface in contact with the heat source, and the upper plate 120c is disposed so as to overlap each other on the upper part of the lower plate 110c.
  • the gasket 190 is bonded to form an inner space 101 between the lower plate 110c and the upper plate 120c so that one surface is sealed with the rim of the lower plate 110c, and the opposite surface is sealed with the rim of the upper plate 120c.
  • the heat source may be an AP or an antenna chip.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c are formed in a flat plate shape.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c may be formed of a metal material.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c may be formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity. If the lower plate 110c and the upper plate 120c are formed of a metal material, there is an advantage in securing strength and thermal conductivity.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c may be formed of a polymer-based material.
  • the polymer-based material is a mixture of a low-k polymer and a ceramic filler to increase thermal conductivity.
  • the ceramic filler may be boron nitride.
  • the low dielectric constant polymer may be one of low dielectric constant polypropylene (PP) and polyethylene (PE).
  • the gasket 190 is for forming an inner space therebetween by using the upper plate 120c and the lower plate 110c having a flat plate shape.
  • an inner space 101 is formed between the lower plate 110c and the upper plate 120c by using the gasket 190.
  • the gasket 190 bonds the edges of the upper plate 120c and the lower plate 110c
  • the gasket 190 may be formed in a shape corresponding to the edges of the upper plate 120c and the lower plate 110c.
  • the gasket 190 may be formed in a square shape with an empty center.
  • the gasket 190 may be formed in a shape in which a reinforcing part 191 is formed at a predetermined interval in an inner empty space having a rectangular shape.
  • the reinforcing part 191 is a support for securing the inner space 101 between the lower plate 110c and the upper plate 120c instead of the dots described in the first to fourth embodiments and preventing the inner space 101 from being crushed. Plays a role.
  • the structure of the gasket 190 provided with the reinforcing part 191 provides an internal space 101 sufficient to enclose the refrigerant 150, and increases rigidity to prevent the internal space 101 from being crushed due to a pressure difference from atmospheric pressure. In addition, it is possible to increase heat dissipation efficiency by providing a wider passage through which the refrigerant 150 moves.
  • the gasket 190 may be formed of a metal material.
  • the gasket 190 may be formed of a polymer-based material.
  • the gasket 190 may be formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity, and may be formed of a polymer-based material in which thermal conductivity is increased by mixing a ceramic filler with a low dielectric constant polymer.
  • a wick 140c is disposed inside the gasket 190.
  • the gasket 190 may have a step that can support the wick 140c.
  • the wick 140c may include a nonwoven fabric 141 and membrane wicks 142 and 143 disposed above and below the nonwoven fabric 141.
  • the nonwoven fabric 141 may be formed of nanofibers.
  • the nonwoven fabric 141 may be formed by electroless plating on nanofibers to increase thermal conductivity.
  • Membrane wicks 142 and 143 disposed above and below the nonwoven fabric 141 may be formed by electroless plating on a PVDF (Polyvinylidene Fluoride) nanofiber membrane. Electroless plating can be performed with metals having excellent thermal conductivity, such as copper and nickel. In addition to the electroless plating, at least one or two or more of aluminum, silver, titanium, chromium, gold, carbon, iron, platinum, and graphite may be used.
  • the PVDF nanofiber membrane has a fine and uniform pore distribution with a fiber thickness of 0.2 ⁇ 0.3 ⁇ m.
  • the membrane wicks 142 and 143 are formed of a membrane wick formed by plating copper or nickel on the surface of the PVDF nanofiber membrane, the pore size can be adjusted while having the same thermal conductivity as the metal, thereby increasing the speed of refrigerant movement. I can.
  • the membrane wick 142 disposed below the nonwoven fabric 141 and the membrane wick 143 disposed above the nonwoven fabric 141 adjust the pore size to enable rapid diffusion of liquid and rapid movement and diffusion of vapor. I can.
  • the pore size of the membrane wick 142 disposed below the nonwoven fabric 141 may be larger than the pore size of the membrane wick 143 disposed above the nonwoven fabric 141.
  • the membrane wick 142 disposed under the nonwoven fabric 141 has a large pore size to provide a space for the liquid to move, and the membrane wick 143 disposed above the nonwoven fabric 141 minimizes the pores. It is formed in a dense structure and can be manufactured to enable rapid movement of steam through rapid absorption of steam.
  • Membrane wicks 142 and 143 cause a capillary phenomenon, allowing the vapor to move quickly and spread widely, thereby causing rapid cooling.
  • the gasket 190 and the wick 140c form an inner space 101 between the lower plate 110c and the upper plate 120c and serve as a support for preventing crushing.
  • the membrane wicks 142 and 143 are formed by plating copper or nickel on the surface of the PVDF nanofiber membrane, they are manufactured in a structure that accelerates moisture absorption by controlling the pore size to induce more rapid moisture absorption and movement to heat dissipation. You can increase the performance.
  • the gasket 190 may be formed in a square shape with an empty center.
  • the gaskets 190 ′ and 190 ′′ may be formed in a shape in which the reinforcing portions 191 are formed at predetermined intervals in a rectangular empty space.
  • the reinforcing part 191 is composed of two or more straight reinforcing ribs, one end of which is fixed to a square-shaped border located on the opposite side of the inlet 170, and the opposite end of the reinforcing part 191 Can be.
  • the reinforcement part 191 is one or more reinforcement with one end fixed to the square-shaped rim located on the opposite side of the inlet 170, and the opposite end being spaced apart from the inlet 170
  • the flesh (191a) and one end is fixed to the square-shaped border adjacent to the inlet 170, and the opposite end includes one or more reinforcing ribs (191b) positioned to be spaced apart from the square-shaped border located on the opposite side of the inlet 170.
  • the two types of reinforcing ribs 191a and 191b form a zigzag-shaped flow path in the width direction, so that they do not affect the longitudinal movement of the refrigerant and serve as a support for preventing the internal space 101 from being crushed.
  • the wick 140c When forming the reinforcing part 191 on the gasket 190, the wick 140c may be disposed in a space between the reinforcing ribs 191a and the reinforcing ribs 191b.
  • the refrigerant 150 may be included in the internal space 101 by a volume ratio of 10 to 20% in consideration of an increase in the volume of the vapor according to the phase change.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c are bonded at a low temperature using a low-temperature bonding substrate 180 with the gasket 190 interposed therebetween and the edges are abutted.
  • the low-temperature bonding substrate 180 seals one surface of the gasket 190 to the lower plate 110c and seals the opposite surface to the upper plate 120c.
  • the low-temperature bonding substrate 180 may be formed on the front surface of the lower plate 110c and the upper plate 120c, or may be formed on the other surface opposite to one surface of the gasket 190.
  • the edges of the lower plate 110c and the upper plate 120c are bonded to one side and the other side of the gasket 190 in the low-temperature bonding process.
  • the membrane wick 143 on the upper portion of the nonwoven fabric 141 is bonded to the inner surface of the upper plate 120c, and the membrane wick 142 at the lower portion of the nonwoven fabric 141 is bonded to the inner surface of the lower plate 110c. I can.
  • the low-temperature bonding substrate 180 is formed on the other surface opposite to the one surface of the gasket 190 by sputtering. The reason is that since the gasket 190 supports the wick 140c, it is not necessary to form the low-temperature bonding substrate 180 on the front surfaces of the lower plate 110c and the upper plate 120c.
  • the low-temperature bonding substrate 180 is melted at a temperature of 200 to 300°C to bond the edges of the lower plate 110c and the upper plate 120c to one side and the other side of the gasket 190.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c are joined with the gasket 190 by heating at 250° C., which is the brazing temperature of the low-temperature bonding base material 180, with the gasket 190 interposed therebetween.
  • the low-temperature bonding is for enabling the wick 140c to be applied to the structure of the non-woven fabric 141 and the membrane wicks 142 and 143, which are not metal. If the wick 140c is fabricated in the structure of the nonwoven fabric 141 and the membrane wicks 142 and 143, there is an advantage that the support role and pore size can be adjusted to a desired size, but the melting temperature is low and the wick melts during high temperature bonding. Will lose its function. Therefore, when low-temperature bonding is possible, the wick 140c can be applied as a structure of a nonwoven fabric 141 and membrane wicks 142 and 143 capable of adjusting the support function and pore size.
  • the low-temperature bonding substrate 180 is formed of a sputtered thin film having a multilayer structure.
  • the multi-layered thin film is intended to improve bonding strength by compensating for insufficient performance.
  • the low-temperature bonding substrate 180 includes a Ti sputter layer 180a formed on the front surface of the lower plate 110c and the upper plate 120c, or on one and the other surface of the gasket 190, and a SnAg sputter formed on the top of the Ti sputter layer 180a.
  • the multilayer structure of the Ti sputter layer 180a and the SnAg sputter layer 180b is a component that is brazed at a low temperature.
  • the SnAg sputter layer contains 95 to 98 wt% of Sn and 3 to 5 wt% of Ag.
  • the SnAg sputter layer is made of 97wt% Sn and 3wt% Ag.
  • the Ti sputter layer 180a may be formed to a thickness of 0.2 ⁇ m, and the SnAg sputter layer 180b may be formed to a thickness of 1 ⁇ m.
  • the thickness of each layer is designed in consideration of the coefficient of thermal expansion of each component, and when designing with the thickness of each layer, the bonding strength between the lower plate 110c and the upper plate 120c is increased.
  • SnAg is a low melting point metal and has good wettability with copper.
  • a Ti sputter layer 180a is formed on the ribs 111 of the lower plate 110c for surface modification after washing, since the base material must be cleaned before brazing for good bonding.
  • the Ti sputter layer 180a forms an intermetallic compound (CuTi) with Cu, and increases adhesion to the SnAg sputter layer 180b.
  • SnAg forms a Sn-Ag-Cu-based intermetallic compound to improve wettability and adhesion, thereby increasing bonding.
  • the manufacturing method of the sheet-shaped heat pipe includes the steps of preparing a lower plate 110c and an upper plate 120c formed in the same size and in a flat plate shape, and a lower plate 110c to form an internal space between the lower plate 110c and the upper plate 120c. ) And arranging the gasket 190 on the edge between the upper plate 120c, and performing low-temperature brazing so that the lower plate and the upper plate 120c are sealed and bonded through the gasket 190.
  • the lower plate 110c and the upper plate 120c may be formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity. Alternatively, the lower plate 110c and the upper plate 120c may be formed of a polymer-based material.
  • the gasket 190 may be formed of copper (Cu) or a copper alloy having high thermal conductivity. Alternatively, the gasket 190 may be formed of a polymer-based material.
  • the polymer-based material may be one in which a low dielectric constant polymer is mixed with boron nitride to increase thermal conductivity.
  • the low dielectric constant polymer may be one of low dielectric constant polypropylene (PP) and polyethylene (PE).
  • Low-temperature brazing can be performed at 200 to 300°C.
  • It includes a low-temperature bonding base material 180 formed on the front surface of the lower plate 110c and the upper plate 120c for low-temperature brazing, or formed on the other surface opposite to one surface of the gasket 190.
  • the low-temperature bonding substrate 180 is formed on the front surface of the lower plate 110c and the upper plate 120c, and heat-bonded at a temperature of 200 to 300°C.
  • low temperature brazing is carried out at a temperature of 250°C.
  • the low-temperature bonding substrate 180 includes a Ti sputter layer 180a formed by sputtering on the front surface of the lower plate 110c and the upper plate 120c, and a SnAg sputter layer 180b formed by sputtering on the top of the Ti sputter layer 180a. ).
  • the refrigerant 150 is injected into the inlet 170 and the inlet 170 is sealed.
  • the refrigerant 150 is injected while removing the vacuum in the inner space 101.
  • the refrigerant 150 may use water.
  • the refrigerant 150 may be injected into the internal space 101 to be included in a volume ratio of 10 to 20%.
  • the sheet-shaped heat pipe 100c according to the fourth embodiment is manufactured with four parts: a lower plate 110c, an upper plate 120c, a gasket 190, and a wick 140c.
  • the sheet-shaped heat pipe 100c forms an inner space 101 between the edges of the lower plate 110c and the upper plate 120c through a gasket 190, and a wick 140c is formed therebetween. And the refrigerant 150 is vacuum-sealed.
  • Membrane wicks 142 and 143 capable of adjusting pore sizes are applied to the upper and lower portions of the nonwoven fabric 141 as the wick 140c, and the refrigerant 150 uses water.
  • the gasket 190 and the wick 140c secure an inner space 101 through which the refrigerant can move between the lower plate 110c and the upper plate 120c and prevent the inner space 101 from being crushed. It serves as a support.
  • the membrane wick 142 disposed under the nonwoven fabric 141 can secure a space through which liquid can flow with high thermal conductivity, enabling rapid liquid diffusion, and the membrane wick 143 disposed on the nonwoven fabric 143 ) Has a denser structure along with thermal conductivity, so it absorbs steam quickly and moves quickly, so that the refrigerant movement through phase change is wider and faster, thereby increasing heat dissipation efficiency.
  • the gasket 190 secures a space in which the wick 140c is disposed between the lower plate 110c and the upper plate 120c, it is necessary to form a structure having a groove in the lower plate 110c and the upper plate 120c. No, it can be used in a flat plate shape. Accordingly, it is possible to simplify the process and to manufacture the sheet-type heat pipe 100c having a thin thickness in units of ⁇ m.
  • the edges of the lower plate 110c and the upper plate 120c are bonded to the gasket 190 by low-temperature brazing through a low-temperature bonding base material 180.
  • Low-temperature brazing is possible by a low-temperature bonding substrate 180 including a Ti sputter layer 180a and a SnAg sputter layer 180b formed by sputtering on an upper portion of the Ti sputter layer 180a.
  • This low-temperature bonding substrate 180 can seal and bond the lower plate 110c and the upper plate 120c, which have a thin thickness in units of ⁇ m, evenly at a low temperature without a difference in height of the internal components, and accordingly, injected into the inner space 101 Fast movement of the refrigerant 150 is possible and leakage is prevented, so that a sheet-type heat pipe having excellent heat dissipation performance can be manufactured.
  • the sheet-type heat pipe 100d includes a lower plate 110c, an upper plate 120c, a gasket 190, a wick 140c, and a refrigerant 150.
  • the sheet-shaped heat pipe 100d according to the fifth embodiment has a difference in that the hydrophobic coating layer 127 is formed on the inner surfaces of the lower plate 110c and the upper plate 120c compared to the fourth embodiment.
  • the hydrophobic coating layer 127 allows the condensed refrigerant to easily fall off and spread well so that the refrigerant can move more smoothly.
  • the hydrophobic coating layer 127 coated on the inner surface of the lower plate 110c functions as a lubrication so that the refrigerant flows well.
  • the refrigerant When the refrigerant is condensed, the refrigerant must be well separated from the upper plate 120c to facilitate circulation through the phase change of the refrigerant.
  • the hydrophobic coating layer 127 may be made of chromium nitride (CrN). Chromium nitride is resistant to high temperatures and has excellent hydrophobic properties.
  • the thickness of the hydrophobic coating layer 127 may range from 1 to 5 ⁇ m.
  • the hydrophobic coating layer 127 may be formed on the inner surfaces of the lower plate 110c and the upper plate 120c by a sputtering method.
  • the hydrophobic coating layer 127 of the fifth embodiment has been described using the structure of the fourth embodiment, but can also be applied to the lower plate 110c and the upper plate 120c of the first to third embodiments.
  • the above-described embodiments have been described as an example of attaching a sheet-type heat pipe on the application processor (AP) of a smartphone, but can be applied to various electronic devices requiring heat dissipation.
  • the sheet-type heat pipe can be applied to an antenna that may generate heat due to the commercialization of 5G.
  • a sheet-shaped heat pipe can be manufactured by combining the configurations of the respective embodiments under applicable conditions.

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Abstract

본 발명은 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법에 관한 것으로, 저면에 열원이 접촉되는 하판과, 하판과 사이에 내부공간을 형성하도록 하판의 테두리와 밀봉되게 접합되는 상판과 하판의 내면에 배치되는 우븐메쉬(Woven Mesh)와 상판의 내면에 배치되는 윅(wick)과 내부공간에 진공 봉입되고 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매를 포함한다. 본 발명은 두께가 얇은 시트 형태의 히트 파이프를 제작하면서 밀봉력이 우수하고 내부공간의 찌그러짐이 방지되며 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 할 수 있는 구조로 제작 가능한 이점이 있다

Description

시트형 히트 파이프 및 그 제조방법
본 발명은 모바일 기기에 사용되는 시트형 히트 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 기기의 전자부품으로부터 발생하는 열을 흡수하여 전자부품과 대향되는 방향으로 흡수한 열을 방출하는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기가 점차 소형화 고성능화되어 감에 따라 발열문제가 심각하게 대두되고 있다. 모바일 기기는 스마트폰이나 태블릿 등이 있다.
스마트폰이나 태블릿에는 애플리케이션 프로세서(AP, Application processor)가 장착된다. 애플리케이션 프로세서는 1~2㎝ 크기의 작은 칩이지만, 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)처럼 그래픽처리장치(GPU), 통신 칩, 센서, 디스플레이, 멀티미디어 등 여러 기능이 하나로 합쳐진 핵심 반도체이다.
이러한 애플리케이션 프로세서는 전력 소모량을 결정하는 핵심 부품이고 시간이 지날수록 고성능화되면서 발열 요인들이 계속 늘어나고 있어 그에 따른 발열문제를 해결하기 위한 기술을 요구하고 있다.
초기의 스마트폰에서 애플리케이션 프로세서는 발열문제를 해결하기 위해 방열시트를 사용했으나, 5G 시대에서 무선충전 등 고속충전을 지원하면서 과도한 열이 발생하는 문제가 있어 종래의 단순 방열시트로는 애플리케이션 프로세서의 열 방출이 어려운 문제가 있다.
따라서 최근에는 방열시트보다 방열성능이 우수한 파이프 형상의 히트 파이프가 거론되고 있으나, 파이프 형상의 히트 파이프를 슬림한 스마트폰에 적용하기에는 공간 확보가 어려우므로, 점점 더 얇으면서 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 요구하고 있다.
더욱이, 최근 상용화되고 있는 5G용 스마트폰에서는 통신이 되지 않는 경우 인포밍을 위해 지속적인 배터리 소모와 배터리 소모에 따른 발열 문제 이슈가 있어 방열 효율을 높일 수 있는 시트형 히트 파이프가 요구된다.
본 발명의 목적은 상판과 하판을 접합해서 그 사이에 내부공간을 형성하고, 내부공간에 윅(Wick), 우븐메쉬(Woven Mesh) 및 냉매를 봉입하여 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높이도록 한 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 두께가 얇은 시트 형태의 히트 파이프를 제작하면서 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간의 찌그러짐이 방지되는 구조의 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상판과 하판의 접합에서 저온 브레이징 접합이 가능하게 하여, 금속이 아닌 멤브레인 윅의 적용이 가능하게 하는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속을 최대한으로 줄여 5G 전자기기에 적용시 신호 손실을 줄이면서도 열전도율을 높여 방열 효율을 높일 수 있는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 평평한 평판 형상의 상판과 하판을 사용하여 그 사이에 내부공간을 형성할 수 있는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 응축된 냉매가 잘 떨어지고 잘 퍼져 냉매의 이동을 보다 원활하게 할 수 있는 시트형 히트 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프는 저면에 열원이 접촉되는 하판, 하판과 겹쳐지도록 하판의 상부에 배치되는 상판 및 밀봉되게 접합된 하판과 상판 사이의 내부공간에 진공 봉입되고 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프는 하판과 상판의 테두리를 밀봉하여 접합하여 하판과 상판 사이에 내부공간을 형성하는 접합기재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프는 하판의 내면에 배치되는 우븐메쉬(Woven Mesh) 및 상판의 내면에서 우븐메쉬와 이격되도록 배치되는 윅(wick)을 더 포함하고, 상판은 내면에는 길이방향으로 요입된 요입홈이 형성되고, 요입홈에 윅이 끼워져 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프는 하판의 내면에 부착되는 하부 윅(wick) 및 상판의 내면에 부착되는 상부 윅(wick)을 더 포함하고, 상부 윅에 비해 하부 윅의 기공의 크기가 클 수 있다.
하판과 상판의 사이에 내부공간을 형성하기 위해, 하판과 상판 중에서 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브가 형성될 수 있다.
상판에는 하판을 향해 돌출된 복수 개의 도트(Dot)가 형성되고, 도트는 제1 도트와 제1 도트에 비해 직경이 작은 제2 도트가 교차 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프는 하판과 상판의 사이에 내부공간을 형성하도록 일면이 하판의 테두리와 밀봉되게 접합되고 반대되는 타면이 상판의 테두리와 밀봉되게 접합되는 가스켓 및 가스켓의 일면을 하판에 밀봉되게 접합하고 반대되는 타면을 상판에 밀봉되게 접합하는 접합기재를 더 포함할 수 있다. 이때, 가스켓은 중앙이 빈 사각 형상 또는 사각 형상의 내부 빈 공간에 일정 간격을 두고 보강부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프는 가스켓의 내부에 배치되되, 가스켓에 형성된 단차에 배치되는 윅(wick)을 더 포함하고, 윅은 부직포(나노파이버)와 부직포의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅을 포함하고, 부직포의 하부에 배치한 멤브레인 윅의 기공이 부직포의 상부에 배치한 멤브레인 윅의 기공에 비해 기공의 크기가 클 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프 제조방법은 테두리를 따라 리브가 형성된 하판을 형성하는 단계, 길이방향을 따라 요입홈이 형성되고 요입홈의 양측으로 복수 개의 도트가 형성된 상판을 형성하는 단계 및 브레이징을 통해 하판과 상판 사이에 내부공간이 형성되도록 하판과 상판의 테두리를 밀봉 접합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프 제조방법은 밀봉 접합하는 단계 이전에 하판의 내면에 우븐메쉬를 배치하는 단계 및 상판의 요입홈에 윅을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프 제조방법은 밀봉 접합하는 단계에서는 입구가 형성된 내부 공간을 형성하고, 브레이징하는 단계 이후에 입구에 냉매를 주입하고 입구는 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시트형 히트 파이프 제조방법은 밀봉 접합하는 단계 이전에 하판의 내면에 하부 윅을 배치하는 단계 및 밀봉 접합하는 단계 이전에 상판의 요입홈에 상부 윅을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트형 히트 파이프 제조방법은 동일한 크기이고 평평한 평판 형상으로 형성된 하판과 상판을 준비하는 단계, 하판과 상판의 사이에 내부공간을 형성하도록 하판과 상판의 사이의 테두리에 가스켓을 배치하는 단계 및 하판과 상판이 가스켓을 매개로 밀봉 접합되도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다. 이때, 가스켓을 배치하는 단계는 가스켓의 내부에 윅(wick)을 배치하는 단계를 포함하고, 윅은 부직포와 부직포의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅을 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예는 하판과 상판의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간을 형성하고, 내부공간의 하면에 우븐메쉬(Woven Mesh)를 배치하고 상면에 윅(Wick)을 배치한 구조로 되고, 빠른 액체 확산과 더불어 증기를 빠르게 흡수하여 이동시키므로 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예는 하판, 상판, 우븐메쉬 및 윅이 열전도율이 높은 구리로 형성되므로, 액체 확산과 증기 이동을 더욱 빠르게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예는 두 가지 크기가 교차 배치된 도트가 내부공간의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예는 하판과 상판의 테두리가 고온접합기재를 매개로 한 고온 브레이징에 의해 접합되므로 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판과 상판을 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간에 주입한 냉매의 누설이 방지되어 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예는 하판과 상판의 테두리가 저온접합기재를 매개로 한 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합되므로, 윅을 기공 크기의 조절이 가능하면서 열전도성을 갖는 멤브레인 윅으로 형성 가능하여, 액체 확산과 증기 이동을 더욱 빠르게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명의 제2 실시예의 저온접합기재는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판과 상판을 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간에 주입한 냉매의 누설이 방지되어 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예는 하판과 상판이 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성되고, 하부 윅과 상부 윅이 기공 크기의 조정이 가능하면서 열전도성을 갖는 멤브레인 윅으로 형성되므로, 5G에서 신호 손실을 줄이면서도 열전도율을 높여 액체 확산과 증기 이동을 더욱 빠르게 함으로써 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예는 하판과 상판의 테두리가 저온접합기재를 매개로 한 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합되므로, 하판과 상판을 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성 가능하고 윅을 멤브레인 윅으로 형성 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예의 저온접합기재는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판과 상판을 저온 브레이징에 의해 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간에 주입한 냉매의 누설이 방지되어 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제4 실시예는 가스켓이 하판과 상판의 사이에 윅이 배치될 공간을 확보하므로, 평평한 평판 형상의 상판과 하판을 사용하여 그 사이에 내부공간을 형성할 수 있고, 단순한 제조공정으로 두께가 얇으면서도 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시예는 하판과 상판의 내면에 소수성 코팅층을 형성하여 응축된 냉매가 잘 떨어지고 잘 퍼지도록 함으로써 냉매의 이동을 보다 원활하게하여 방열 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 시트형 히트 파이프를 스마트폰의 애플리케이션 프로세서(AP)의 위에 부착한 예를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도 1의 A-A' 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 도 1의 B-B' 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예로, 도 1을 B-B'의 방향으로 자른 후 펼친 평면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 도 1의 B-B' 단면도의 다른 예.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 도 1의 A-A' 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예로, 도 1을 B-B'의 방향으로 자른 후 펼친 평면도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 의한 도 1의 A-A' 단면도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 12는 본 발명의 제3 실시예로, 도 1을 B-B'의 방향으로 자른 후 펼친 평면도.
도 13은 본 발명의 제4 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 제4 실시예에 의한 가스켓의 형상을 보인 평면도.
도 17은 본 발명의 제5 실시예로, 도 1의 B-B'의 단면을 분해한 도면.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 의한 시트형 히트 파이프(100)는 스마트폰(1)의 애플리케이션 프로세서(10; AP)의 위에 부착되어 AP(10)의 온도가 상승하면 냉매가 증기로 변해 AP(10)와 먼 곳으로 이동시켜 AP(10)의 온도를 낮추는 기능을 한다.
AP의 속도가 빨라지는 만큼 발생하는 열이 높아진다. 이 때문에 발열을 잡아주는 히트 파이프(100)의 성능이 매우 중요하다. 스마트폰의 발달로 사용자는 한꺼번에 더 많은 애플리케이션을 켜 빠르게 여러 가지 기능을 즐길 수 있게 되었지만 원활한 성능을 내기 위해선 AP의 과열을 막는 작업이 필수적이다.
스마트폰이 고성능화될수록 히트 파이프의 중요성은 더욱 높아진다.
따라서, 본 발명에 의한 시트형 히트 파이프(100)는 일자 모양의 관으로 형성된 종래의 히트 파이프에 비해 표면적을 넓힌 시트 형상으로 제작하여 방열 효율을 높이고, 두께를 얇게 하여 점점 더 얇아지는 스마트폰에 적용하기보다 용이하도록 한 것이다. 예컨대, 시트형 히트 파이프(100)는 크기가 약 80×10mm이며, 두께는 약 450㎛일 수 있다.
본 발명에 의한 시트형 히트 파이프(100)는 재질, 내부구조에서 다양한 실시예가 적용되므로 제1 실시예 내지 제5 실시예로 나누어 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바에 의하면, 제1 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130; Woven Mesh), 윅(140; wick) 및 냉매(150)를 포함한다.
하판(110)과 상판(120)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 우븐메쉬(130)와 윅(140)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 예컨대, 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.
시트형 히트 파이프(100)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다.
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.
하판(110)은 저면에 열원이 접촉되고, 상판(120)은 하판(110)의 상부를 덮어 하판(110)과의 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 열원은 스마트폰과 같은 전자기기에 포함되는 AP, 안테나가 해당할 수 있다.
시트형 히트 파이프(100)는 열원을 흡수하는 증발부, 흡수한 열을 열원과 반대방향으로 전달하는 연결부 및 전달된 열을 방출하는 응축부로 구분할 수 있다.
시트형 히트 파이프(100)에서 열원이 접촉되는 부분이 증발부에 대응되고, 증발부의 반대편이 응축부에 대응되고, 증발부와 응축부를 연결하는 부분이 연결부에 대응된다. 증발부, 연결부 및 응축부는 설명의 편의를 위해 도면에서 경계를 구분한 것일 뿐, 그 경계가 명확한 것은 아니다.
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 부착된다. 우븐메쉬(130)는 빠른 액체 확산을 위한 것이다. 우븐메쉬(130)는 하판(110)에서 테두리를 제외한 내면 전체에 부착된다. 시트형 히트 파이프(100)는 하부에 액체가 흘러갈 공간이 있어야 하므로 하판(110)의 내면에 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있는 형태인 우븐메쉬(130)를 부착한다. 하판(110)의 저면 일측이 열원에 접촉되므로 하판(110)의 내면이 액체가 흐르는 통로가 된다. 우븐메쉬(130)는 씨실과 날실의 두 가닥이 교차하여 짜인 형태의 직물 형상을 갖는다.
윅(140)은 상판(120)의 내면에 부착된다. 윅(140)은 빠른 증기 이동을 위한 것이다. 윅(140)은 상판(120)의 내면에 길이방향으로 부착된다. 윅(140)은 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 증기흡수와 이동을 유도한다. 윅(140)은 씨실과 날실이 꼬인 형태의 직물 형상을 갖는다. 윅(140)은 편조사 형태의 구리선을 꼬아 만든 것이다. 편조사 형태의 구리선은 액체를 빠르게 흡수하여 머금은 상태로 이동하므로 증기의 이동을 빠르게 한다.
우븐메쉬(130)는 두 가닥의 구리선이 교차하여 짜인 형태이므로 씨실과 날실이 꼬인 형태인 윅(140)에 비해 덜 조밀하고 밀도가 낮다.
우븐메쉬(130)는 액체가 이동할 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 한다. 반면, 윅(140)은 증기를 흡수하여 이동시키므로 공간없이 조밀한 형태인 것이 증기의 이동을 더 넓고 빠르게 해준다.
우븐메쉬(130)는 선경이 약 50㎛, 메쉬 내경이 약 80㎛인 것일 수 있다. 메쉬 내경은 물이 흐를 수 있는 공간을 제공한다. 윅(140)은 선경이 약 20㎛일 수 있다. 윅은 증기를 흡수하여 이동하므로 선경이 우븐메쉬(130)에 비해 작고 물이 흐를 수 있는 공간을 제공하지 않는다.
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130; Woven Mesh) 및 윅(140)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있다. 구리합금은 0.3%BeCu, QMET, CuFeP 중 하나로 형성될 수 있다. 0.3%BeCu는 Cu에 Be가 약 0.3wt%, Co가 약 0.4wt% 포함된 합금이고, QMET는 Cu에 Ag가 약 0.1wt%, Cr이 약 0.7wt%, Si가 약 0.08wt% 포함된 합금이며, CuFeP는 Cu에 Fe가 약 0.05~0.15wt%, P가 약 0.025~0.04wt% 포함된 합금이다.
제1 실시예에서 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 구리로 형성하는 것을 예로 들어 설명한다.
구리는 열전도율이 높아 물보다 온도가 더 빠르게 오르고 쉽게 내려가는 특성을 가지고 있다. 1g 물질을 1도 올리는데 필요한 열량을 비열이라고 하는데, 물은 비열이 1cal인 반면 구리는 비열이 0.09cal에 불과하다.
진공 상태로 밀봉된 하판(110)과 상판(120)의 내부공간(101)에 충전된 물은 모세관 현상과 기체-액체 간의 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하게 된다.
예컨대, AP가 가열되면 AP와 접촉한 구리 재질의 하판(110)이 가열되면서 재빨리 물에게 온도를 전달한다. 하판(110)로부터 열을 전달받은 물은 가열되고 결국 기화하여 증기가 된다. 증기는 낮은 온도로 이동하는 특성이 있기 때문에 상판(120)에 부착된 윅(140)을 타고 응축부로 이동한다. 증기는 응축부에서 열을 방출하며 물로 상변화하고, 물은 중력에 의해 하판(110)로 떨어진다. 하판(110)로 떨어진 물은 하판(110)에 부착된 우븐메쉬(130)를 따라 다시 온도가 높은 증발부로 이동한다. 이러한 과정이 자동으로 반복되면서 AP의 발열을 방지할 수 있다.
이 과정에서, AP가 가열되어 구리의 온도가 상승하더라도 그 내부공간의 물은 천천히 온도가 상승하기 때문에 내부 과열을 조절할 수 있다. 이후 계속해서 구리가 가열되면 시트형 히트 파이프(100)의 내부공간의 물이 증기로 변하면서 다시 한 번 내부 온도를 낮춰주게 된다. 또한, 물이 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하는 과정에서 우븐메쉬(130)와 윅(140)은 넓은 표면적으로 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 수분흡수와 이동을 유도한다.
윅(140)과 우븐메쉬(130)의 사이는 이격된다. 윅(140)과 우븐메쉬(130)의 사이가 이격되고 그 사이에 공간이 형성되어, 상변화 한 증기와 물의 이동이 원활할 수 있다. 냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120) 중 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브(111, 121)가 형성된다. 리브(111, 121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 내부공간(101)을 형성하기 위한 것이다. 리브(111, 121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 내부공간(101)을 형성하는 지지체 역할을 한다. 리브(111, 121)는 하판(110)과 상판(120)을 에칭하여 형성할 수 있다.
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 휘발성 접착제로 부착된다.
휘발성 접착제(135)는 후술할 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 고온접합하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시키고 휘발될 수 있다.
상판(120)은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈(123)이 형성되고, 요입홈(123)에 윅(140)이 끼워져 배치된다. 윅(140)은 요입홈(123)에 끼움 결합되어 배치되나, 우븐메쉬(130)와 마찬가지로 요입홈(123)에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다. 요입홈(123)은 상판(120)을 에칭하여 형성한다.
상판(120)에는 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(125; Dot)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.
도트(125)는 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 포함한다.
바람직하게는, 도트(125)는 복수 개의 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 복수 개의 제2 도트(125b)가 교차 배치된 구조를 갖는다. 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 교차 배치한 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높이는 역할을 한다.
도트(125)는 상판(120)과 일체로 형성된다. 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다. 포토 에칭은 두께가 매우 얇은 상판(120)에 도트(125)를 정밀하게 형성할 수 있다.
도트(125)는 윅(140)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하여 윅(140)과 우븐메쉬(130)의 사이가 소정 간격 이격되고 그 사이에 공간이 형성될 수 있도록 한다.
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 두께를 50~150㎛ 범위로 형성할 수 있다. 예컨대, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 100㎛ 두께로 형성하고, 도트(125)는 150㎛ 두께로 형성할 수 있다.
도트(125)는 원형의 단면을 가지는 기둥 형상 또는 선단으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 대략 원뿔대 형상일 수 있다. 제1 도트(125a)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 260㎛이고 제2 도트(125b)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 170㎛일 수 있다.
도 4에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120)은 테두리를 맞댄 상태로 고온접합기재(160)를 이용하여 접합한다.
고온접합기재(160)는 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 형성할 수 있다. 또는 고온접합기재(160)는 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리를 따라 형성된 리브(111, 121)에 형성할 수 있다.
고온접합기재(160)는 900~1000℃의 온도에서 용융되어 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합한다. 바람직하게는 고온접합기재(160)의 브레이징 온도인 950℃에서 용융되어 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합한다. 고온접합은 금속과 금속의 접합에서 접합강도를 높여 기밀성을 높이기 위한 것이다.
고온접합기재(160)는 다층 구조의 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.
예컨대, 고온접합기재(160)는 하판(110)의 전면 또는 테두리를 따라 형성된 리브(111)에 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(160a)과, Ti 스퍼터층(160a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 Cu 스퍼터층(160b)과, Cu 스퍼터층(160b)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160c)과, Ag 도금층(160c)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Cu 도금층(160d)과, Cu 도금층(160d)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160e)을 포함한다.
Ti 스퍼터층(160a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, Cu 스퍼터층(160b)은 0.5㎛의 두께로 형성하고, Ag 도금층(160c)은 3㎛로 형성하고, Cu 도금층(160d)은 4㎛의 두께로 형성하고, Ag 도금층(160e)은 3㎛의 두께로 형성할 수 있다.
스퍼터링은 박막 형성을 용이하게 하기 위한 것이다. 도금은 균일한 도금층 형성을 위해 전기 방사를 이용할 수 있다.
고온접합기재(160)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110)과 상판(120)의 접합강도를 높일 수 있다. Cu, Ag는 고융점 금속이다.
브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110)의 전면 또는 리브(111)에 Ti 스퍼터층(160a)을 형성한다.
Cu 스퍼터층(160b)은 Ti 스퍼터층(160a)과 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, Ag 도금층(160c)과 밀착력을 높인다. Cu와 Cu의 접합에서 Ag-Cu-Ag가 활성금속 성분인 Ti에 의해 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다.
도 5에 도시된 바에 의하면, 하판(110)은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 구조를 갖는다. 리브(111)는 하판(110)의 테두리를 제외한 부분을 포토 에칭하여 형성한다.
도 5에서, 상판(120)은 테두리를 따라 리브(121)가 형성되고, 중앙에 길이방향을 따라 소정의 면적으로 요입홈(123)이 형성되며, 요입홈(123)의 기준으로 양측에 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)가 교차 배치되는 구조를 갖는다.
상판(120)에서 리브(121), 요입홈(123), 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)는 리브(121)와 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)가 형성될 부분을 제외한 나머지 부분을 포토 에칭하여 형성한다. 요입홈(123)은 상판(120)에서 다른 부분 보다 에칭 깊이를 더 깊게하여 에칭한다.
상판(120)의 요입홈(123)에 윅(140)이 끼움 고정되고, 하판(110)에서 리브(121)를 제외한 면에 우븐메쉬(130)가 고정된다.
하판(110)과 상판(120)은 고온접합기재(160)를 매개로 리브(111, 121)를 맞댄 상태에서, 고온 브레이징을 수행하여 접합한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 시트형 히트 파이프(100')는 리브(111)가 하판(110)의 테두리에만 형성될 수도 있다. 이 경우, 리브(111)는 리브(111, 121)가 하판(110)과 상판(120)의 테두리에 모두 형성된 경우에 비해 에칭 깊이를 더 깊게 형성할 수 있다.
이하에서는 제1 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의하면, 시트형 히트 파이프의 제조방법은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계와, 길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 복수 개의 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계와, 하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계와, 상판(120)의 요입홈(123)에 윅을 배치하는 단계와, 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 고온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다.
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있다.
하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계에서, 하판(110)의 내면과 우븐메쉬(130)의 사이에 휘발성 접착제(135)를 배치하고, 휘발성 접착제(135)는 고온 브레이징을 수행하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시킬 수 있다. 예컨대, 휘발성 접착제(135)는 약 200℃에서 휘발되는 세라믹 본드일 수 있다.
테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계에서, 리브(111)는 하판(110)을 포토 에칭으로 에칭하여 형성한다.
길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계에서, 요입홈(123)과 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다.
하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 고온 브레이징을 수행하는 단계는, 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리에 고온접합기재(160)를 형성하고, 900~1000℃의 온도, 진공 조건에서 가열 접합할 수 있다.
바람직하게는, 고온 브레이징은 950℃의 온도에서 수행한다. 고온 브레이징 온도는 고온접합기재(160)가 용융되고, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 용융되지 않는 온도이다.
고온접합기재(160)는 950℃의 온도에서 고온 브레이징이 가능한 합금이다.
고온접합기재(160)는, 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리를 따라 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(160a)과 Ti 스퍼터층(160a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 Cu 스퍼터층(160b)과 Cu 스퍼터층(160b)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160c)과 Ag 도금층(160c)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Cu 도금층(160d)과 Cu 도금층(160d)의 상부에 도금에 의해 형성되는 Ag 도금층(160e)을 포함한다.
시트형 히트 파이프(100)는 입구(170)를 포함한다. 고온 브레이징하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입하게 된다. 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 높은 물을 사용한다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입한다.
이하에서는 제1 실시예의 작용을 설명하기로 한다.
제1 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)의 4가지 부품으로 제조한다.
시트형 히트 파이프(100)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 내부공간(101)에 우븐메쉬(130), 윅(140) 및 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.
또한, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성되고, 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 낮은 물을 사용한다.
상기한 구조에서, 우븐메쉬(130)는 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 윅(140)은 높은 열전도율과 함께 조밀한 구조로 증기를 빠르게 흡수하여 이동시키므로 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다.
또한, 상판(120)에는 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(125)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있다.
또한, 하판(110)과 상판(120)의 테두리는 고온접합기재(160)를 매개로 고온 브레이징에 의해 접합된다.
고온 브레이징은 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판(110)과 상판(120)을 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.
도 7에 도시된 바에 의하면, 제2 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130), 윅(140a) 및 냉매(150)를 포함한다.
하판(110)과 상판(120)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 우븐메쉬(130)와 윅(140a)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.
시트형 히트 파이프(100a)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100a)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다.
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.
하판(110)은 저면에 열원이 접촉되고, 상판(120)은 하판(110)의 상부를 덮어 하판(110)과의 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 열원은 AP 또는 안테나칩일 수 있다.
시트형 히트 파이프(100a)는 열원을 흡수하는 증발부, 흡수한 열을 열원과 반대방향으로 전달하는 연결부 및 전달된 열을 방출하는 응축부로 구분할 수 있다.
시트형 히트 파이프(100a)에서 열원이 접촉되는 부분이 증발부에 대응되고, 증발부의 반대편이 응축부에 대응되고, 증발부와 응축부를 연결하는 부분이 연결부에 대응된다. 증발부, 연결부 및 응축부는 설명의 편의를 위해 도면에서 경계를 구분한 것일 뿐, 그 경계가 명확한 것은 아니다.
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 부착된다. 우븐메쉬(130)는 빠르고 넓은 면적에 액체 확산을 위한 것이다. 액체가 넓은 면적에 확산되면 기화가 잘 된다. 우븐메쉬(130)는 하판(110)에서 테두리를 제외한 내면 전체에 부착된다. 시트형 히트 파이프(100a)는 하부에 액체가 흘러갈 공간이 있어야 하므로 하판(110)의 내면에 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있는 형태인 우븐메쉬(130)를 부착한다. 하판(110)의 저면이 열원에 접촉되므로 하판(110)의 내면이 액체가 흐르는 통로가 된다. 우븐메쉬(130)는 씨실과 날실의 두 가닥이 교차하여 짜인 형태의 직물 형상을 갖는다.
윅(140a)은 상판(120)의 내면에 부착된다. 윅(140a)은 모세관 현상을 일으키는 것으로 빠른 증기 이동을 위한 것이다. 윅(140a)은 상판(120)의 내면에 길이방향으로 부착된다. 윅(140a)은 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 증기흡수와 이동을 유도한다. 모세관 현상이 일어나면 증기가 빠르게 이동하고 냉각도 빨리된다. 윅(140a)은 씨실과 날실이 꼬인 형태의 직물 형상을 갖는다. 윅(140a)은 편조사 실타래라고도 한다. 편조사가 수분을 머금은 상태로 이동하므로 증기의 이동이 빠르게 한다. 윅(140a)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅이다. 멤브레인 윅은 기공 크기를 조절하여 편조사 실타래와 같이 조밀한 구조를 형성할 수 있다.
우븐메쉬(130)는 두 가닥이 교차하여 짜인 형태이므로 씨실과 날실이 꼬인 형태인 윅(140a)에 비해 덜 조밀하고 밀도가 낮다. 따라서 우븐메쉬(130)는 액체가 이동할 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 한다. 반면, 윅(140a)은 증기를 흡수하여 이동시키므로 공간없이 조밀한 형태인 것이 증기를 빠르게 흡수하여 증기의 이동을 더 넓고 빠르게 해준다.
우븐메쉬(130)는 선경이 약 50㎛, 메쉬 내경이 약 80㎛인 것일 수 있다. 메쉬 내경은 물이 흐를 수 있는 공간을 제공한다. 윅(140a)은 선경이 약 20㎛일 수 있다. 윅은 증기를 흡수하여 이동하므로 선경이 우븐메쉬(130)에 비해 작고 물이 흐를 수 있는 공간을 제공하지 않는다.
하판(110)과 상판(120)은 금속 소재로 형성된다. 바람직하게는, 하판(110)과 상판(120)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성된다. 예컨대, 하판(110)과 상판(120)은 무산소 도금한 구리를 사용할 수 있다. 구리합금은 0.3%BeCu, QMET, CuFeP 중 하나로 형성될 수 있다. 0.3%BeCu는 Cu에 Be가 약 0.3wt%, Co가 약 0.4wt% 포함된 합금이고, QMET는 Cu에 Ag가 약 0.1wt%, Cr이 약 0.7wt%, Si가 약 0.08wt% 포함된 합금이며, CuFeP는 Cu에 Fe가 약 0.05~0.15wt%, P가 약 0.025~0.04wt% 포함된 합금이다.
우븐메쉬(130)는 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성할 수 있다.
윅(140a)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅을 사용한다. 나노파이버 멤브레인은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 나노파이버 멤브레인일 수 있다.
무전해도금은 구리, 니켈과 같이 열전도율이 우수한 금속으로 수행할 수 있다. 무전해도금은 이외에도 알루미늄, 은, 티타늄, 크롬, 금, 탄소, 철, 백금, 흑연 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금으로 수행될 수 있다.
PVDF 나노파이버 멤브레인은 섬유굵기가 0.2~0.3㎛로 가늘고 균일한 기공 분포를 갖는다. 윅(140a)을 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅으로 형성하면, 금속과 같은 열전도율을 가지면서 기공 크기를 조절할 수 있어 냉매의 이동 속도를 더 빠르게 할 수 있다.
하판(110)과 상판(120)을 형성하는 구리는 열전도율이 높아 물보다 온도가 더 빠르게 오르고 쉽게 내려가는 특성을 가지고 있다. 1g 물질을 1도 올리는데 필요한 열량을 비열이라고 하는데, 물은 비열이 1cal인 반면 구리는 비열이 0.09cal에 불과하다.
진공 상태로 밀봉된 하판(110)과 상판(120)의 내부공간(101)에 충전된 물은 모세관 현상과 기체-액체 간의 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하게 된다.
예컨대, AP가 가열되면 AP와 접촉한 구리 재질의 하판(110)이 가열되면서 재빨리 물에게 온도를 전달한다. 하판(110)으로부터 열을 전달받은 물은 가열되고 결국 기화하여 증기가 된다. 증기는 낮은 온도로 이동하는 특성이 있기 때문에 상판(120)에 부착된 윅(140a)을 타고 응축부로 이동한다. 증기는 응축부에서 열을 방출하며 물로 상변화하고, 물은 중력에 의해 하판(110)으로 떨어진다. 하판(110)으로 떨어진 물은 하판(110)에 부착된 우븐메쉬(130)를 따라 다시 온도가 높은 증발부로 이동한다. 이러한 과정이 자동으로 반복되면서 AP의 발열을 방지할 수 있다.
이 과정에서, AP가 가열되어 구리의 온도가 상승하더라도 그 내부공간의 물은 천천히 온도가 상승하기 때문에 내부 과열을 조절할 수 있다. 이후 계속해서 구리가 가열되면 시트형 히트 파이프(100a)의 내부공간의 물이 증기로 변하면서 다시 한 번 내부 온도를 낮춰주게 된다. 또한, 물이 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하는 과정에서 우븐메쉬(130)와 윅(140a)은 넓은 표면적으로 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 수분흡수와 이동을 유도한다.
더욱이, 윅(140a)은 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅이므로, 기공 크기 조절을 통해 수분 흡수를 빠르게 하는 구조로 제작하여 더욱 신속한 수분흡수와 이동을 유도하여 방열 성능을 높일 수 있다.
윅(140a)과 우븐메쉬(130)의 사이는 이격된다. 윅(140a)과 우븐메쉬(130)의 사이가 이격되고 그 사이에 공간이 형성되어, 상변화 한 증기와 물의 이동이 원활할 수 있다. 냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120) 중 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브(111, 121)가 형성된다. 리브(111, 121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 요입된 내부공간(101)을 형성하기 위한 것이다. 리브(111, 121)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 내부공간(101)을 형성하는 지지체 역할을 한다. 리브(111, 121)는 하판(110)과 상판(120)을 에칭(식각)하여 형성할 수 있다.
또한, 하판(110)에 형성되는 리브(111)는 그 사이에 우븐메쉬(130)를 잘 안착시킨다.
우븐메쉬(130)는 하판(110)의 내면에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다.
휘발성 접착제(135)는 후술할 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 저온접합하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시키고 휘발될 수 있다.
상판(120)은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈(123)이 형성되고, 요입홈(123)에 윅(140a)이 끼워져 배치된다. 윅(140a)은 요입홈(123)에 끼움 결합되어 배치되나, 우븐메쉬(130)와 마찬가지로 요입홈(123)에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다. 요입홈(123)은 상판(120)을 에칭하여 형성할 수 있다.
상판(120)에는 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(125)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.
도트(125)는 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 포함한다. 바람직하게는, 도트(125)는 복수 개의 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 복수 개의 제2 도트(125b)가 교차 배치된 구조를 갖는다. 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 교차 배치한 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높이는 역할을 한다.
도트(125)는 상판(120)과 일체로 형성된다. 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다. 포토 에칭은 두께가 매우 얇은 상판(120)에 도트(125)를 정밀하게 형성할 수 있다.
도트(125)는 윅(140a)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하여 윅(140a)과 우븐메쉬(130)의 사이가 소정 간격 이격되고 그 사이에 공간이 형성될 수 있도록 한다.
하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140a)은 두께를 50~150㎛ 범위로 형성할 수 있다. 예컨대, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140a)은 100㎛ 두께로 형성하고, 도트(125)는 150㎛ 두께로 형성할 수 있다.
도트(125)는 원형의 단면을 가지는 기둥 형상 또는 선단으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 대략 원뿔대 형상일 수 있다. 제1 도트(125a)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 260㎛이고 제2 도트(125b)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 170㎛일 수 있다.
도 8에 도시된 바에 의하면, 하판(110)과 상판(120)은 테두리를 맞댄 상태로 저온접합기재(180)를 이용하여 저온에서 접합한다.
저온접합기재(180)는 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리를 따라 형성된 리브(111, 121)에 스퍼터링 하판(110)으로 형성할 수 있다. 또는 저온접합기재(180)는 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 스퍼터링 방법으로 형성할 수 있다.
저온접합기재(180)는 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 형성하는 경우, 저온접합 공정에서 하판(110)과 상판(120)의 테두리가 접합됨과 동시에 윅(140a)이 상판(120)의 내면에 접합되고, 우븐메쉬(130)가 하판(110)의 내면에 접합되는 기능도 가질 수 있다.
저온접합기재(180)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 200~300℃의 온도에서 용융 접합한다. 바람직하게는 하판(110)과 상판(120)을 맞댄 상태로 저온접합기재(180)의 브레이징 온도인 250℃에서 가열하여 테두리를 접합한다.
저온접합은 윅(140a)을 금속이 아닌 멤브레인 윅의 적용이 가능하게 하기 위한 것이다. 윅(140a)을 멤브레인 윅으로 제작하면 기공 크기를 원하는 크기로 조정 가능한 장점이 있으나, 용융 온도가 낮아 고온접합시 윅이 녹아버리므로 윅의 기능을 상실하게 된다. 따라서 저온접합이 가능해야 윅(140a)을 기공 크기 조정이 가능한 멤브레인 윅의 적용이 가능하다.
저온접합기재(180)는 다층 구조의 스퍼터 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.
저온접합기재(180)는 하판(110)과 상판(120)의 전면 중 하나 또는 하판(110)과 상판(120)의 리브(111, 121) 중 하나에 형성한 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 형성한 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다. Ti 스퍼터층(180a)과 SnAg 스퍼터층(180b)의 다층 구조는 저온에서 브레이징이 되는 성분이다.
SnAg 스퍼터층은 Sn 95~98wt%, Ag 3~5wt%를 포함한다. 바람직하게는 SnAg 스퍼터층은 Sn 97wt%, Ag 3wt%로 이루어진다.
Ti 스퍼터층(180a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)은 1㎛의 두께로 형성할 수 있다.
저온접합기재(180)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110)과 상판(120)의 접합강도를 높인다. SnAg는 저융점 금속으로 구리와 젖음성이 좋다.
예컨대, 브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110)의 리브(111)에 Ti 스퍼터층(180a)을 형성한다.
Ti 스퍼터층(180a)은 Cu와 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)과 밀착력은 높인다. SnAg 스퍼터층(180b)과 Cu의 접합에서 SnAg는 Sn-Ag-Cu계 금속간 화합물을 형성하여 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 하판(110)은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 구조를 갖는다. 리브(111)는 하판(110)의 테두리를 제외한 부분을 포토 에칭하여 형성한다.
상판(120)은 테두리를 따라 리브(121)가 형성되고, 중앙에 길이방향을 따라 소정의 면적으로 요입홈(123)이 형성되며, 요입홈(123)을 기준으로 양측에 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)가 교차 배치되는 구조를 갖는다.
상판(120)에서 리브(121), 요입홈(123), 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)는 리브(121)와 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)가 형성될 부분을 제외한 나머지 부분을 포토 에칭으로 에칭하여 형성한다. 요입홈(123)은 상판(120)에서 다른 부분 보다 에칭 깊이를 더 깊게 형성한 것이다.
상판(120)의 요입홈(123)에 윅(140a)이 끼움 고정되고, 하판(110)에서 리브(121)를 제외한 면에 우븐메쉬(130)가 고정된다.
하판(110)과 상판(120)은 저온접합기재(180)를 매개로 리브(111, 121)를 맞댄 상태에서, 저온 브레이징에 의해 접합된다.
제2 실시예에서, 시트형 히트 파이프(100a)는 리브(111, 121)가 하판과 상판의 테두리에 각각 형성된 것을 예로 들어 설명하였으나, 리브(111)가 하판(110)의 테두리에만 형성될 수도 있다.
이하에서는 제2 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바에 의하면, 시트형 히트 파이프의 제조방법은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계와, 길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 복수 개의 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계와, 하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계와, 상판(120)의 요입홈(123)에 윅을 배치하는 단계와, 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다.
하판(110)과 상판(120)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성한다. 우븐메쉬(130)는 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성한다.
윅(140a)은 기공 크기를 조정할 수 있도록 PVDF 나노파이버 멤브레인으로 형성하고, 표면을 구리 또는 니켈로 무전해도금하여 전기전도성과 열전도성을 가지도록 한다.
하판(110)의 내면에 우븐메쉬(130)를 배치하는 단계에서, 하판(110)의 내면과 우븐메쉬(130)의 사이에 휘발성 접착제(135)를 배치한다. 휘발성 접착제(135)는 저온 브레이징을 수행하는 과정에서 용융되어 우븐메쉬(130)를 하판(110)의 내면에 부착시킬 수 있다. 예컨대, 휘발성 접착제(135)는 약 200℃에서 휘발되는 세라믹 본드일 수 있다.
테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110)을 형성하는 단계에서, 리브(111)는 하판(110)을 포토 에칭하여 형성한다.
길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 도트(125)가 형성된 상판(120)을 형성하는 단계에서, 요입홈(123)과 도트(125)는 상판(120)을 포토 에칭하여 형성한다.
하판(110)과 상판(120)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계는, 하판(110) 또는 상판(120)의 테두리에 저온접합기재(180)를 형성하거나, 하판(110) 또는 상판(120)의 전면에 저온접합기재(180)를 형성하고, 200~300℃의 온도에서 가열 접합한다. 바람직하게는, 저온 브레이징은 250℃의 온도에서 수행한다.
저온접합기재(180)는 하판(110)과 상판(120) 중 하나 이상의 전면 또는 하판(110)과 상판(120) 중 하나 이상의 테두리를 따라 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다.
시트형 히트 파이프(100a)는 입구(170)를 포함한다. 저온 브레이징하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입하게 된다. 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 높은 물을 사용한다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입할 수 있다.
이하에서는 제2 실시예의 작용을 설명하기로 한다.
제2 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130) 및 윅(140a)의 4가지 부품으로 제조한다.
시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 내부공간(101)에 우븐메쉬(130), 윅(140a)을 배치하며, 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.
또한, 하판(110), 상판(120), 우븐메쉬(130)는 열전도율이 높은 구리(Cu)로 형성되고, 윅(140a)은 기공 크기의 조정이 가능한 멤브레인 윅을 적용하며, 냉매(150)는 구리에 비해 비열이 낮은 물을 사용한다.
상기한 구조에서, 우븐메쉬(130)는 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 윅(140a)은 열전도율과 함께 더 조밀한 구조로 증기를 빠르게 흡수하여 빠르게 이동시키므로 상변화를 통한 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다.
또한, 시트형 히트 파이프(100a)는 상판(120)에 하판(110)을 향해 돌출되고 우븐메쉬(130)와 접촉되는 복수 개의 도트(125)가 형성된 구조로 된다. 이러한 도트(125)는 하판(110)과 상판(120)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있다.
또한, 하판(110)과 상판(120)은 에칭하여 내부에 우븐메쉬(130)와 윅(140a)이 배치될 공간을 확보하고, 상판(120)에 도트(125)를 형성하므로 공정 단순화가 가능하고 ㎛ 단위로 두께가 얇은 시트형 히트 파이프(100a)의 제조가 가능하다.
또한, 시트형 히트 파이프(100a)는 하판(110)과 상판(120)의 테두리가 저온접합기재(180)를 매개로 저온 브레이징에 의해 접합된다.
저온 브레이징은 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함하는 저온접합기재(180)에 의해 가능하다. 이러한 저온접합기재(180)는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판(110)과 상판(120)을 저온에서 내부 구성물의 높이차 없이 균일하게 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 빠른 이동이 가능하고 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.
도 10에 도시된 바에 의하면, 제3 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100b)는 하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(130b), 상부 윅(140b) 및 냉매(150)를 포함한다.
하판(110b)과 상판(120b)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.
시트형 히트 파이프(100b)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100b)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다.
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.
하판(110b)은 저면 일측이 열원이 접촉되고, 상판(120b)은 하판(110b)의 상부를 덮어 하판(110)과의 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 열원은 AP, 안테나 칩과 같은 전자부품일 수 있다.
시트형 히트 파이프(100b)는 열원을 흡수하는 증발부, 흡수한 열을 열원과 반대방향으로 전달하는 연결부 및 전달된 열을 방출하는 응축부로 구분할 수 있다.
시트형 히트 파이프(100b)에서 열원이 접촉되는 부분이 증발부에 대응되고, 증발부의 반대편이 응축부에 대응되고, 증발부와 응축부를 연결하는 부분이 연결부에 대응된다. 증발부, 연결부 및 응축부는 설명의 편의를 위해 도면에서 경계를 구분한 것일 뿐, 그 경계가 명확한 것은 아니다.
하부 윅(130b)은 하판(110b)의 내면에 부착된다. 하부 윅(130b)은 빠르고 넓은 면적에 액체 확산을 위한 것이다. 액체가 넓은 면적에 확산되면 기화가 잘 된다. 하부 윅(130b)은 하판(110b)에서 테두리를 제외한 내면 전체에 부착된다. 시트형 히트 파이프(100b)는 하부에 액체가 흘러갈 공간이 있어야 하므로 하판(110b)의 내면에 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있는 형태인 하부 윅(130b)을 부착한다.
하판(110b)의 저면이 열원에 접촉되므로 하판(110b)의 내면이 액체가 흐르는 통로가 된다. 하부 윅(130b)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅이며 기공 크기를 조절하여 액체가 흐르는 통로가 형성되도록 할 수 있다.
상부 윅(140b)은 상판(120b)의 내면에 부착된다. 상부 윅(140b)은 모세관 현상을 일으키는 것으로 빠른 증기 이동을 위한 것이다. 상부 윅(140b)은 상판(120b)의 내면에 길이방향으로 부착된다. 상부 윅(140b)은 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 증기흡수와 이동을 유도한다. 모세관 현상이 일어나면 증기가 빠르게 이동하고 냉각도 빨리된다. 상부 윅(140b)은 씨실과 날실이 꼬인 형태의 직물 형상을 갖는다. 상부 윅(140b)은 편조사 실타래라고도 한다. 편조사가 수분을 머금은 상태로 이동하므로 증기의 이동이 빠르게 한다. 상부 윅(140b)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅이며, 기공 크기를 조절하여 편조사 실타래와 같이 조밀한 구조를 형성할 수 있다.
하부 윅(130b)은 기공 크기가 커 액체가 흐를 수 있도록 제작되고, 상부 윅(140b)은 증기를 흡수하여 이동할 수 있도록 기공 크기가 작아 조밀하고 밀도가 높게 제작된다.
하부 윅(130b)은 큰 기공이 액체가 이동할 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 한다. 반면, 상부 윅(140b)은 증기를 흡수하여 이동시키므로 기공이 작아 공간없이 조밀한 형태인 것이 증기를 빠르게 흡수하여 증기의 이동을 더 넓고 빠르게 해준다.
하부 윅(130b)은 선경이 약 50㎛, 기공이 약 80㎛인 것일 수 있다. 기공은 물이 흐를 수 있는 공간을 제공한다. 상부 윅(140b)은 선경이 약 20㎛일 수 있다. 상부 윅(140b)은 증기를 흡수하여 이동하므로 선경이 하부 윅(130b)에 비해 작고 물이 흐를 수 있는 공간을 제공하지 않는다.
하판(110b)과 상판(120b)은 폴리머 기반 소재로 형성한다.
폴리머 기반 소재는 저유전율 폴리머에 세라믹 필러를 혼합하여 열전도율을 높인 것이다. 세라믹 필러는 보론나이트라이드인 것이 바람직하다. 저유전율 폴리머는 저유전율의 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 중 하나일 수 있다. 폴리이미드(PI)는 유전율이 높아 바람직하지 않다.
실시예에서 상판(120b)과 하판(110b)은 폴리프로필렌(PP)에 세라믹 필러로 보론나이트라이드를 혼합하여 형성한다. 폴리프로필렌은 유전율을 낮추어 5G에서 주파수 손실을 줄여주며, 보론나이트라이드는 열전도율을 높여 방열 효율을 높이는 기능을 한다.
5G에서 안테나 방열을 위해서는 금속을 사용하는 것이 좋으나, 금속은 신호 손실이 크고 안테나 특성을 급격히 저하시킨다. 따라서 5G에서 금속을 최대한 줄이기 위해 열전도율을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재를 사용한다.
폴리머의 열전도율을 높이기 위해 그라파이트나 지르코니아를 혼합할 수도 있으나, 그라파이트와 지르코니아의 경우 유전율이 높아 신호 손실이 크기 때문에 바람직하지 않다.
하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅을 사용한다. 나노파이버 멤브레인은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 나노파이버 멤브레인일 수 있다. 무전해도금은 구리, 니켈과 같이 열전도율이 우수한 금속으로 수행할 수 있다.
PVDF 나노파이버 멤브레인은 섬유굵기가 가늘고 균일한 기공 분포를 갖는다. 상부 윅(140b)을 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅으로 형성하면, 금속과 같은 열전도율을 가지면서 기공 크기를 조절할 수 있어 냉매의 이동 속도를 더 빠르게 할 수 있다.
예컨대, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)의 기공 크기를 조절하여 액체의 빠른 확산과 증기의 빠른 이동 및 확산이 가능하게 할 수 있다.
하판(110b)과 상판(120b)을 형성하는 폴리머 기반 소재는 보론나이트라이드를 포함하여 높은 열전도율을 가지므로 물보다 온도가 더 빠르게 높아지고 쉽게 내려가는 특성을 가지고 있다.
진공 상태로 밀봉된 하판(110b)과 상판(120b)의 내부공간(101)에 충전된 물은 모세관 현상과 기체-액체 간의 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하게 된다.
예컨대, AP가 가열되면 AP와 접촉한 하판(110b)이 가열되면서 재빨리 물에게 온도를 전달한다. 하판(110b)로부터 열을 전달받은 물은 가열되고 결국 기화하여 증기가 된다. 증기는 낮은 온도로 이동하는 특성이 있기 때문에 상판(120b)에 부착된 상부 윅(140b)을 타고 응축부로 이동한다. 증기는 응축부에서 열을 방출하며 물로 상변화하고, 물은 중력에 의해 하판(110b)로 떨어진다. 하판(110b)로 떨어진 물은 하판(110b)에 부착된 하부 윅(130b)을 따라 다시 온도가 높은 증발부로 이동한다. 이러한 과정이 자동으로 반복되면서 AP의 발열을 방지할 수 있다.
이 과정에서, AP가 가열되어 하판(110b)과 상판(120b)의 온도가 상승하더라도 그 내부공간의 물은 천천히 온도가 상승하기 때문에 내부 과열을 조절할 수 있다. 이후 계속해서 하판(110b)과 상판(120b)이 가열되면 시트형 히트 파이프(100b)의 내부공간의 물이 증기로 변하면서 다시 한 번 내부 온도를 낮춰주게 된다. 또한, 물이 상변화를 일으키며 연속적으로 순환하는 과정에서 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 넓은 표면적으로 모세관 현상을 일어나게 해 신속한 수분흡수와 이동을 유도한다.
더욱이, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅이므로, 기공 크기 조절을 통해 수분 흡수를 빠르게 하는 구조로 제작시 더욱 신속한 수분흡수와 이동을 유도하여 방열 성능을 높일 수 있다.
상부 윅(140b)과 하부 윅(130b)의 사이는 이격된다. 상부 윅(140b)과 하부 윅(130b)의 사이가 이격되고 그 사이에 공간이 형성되어, 상변화 한 증기와 물의 이동이 원활할 수 있다. 냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의하면, 하판(110b)과 상판(120b) 중 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브(111, 121)가 형성된다. 리브(111, 121)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 요입된 내부공간(101)을 형성하기 위한 것이다. 리브(111, 121)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 내부공간(101)을 형성하는 지지체 역할을 한다. 리브(111, 121)는 하판(110b)과 상판(120b)을 사출성형시 일체로 형성할 수 있다.
또한, 하판(110b)에 형성되는 리브(111)는 그 사이에 하부 윅(130b)을 잘 안착시킨다.
하부 윅(130b)은 하판(110b)의 내면에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다.
휘발성 접착제(135)는 후술할 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 저온접합하는 과정에서 용융되어 하부 윅(130b)을 하판(110b)의 내면에 부착시키고 휘발될 수 있다.
상판(120b)은 내면에 길이방향으로 요입된 요입홈(123)이 형성되고, 요입홈(123)에 상부 윅(140b)이 끼워져 배치된다. 상부 윅(140b)은 요입홈(123)에 끼움 결합되어 배치되나, 하부 윅(130b)과 마찬가지로 요입홈(123)에 휘발성 접착제로 부착될 수 있다. 요입홈(123)은 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성할 수 있다.
상판(120b)에는 하판(110b)을 향해 돌출되고 하부 윅(130b)과 접촉되는 복수 개의 도트(125)가 형성된다. 도트(125)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 배치되어 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.
도트(125)는 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 포함한다. 바람직하게는, 도트(125)는 복수 개의 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 복수 개의 제2 도트(125b)가 교차 배치된 구조를 갖는다. 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)를 교차 배치한 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높이는 역할을 한다.
도트(125)는 상판(120b)과 일체로 형성된다. 도트(125)는 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성된다. 사출성형은 두께가 매우 얇은 상판(120b)에 도트(125)를 정밀하게 형성할 수 있다.
도트(125)는 상부 윅(140b)의 두께에 비해 상대적으로 두꺼운 두께로 형성하여 상부 윅(140b)과 하부 윅(130b)의 사이가 소정 간격 이격되고 그 사이에 공간이 형성되도록 한다.
하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(130b) 및 상부 윅(140b)은 두께를 50~150㎛ 범위로 형성할 수 있다. 예컨대, 하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(130b) 및 상부 윅(140b)은 100㎛ 두께로 형성하고, 도트(125)는 150㎛ 두께로 형성할 수 있다.
도트(125)는 원형의 단면을 가지는 기둥 형상 또는 선단으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 대략 원뿔대 형상일 수 있다. 제1 도트(125a)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 260㎛이고 제2 도트(125b)는 가장 넓은 단면 부분의 반경(R)이 170㎛일 수 있다.
도 11에 도시된 바에 의하면, 하판(110b)과 상판(120b)은 테두리를 맞댄 상태로 저온접합기재(180)를 이용하여 저온에서 접합한다.
저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 테두리를 따라 형성된 리브(111, 121)에 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다. 또는 저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면에 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다.
저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면에 형성하는 경우, 저온접합 공정에서 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리가 접합됨과 동시에 상부 윅(140b)이 상판(120b)의 내면에 접합되고, 하부 윅(130b)이 하판(110b)의 내면에 접합되는 기능도 가질 수 있다.
저온접합기재(180)는 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 200~300℃의 온도에서 용융 접합한다. 바람직하게는 하판(110b)과 상판(120b)을 맞댄 상태로 저온접합기재(180)의 브레이징 온도인 250℃에서 가열하여 테두리를 접합한다.
저온접합은 하판(110b)과 상판(120b)을 폴리머 기반 소재로 형성할 수 있도록 한다. 또한, 저온접합은 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)을 금속이 아닌 멤브레인 윅의 적용이 가능하게 한다.
하판(110b)과 상판(120b)을 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성하면, 5G에서 신호 손실을 방지하여 안테나 특성에 영향을 주지 않는 시트형 히트 파이프의 제작이 가능하나, 하판(110b)과 상판(120b)의 용융 온도가 낮아 저온접합이 가능해야 한다.
또한, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)을 멤브레인 윅으로 제작하면 기공 크기를 원하는 크기로 조정 가능하나, 용융 온도가 낮아 고온접합시 윅이 녹아버리므로 윅의 기능을 상실하게 된다. 따라서 저온접합이 가능해야 상부 윅(140b)을 기공 크기 조정이 가능한 멤브레인 윅으로 제작하여 시트형 히트 파이프(100b)에 적용 가능하다.
저온접합기재(180)는 다층 구조의 스퍼터 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.
저온접합기재(180)는 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면 또는 리브(111, 121) 중 하나에 형성한 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 형성한 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다. Ti 스퍼터층(180a)과 SnAg 스퍼터층(180b)의 다층 구조는 저온에서 브레이징이 되는 성분이다.
SnAg 스퍼터층은 Sn 95~98wt%, Ag 3~5wt%를 포함한다. 바람직하게는 SnAg 스퍼터층은 Sn 97wt%, Ag 3wt%로 이루어진다.
Ti 스퍼터층(180a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)은 1㎛의 두께로 형성할 수 있다.
저온접합기재(180)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110b)과 상판(120b)의 접합강도를 높인다. SnAg는 저융점 금속으로 구리와 젖음성이 좋다.
예컨대, 브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110b)의 전면 또는 리브(111)에 Ti 스퍼터층(180a)을 형성한다.
Ti 스퍼터층(180a)은 Cu와 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)과 밀착력을 높인다. SnAg 스퍼터층(180b)과 Cu의 접합에서 SnAg는 Sn-Ag-Cu계 금속간 화합물을 형성하여 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다.
도 12에 도시된 바에 의하면, 하판(110b)은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 구조를 갖는다. 리브(111)는 하판(110b)의 사출성형시 일체로 형성된다.
상판(120b)은 테두리를 따라 리브(121)가 형성되고, 중앙에 길이방향을 따라 소정의 면적으로 요입홈(123)이 형성되며, 요입홈(123)의 기준으로 양측에 제1 도트(125a)와 제1 도트(125a)에 비해 직경이 작은 제2 도트(125b)가 교차 배치되는 구조를 갖는다.
상판(120b)에서 리브(121), 요입홈(123), 제1 도트(125a) 및 제2 도트(125b)는 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성된다. 요입홈(123)은 상판(120b)에서 다른 부분 보다 더 요입되게 형성한 것이다.
상판(120b)의 요입홈(123)에 상부 윅(140b)이 끼움 고정되고, 하판(110b)에서 리브(121)를 제외한 면에 하부 윅(130b)이 고정된다.
하판(110b)과 상판(120b)은 저온접합기재(180)를 매개로 리브(111, 121)를 맞댄 상태에서, 저온 브레이징에 의해 접합된다.
시트형 히트 파이프(100b)는 리브(111)가 하판(110b)의 테두리에만 형성될 수도 있다.
이하에서는 제3 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 10 및 도 11에 도시된 바에 의하면, 시트형 히트 파이프의 제조방법은 테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110b)을 형성하는 단계와, 길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 복수 개의 도트(125)가 형성된 상판(120b)을 형성하는 단계와, 하판(110b)의 내면에 하부 윅(130b)을 배치하는 단계와, 상판(120b)의 요입홈(123)에 상부 윅(140b)을 배치하는 단계와, 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다.
하판(110b)과 상판(120b)은 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성한다. 바람직하게는, 상판(120b)과 하판(110b)은 폴리프로필렌(PP)에 세라믹 필러로 보론나이트라이드를 혼합하여 형성한다.
하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 기공 크기를 조정할 수 있도록 PVDF 나노파이버 멤브레인으로 형성하고, 표면을 구리 또는 니켈로 무전해도금하여 전기전도성과 열전도성을 가지도록 한다.
하판(110b)의 내면에 하부 윅(130b)을 배치하는 단계에서, 하판(110b)의 내면과 하부 윅(130b)의 사이에 휘발성 접착제(135)를 배치하고, 휘발성 접착제(135)는 저온 브레이징을 수행하는 과정에서 용융되어 하부 윅(130b)을 하판(110b)의 내면에 부착시킬 수 있다. 예컨대, 휘발성 접착제(135)는 약 200℃에서 휘발되는 세라믹 본드일 수 있다.
테두리를 따라 리브(111)가 형성된 하판(110b)을 형성하는 단계에서, 리브(111)는 하판(110b)의 사출성형시 일체로 형성한다.
길이방향을 따라 요입홈(123)이 형성되고 요입홈(123)의 양측으로 도트(125)가 형성된 상판(120b)을 형성하는 단계에서, 요입홈(123)과 도트(125)는 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성한다.
하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 밀봉 접합하도록 저온 브레이징을 수행하는 단계는, 하판(110b) 또는 상판(120b)의 테두리에 저온접합기재(180)를 형성하거나, 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면에 저온접합기재(180)를 형성하고, 200~300℃의 온도에서 가열 접합한다. 바람직하게는 저온 브레이징은 250℃의 온도에서 수행한다.
저온접합기재(180)는, 하판(110b) 또는 상판(120b)의 전면 또는 테두리를 따라 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다.
시트형 히트 파이프(100b)는 입구(170)를 포함한다.
저온 브레이징하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입하게 된다. 냉매(150)는 비열이 높은 물을 사용한다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입할 수 있다.
이하에서는 제3 실시예의 작용을 설명하기로 한다.
제3 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100b)는 하판(110b), 상판(120b), 하부 윅(130b) 및 상부 윅(140b)의 4가지 부품으로 제조한다.
시트형 히트 파이프(100b)는 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리를 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 내부공간(101)에 하부 윅(130b), 상부 윅(140b)을 배치하며, 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.
또한, 하판(110b), 상판(120b)이 열전도성을 높인 저유전율의 폴리머 기반 소재로 형성되고, 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)은 기공 크기의 조정이 가능한 멤브레인 윅을 적용하며, 냉매(150)는 비열이 낮은 물을 사용한다.
상기한 구조에서, 하부 윅(130b)은 기공 크기 조절로 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 상부 윅(140b)은 기공 크기 조절로 열전도율과 함께 더 조밀한 구조를 형성할 수 있어 증기를 빠르게 흡수하여 빠르게 이동 가능하므로 상변화를 통한 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다.
또한, 시트형 히트 파이프(100b)는 상판(120b)에 하판(110b)을 향해 돌출되고 하부 윅(130b)과 접촉되는 복수 개의 도트(125)가 형성된 구조로 된다. 이러한 도트(125)는 하판(110b)과 상판(120b)의 사이에 배치되어 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 하므로 냉매의 이동을 보다 원활하게 하여 방열 효율을 높이는데 기여할 수 있다.
또한, 하판(110b)과 상판(120b)은 테두리에 리브(111, 121)를 형성하여 내부에 하부 윅(130b)과 상부 윅(140b)이 배치될 공간을 확보하고, 상판(120b)에 도트(125)를 형성하여 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지할 뿐 아니라, 리브(111, 121)와 도트(125)가 하판(110b)과 상판(120b)의 사출성형시 일체로 형성되므로 공정 단순화가 가능하고 ㎛ 단위로 두께가 얇은 시트형 히트 파이프(100b)의 제조가 가능하다.
또한, 하판(110b)과 상판(120b)의 테두리가 저온접합기재(180)를 매개로 저온 브레이징에 의해 접합된다.
저온 브레이징은 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함하는 저온접합기재(180)에 의해 가능하다. 이러한 저온접합기재(180)는 ㎛ 단위로 두께가 얇고 폴리머 기반 소재인 하판(110b)과 상판(120b)을 저온에서 내부 구성물의 높이차 없이 균일하게 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 빠른 이동이 가능하고 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.
도 13에 도시된 바에 의하면, 제4 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c), 상판(120c), 가스켓(190), 윅(140c) 및 냉매(150)를 포함한다.
하판(110c)과 상판(120c)은 서로 마주보도록 위치하고 테두리가 가스켓(190)을 매개로 밀봉 접합되어 마주하는 내면 사이에 내부공간(101)을 형성한다. 내부공간(101)에 빠른 액체 확산과 빠른 증기 이동을 유도하는 윅(140c)이 배치되며, 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매(150)가 진공 봉입된다. 냉매(150)는 물로 이루어질 수 있다.
시트형 히트 파이프(100c)는 냉매를 주입하는 입구(170)를 포함한다. 입구(170)는 냉매의 주입 후 밀봉된다. 시트형 히트 파이프(100c)는 내부공간(101)이 진공으로 밀폐되며, 내부공간(101)의 진공을 빼면서 냉매를 주입하게 된다. 내부공간(101)을 진공으로 하면 냉매(150)의 상변화가 대기압보다 낮은 온도에서 진행되어 방열 효율을 높일 수 있다.
냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.
하판(110c)은 저면 일측이 열원이 접촉되고, 상판(120c)은 하판(110c)의 상부에 서로 겹쳐지도록 배치된다. 가스켓(190)은 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 형성하도록 일면이 하판(110c)의 테두리와 밀봉되게 접합되고 반대되는 타면이 상판(120c)의 테두리와 밀봉되게 접합된다. 열원은 AP 또는 안테나칩일 수 있다.
하판(110c)과 상판(120c)은 평평한 평판 형상으로 형성된다.
하판(110c)과 상판(120c)은 금속 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 하판(110c)과 상판(120c)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있다. 하판(110c)과 상판(120c)을 금속 소재로 형성하면 강도 확보와 열전도율 확보에 장점이 있다.
또는, 하판(110c)과 상판(120c)은 폴리머 기반 소재로 형성될 수 있다.
폴리머 기반 소재는 저유전율 폴리머에 세라믹 필러를 혼합하여 열전도율을 높인 것인 것이다. 세라믹 필러는 보론나이트라이드일 수 있다. 저유전율 폴리머는 저유전율의 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 중 하나일 수 있다. 하판(110c)과 상판(120c)을 폴리머 기반 소재로 형성하면 비용 절감과 제작 공정의 용이성이 있다.
가스켓(190)은 평평한 평판 형상의 상판(120c)과 하판(110c)을 사용하여 그 사이에 내부공간을 형성하기 위한 것이다. 제4 실시예는 가스켓(190)을 이용하여 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 형성한다.
가스켓(190)은 상판(120c)과 하판(110c)의 테두리를 접합하므로 상판(120c)과 하판(110c)의 테두리에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 14에 도시된 바와 같이, 가스켓(190)은 중앙이 빈 사각 형상으로 형성될 수 있다.
또는, 도 15 및 도 16과 같이, 가스켓(190)은 사각 형상의 내부 빈 공간에 일정 간격을 두고 보강부(191)가 형성된 형상으로 형성될 수 있다. 보강부(191)는 제1 실시예 내지 제4 실시예에 기재된 도트 대신 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.
보강부(191)를 구비한 가스켓(190) 구조는 냉매(150)를 봉입하는데 충분한 내부공간(101)을 제공하고, 강성을 높여 대기압과의 압력차이로 인한 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하며, 냉매(150)가 이동하는 보다 넓은 유로를 제공하여 방열 효율을 높일 수 있다.
가스켓(190)은 금속 소재로 형성될 수 있다. 또는 가스켓(190)은 폴리머 기반 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 가스켓(190)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성될 수 있고, 저유전율 폴리머에 세라믹 필러를 혼합하여 열전도율을 높인 폴리머 기반 소재로 형성될 수도 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 가스켓(190)의 내부에 윅(140c)이 배치된다. 이를 위해 가스켓(190)은 윅(140c)을 지지할 수 있는 단차가 형성될 수 있다.
윅(140c)은 부직포(141)와 부직포(141)의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅(142, 143)을 포함할 수 있다. 부직포(141)는 나노파이버로 형성할 수 있다. 부직포(141)는 열전도성을 높이기 위해 나노파이버에 무전해도금하여 형성할 수 있다.
부직포(141)의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅(142, 143)은 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 나노파이버 멤브레인에 무전해도금하여 형성한 멤브레인 윅을 사용할 수 있다. 무전해도금은 구리, 니켈과 같이 열전도율이 우수한 금속으로 수행할 수 있다. 무전해도금은 이외에도 알루미늄, 은, 티타늄, 크롬, 금, 탄소, 철, 백금, 흑연 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금으로 수행될 수 있다.
PVDF 나노파이버 멤브레인은 섬유굵기가 0.2~0.3㎛로 가늘고 균일한 기공 분포를 갖는다. 멤브레인 윅(142, 143)을 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성한 멤브레인 윅으로 형성하면, 금속과 같은 열전도율을 가지면서 기공 크기를 조절할 수 있어 냉매의 이동 속도를 더 빠르게 할 수 있다.
부직포(141)의 하부에 배치한 멤브레인 윅(142)과 부직포(141)의 상부에 배치한 멤브레인 윅(143)은 기공 크기를 조절하여 액체의 빠른 확산과 증기의 빠른 이동 및 확산이 가능하게 할 수 있다.
예컨대, 부직포(141)의 하부에 배치한 멤브레인 윅(142)의 기공이 부직포(141)의 상부에 배치한 멤브레인 윅(143)의 기공에 비해 기공의 크기를 크게 제작할 수 있다.
부직포(141)의 하부에 배치한 멤브레인 윅(142)은 액체가 이동하는 공간을 제공할 수 있도록 기공 크기를 크게 조절하고, 부직포(141)의 상부에 배치한 멤브레인 윅(143)은 기공을 최소화한 조밀한 구조로 형성하여 증기의 빠른 흡수를 통해 증기의 빠른 이동이 가능하게 제작할 수 있다.
멤브레인 윅(142, 143)은 모세관 현상을 일으켜 증기가 빠르게 이동하고 넓게 퍼지게 함으써 냉각도 빨리 일어나게 한다.
제4 실시예는 가스켓(190)과 윅(140c)이 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간(101)을 형성하고 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.
더욱이, 멤브레인 윅(142, 143)은 PVDF 나노파이버 멤브레인의 표면에 구리 또는 니켈을 도금하여 형성하므로, 기공 크기 조절을 통해 수분 흡수를 빠르게 하는 구조로 제작하여 더욱 신속한 수분흡수와 이동을 유도하여 방열 성능을 높일 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 가스켓(190)은 중앙이 빈 사각 형상으로 형성될 수 있다.
또는, 도 15와 도 16에 도시된 바와 같이, 가스켓(190', 190")은 사각 형상의 내부 빈 공간에 일정 간격을 두고 보강부(191)가 형성된 형상으로 형성될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 보강부(191)는 일측 단부가 입구(170)의 반대편에 위치한 사각 형상 테두리에 고정되고, 반대측 단부는 입구(170)와 이격되게 위치되는 둘 이상의 일자형 보강살로 구성될 수 있다.
또는, 도 16에 도시된 바와 같이, 보강부(191)는 일측 단부가 입구(170)의 반대편에 위치한 사각 형상 테두리에 고정되고 반대측 단부는 입구(170)와 이격되게 위치되는 하나의 하나 이상의 보강살(191a)과, 일측 단부가 입구(170)와 인접한 사각 형상 테두리에 고정되고 반대측 단부는 입구(170)의 반대편에 위치한 사각 형상 테두리와 이격되게 위치되는 하나 이상의 보강살(191b)을 포함할 수 있다. 두 종류의 보강살(191a,191b)은 폭 방향으로 지그재그 형태의 유로를 형성하여 냉매의 길이방향 이동에는 영향을 주지 않고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체의 역할을 할 수 있다.
가스켓(190)에 보강부(191)를 형성하는 경우, 윅(140c)은 보강살(191a)과 보강살(191b)의 사이의 공간에 배치될 수 있다.
냉매(150)는 상변화에 따른 증기의 부피 증가를 고려하여 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함될 수 있다.
하판(110c)과 상판(120c)은 가스켓(190)을 사이에 두고 테두리를 맞댄 상태로 저온접합기재(180)를 이용하여 저온에서 접합한다.
저온접합기재(180)는 가스켓(190)의 일면을 하판(110c)에 밀봉되게 접합하고 반대되는 타면을 상판(120c)에 밀봉되게 접합한다.
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하거나 가스켓(190)의 일면과 반대되는 타면에 형성할 수 있다.
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하는 경우, 저온접합 공정에서 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리가 가스켓(190)의 일면과 타면게 각각 접합됨과 동시에 부직포(141)의 상부의 멤브레인 윅(143)이 상판(120c)의 내면에 접합되고, 부직포(141)의 하부의 멤브레인 윅(142)이 하판(110c)의 내면에 접합되는 기능도 가질 수 있다.
실시예에서, 저온접합기재(180)는 가스켓(190)의 일면과 반대되는 타면에 스퍼터링에 의해 형성한다. 그 이유는 가스켓(190)이 윅(140c)을 지지하므로 저온접합기재(180)를 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하지 않아도 무방하기 때문이다.
저온접합기재(180)는 200~300℃의 온도에서 용융되어 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리를 가스켓(190)의 일면 및 타면에 접합한다. 바람직하게는 하판(110c)과 상판(120c)을 가스켓(190)을 사이에 두고 맞댄 상태로 저온접합기재(180)의 브레이징 온도인 250℃에서 가열하여 테두리를 가스켓(190)과 접합한다.
저온접합은 윅(140c)을 금속이 아닌 부직포(141)와 멤브레인 윅(142, 143)의 구조의 적용이 가능하게 하기 위한 것이다. 윅(140c)을 부직포(141)와 멤브레인 윅(142, 143)의 구조로 제작하면 지지체 역할과 기공 크기를 원하는 크기로 조정 가능한 장점이 있으나, 용융 온도가 낮아 고온접합시 윅이 녹아버리므로 윅의 기능을 상실하게 된다. 따라서 저온접합이 가능해야 윅(140c)을 지지체 기능과 기공 크기 조정이 가능한 부직포(141)와 멤브레인 윅(142, 143)의 구조로 적용 가능하다.
저온접합기재(180)는 다층 구조의 스퍼터 박막으로 형성한다. 다층 구조의 박막은 부족한 성능을 서로 보완하여 접합력을 높이기 위한 것이다.
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면 또는 가스켓(190)의 일면과 타면에 형성한 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 형성한 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다. Ti 스퍼터층(180a)과 SnAg 스퍼터층(180b)의 다층 구조는 저온에서 브레이징이 되는 성분이다.
SnAg 스퍼터층은 Sn 95~98wt%, Ag 3~5wt%를 포함한다. 바람직하게는 SnAg 스퍼터층은 Sn 97wt%, Ag 3wt%로 이루어진다.
Ti 스퍼터층(180a)은 0.2㎛의 두께로 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)은 1㎛의 두께로 형성할 수 있다.
저온접합기재(180)에서 각 층의 두께는 각 성분의 열팽창계수를 고려하여 설계한 것으로, 각 층의 두께로 설계할 경우 하판(110c)과 상판(120c)의 접합강도를 높인다. SnAg는 저융점 금속으로 구리와 젖음성이 좋다.
예컨대, 브레이징 전 모재가 청정해야 접합이 잘 되므로 세척 후 표면 개질을 위해 하판(110c)의 리브(111)에 Ti 스퍼터층(180a)을 형성한다.
Ti 스퍼터층(180a)은 Cu와 금속 간 화합물(CuTi)을 형성하고, SnAg 스퍼터층(180b)과 밀착력은 높인다. SnAg 스퍼터층(180b)과 Cu의 접합에서 SnAg는 Sn-Ag-Cu계 금속간 화합물을 형성하여 젖음성과 밀착성을 향상시켜 접합성을 높일 수 있다.
이하에서는 제4 실시예에 따른 시트형 히트 파이프의 제조방법을 설명하기로 한다.
시트형 히트 파이프의 제조방법은 동일한 크기이고 평평한 평판 형상으로 형성된 하판(110c)과 상판(120c)을 준비하는 단계와, 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 내부공간을 형성하도록 하판(110c)과 상판(120c)의 사이의 테두리에 가스켓(190)을 배치하는 단계와, 하판과 상판(120c)이 가스켓(190)을 매개로 밀봉 접합되도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함한다.
하판(110c)과 상판(120c)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성할 수 있다. 또는 하판(110c)과 상판(120c)은 폴리머 기반 소재로 형성할 수 있다. 가스켓(190)은 열전도율이 높은 구리(Cu) 또는 구리합금으로 형성할 수 있다. 또는 가스켓(190)은 폴리머 기반 소재로 형성할 수 있다.
폴리머 기반 소재는 저유전율 폴리머에 보론나이트라이드를 혼합하여 열전도율을 높인 것일 수 있다. 저유전율 폴리머는 저유전율의 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 중 하나일 수 있다.
저온 브레이징은 200~300℃에서 수행할 수 있다.
저온 브레이징을 위해 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 형성하거나 가스켓(190)의 일면과 반대되는 타면에 형성한 저온접합기재(180)를 포함한다.
실시예에서는, 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 저온접합기재(180)를 형성하고, 200~300℃의 온도에서 가열 접합한다. 바람직하게는, 저온 브레이징은 250℃의 온도에서 수행한다.
저온접합기재(180)는 하판(110c)과 상판(120c)의 전면에 스퍼터링에 의해 형성되는 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함한다.
저온 브레이징을 수행하는 단계 후, 입구(170)에 냉매(150)를 주입하고 입구(170)는 밀봉된다. 냉매(150)는 내부공간(101)의 진공을 빼면서 주입한다. 냉매(150)는 물을 사용할 수 있다. 냉매(150)는 내부공간(101)에 부피비로 10~20% 정도 포함되게 주입할 수 있다.
이하에서는 제4 실시예의 작용을 설명하기로 한다.
제4 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c), 상판(120c), 가스켓(190) 및 윅(140c)의 4가지 부품으로 제조한다.
시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리를 가스켓(190)을 매개로 접합하여 그 사이에 내부공간(101)을 형성하고, 가스켓(190)에 윅(140c)을 배치하며, 냉매(150)를 진공 봉입한 구조로 된다.
윅(140c)은 부직포(141)의 상부와 하부에 기공 크기의 조정이 가능한 멤브레인 윅(142, 143)을 적용하며, 냉매(150)는 물을 사용한다.
상기한 구조에서, 가스켓(190)과 윅(140c)은 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 냉매가 이동할 수 있는 내부공간(101)을 확보하고 내부공간(101)의 찌그러짐을 방지하는 지지체 역할을 한다.
또한, 부직포(141)의 하부에 배치된 멤브레인 윅(142)은 높은 열전도율과 함께 액체가 흐를 수 있는 공간을 확보할 수 있어 빠른 액체 확산을 가능하게 하고, 부직포의 상부에 배치된 멤브레인 윅(143)은 열전도율과 함께 더 조밀한 구조로 증기를 빠르게 흡수하여 빠르게 이동시키므로 상변화를 통한 냉매의 이동을 더 넓고 빠르게 하여 방열 효율을 높일 수 있다.
또한, 가스켓(190)이 하판(110c)과 상판(120c)의 사이에 윅(140c)이 배치될 공간을 확보하므로, 하판(110c)과 상판(120c)에 홈이 있는 구조를 형성할 필요가 없고, 평평한 평판 형상으로 사용 가능하다. 이로 인해 공정 단순화가 가능하고 ㎛ 단위로 두께가 얇은 시트형 히트 파이프(100c)의 제조가 가능하다.
또한, 시트형 히트 파이프(100c)는 하판(110c)과 상판(120c)의 테두리가 가스켓(190)에 저온접합기재(180)를 매개로 저온 브레이징에 의해 접합된다.
저온 브레이징은 Ti 스퍼터층(180a)과 Ti 스퍼터층(180a)의 상부에 스퍼터링에 의해 형성되는 SnAg 스퍼터층(180b)을 포함하는 저온접합기재(180)에 의해 가능하다. 이러한 저온접합기재(180)는 ㎛ 단위로 두께가 얇은 하판(110c)과 상판(120c)을 저온에서 내부 구성물의 높이차 없이 균일하게 밀봉 접합할 수 있고, 그에 따라 내부공간(101)에 주입한 냉매(150)의 빠른 이동이 가능하고 누설이 방지되어 방열성능이 우수한 시트형 히트 파이프를 제조할 수 있도록 한다.
도 17에 도시된 바에 의하면, 제5 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100d)는 하판(110c), 상판(120c), 가스켓(190), 윅(140c) 및 냉매(150)를 포함한다.
제5 실시예에 따른 시트형 히트 파이프(100d)는 제4 실시예와 비교하여 하판(110c)과 상판(120c)의 내면에 소수성 코팅층(127)이 형성된 차이가 있다.
소수성 코팅층(127)은 응축된 냉매가 잘 떨어지고 잘 퍼져 냉매의 이동을 보다 원활하게 할 수 있도록 한다. 또한 하판(110c)의 내면에 코팅된 소수성 코팅층(127)은 냉매가 잘 흐르도록 윤활 기능을 한다. 냉매가 응축될 때 상판(120c)에서 냉매가 잘 떨어져야 냉매의 상변화를 통한 순환이 원활해진다.
소수성 코팅층(127)은 크롬나이트라이드(CrN)로 이루어질 수 있다. 크롬나이트라이드는 고온에 강하고 우수한 소수성 특성을 갖는다.
소수성 코팅층(127)의 두께는 1~5㎛ 범위일 수 있다. 소수성 코팅층(127)은 스퍼터링 방법으로 하판(110c)과 상판(120c)의 내면에 형성할 수 있다.
제5 실시예의 소수성 코팅층(127)은 제4 실시예의 구조를 이용하여 설명하였으나, 제1 실시예 내지 제3 실시예의 하판(110c)과 상판(120c)에도 적용 가능하다.
상술한 실시예들은 시트형 히트 파이프를 스마트폰의 애플리케이션 프로세서(AP)의 위에 부착하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 방열이 필요한 다양한 전자기기에 적용 가능하다. 특히, 시트형 히트 파이프는 5G 상용화에 따라 발열의 우려가 있는 안테나에도 적용 가능하다.
또한, 상술한 제1 실시예 내지 제5 실시예는 적용 가능한 조건에서 각 실시예의 구성을 조합하여 시트형 히트 파이프를 제작할 수 있다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 저면에 열원이 접촉되는 하판;
    상기 하판과 겹쳐지도록 상기 하판의 상부에 배치되는 상판; 및
    밀봉되게 접합된 상기 하판과 상기 상판 사이의 내부공간에 진공 봉입되고 상변화에 의한 열전달 특성을 갖는 냉매를 포함하는 시트형 히트 파이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하판과 상기 상판의 테두리를 밀봉하여 접합하여 상기 하판과 상기 상판 사이에 내부공간을 형성하는 접합기재를 더 포함하는 시트형 히트 파이프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하판의 내면에 배치되는 우븐메쉬(Woven Mesh); 및
    상기 상판의 내면에서 상기 우븐메쉬와 이격되도록 배치되는 윅(wick)을 더 포함하고,
    상기 상판은 내면에는 길이방향으로 요입된 요입홈이 형성되고, 상기 요입홈에 상기 윅이 끼워져 배치되는 시트형 히트 파이프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하판의 내면에 부착되는 하부 윅(wick); 및
    상기 상판의 내면에 부착되는 상부 윅(wick)을 더 포함하고,
    상기 상부 윅에 비해 상기 하부 윅의 기공의 크기가 큰 시트형 히트 파이프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하판과 상기 상판의 사이에 내부공간을 형성하기 위해, 상기 하판과 상기 상판 중에서 적어도 하나에는 테두리를 따라 돌출된 리브가 형성된 시트형 히트 파이프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상판에는 상기 하판을 향해 돌출된 복수 개의 도트(Dot)가 형성되고,
    상기 도트는 제1 도트와 상기 제1 도트에 비해 직경이 작은 제2 도트가 교차 배치되는 시트형 히트 파이프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하판과 상기 상판의 사이에 내부공간을 형성하도록 일면이 상기 하판의 테두리와 밀봉되게 접합되고 반대되는 타면이 상기 상판의 테두리와 밀봉되게 접합되는 가스켓; 및
    상기 가스켓의 일면을 상기 하판에 밀봉되게 접합하고 반대되는 타면을 상기 상판에 밀봉되게 접합하는 접합기재를 더 포함하는 시트형 히트 파이프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스켓은 중앙이 빈 사각 형상 또는 상기 사각 형상의 내부 빈 공간에 일정 간격을 두고 보강부가 형성된 시트형 히트 파이프.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가스켓의 내부에 배치되되, 상기 가스켓에 형성된 단차에 배치되는 윅(wick)을 더 포함하고,
    상기 윅은 부직포(나노파이버)와 상기 부직포의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅을 포함하고,
    상기 부직포의 하부에 배치한 멤브레인 윅의 기공이 상기 부직포의 상부에 배치한 멤브레인 윅의 기공에 비해 기공의 크기가 큰 시트형 히트 파이프.
  10. 테두리를 따라 리브가 형성된 하판을 형성하는 단계;
    길이방향을 따라 요입홈이 형성되고 상기 요입홈의 양측으로 복수 개의 도트가 형성된 상판을 형성하는 단계; 및
    브레이징을 통해 상기 하판과 상기 상판 사이에 내부공간이 형성되도록 상기 하판과 상기 상판의 테두리를 밀봉 접합하는 단계를 포함하는 시트형 히트 파이프 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉 접합하는 단계 이전에 상기 하판의 내면에 우븐메쉬를 배치하는 단계; 및
    상기 상판의 상기 요입홈에 윅을 배치하는 단계를 더 포함하는 시트형 히트 파이프 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉 접합하는 단계에서는 입구가 형성된 내부 공간을 형성하고,
    상기 브레이징하는 단계 이후에 상기 입구에 냉매를 주입하고 상기 입구는 밀봉하는 단계를 더 포함하는 시트형 히트 파이프 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉 접합하는 단계 이전에 상기 하판의 내면에 하부 윅을 배치하는 단계; 및
    상기 밀봉 접합하는 단계 이전에 상기 상판의 상기 요입홈에 상부 윅을 배치하는 단계를 더 포함하는 시트형 히트 파이프 제조방법.
  14. 동일한 크기이고 평평한 평판 형상으로 형성된 하판과 상판을 준비하는 단계;
    상기 하판과 상기 상판의 사이에 내부공간을 형성하도록 상기 하판과 상기 상판의 사이의 테두리에 가스켓을 배치하는 단계; 및
    상기 하판과 상기 상판이 상기 가스켓을 매개로 밀봉 접합되도록 저온 브레이징을 수행하는 단계를 포함하는 시트형 히트 파이프 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가스켓을 배치하는 단계는 상기 가스켓의 내부에 윅(wick)을 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 윅은 부직포와 상기 부직포의 상부와 하부에 배치한 멤브레인 윅을 포함하는 시트형 히트 파이프 제조방법.
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