(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-29
(54)【発明の名称】ベーパーチャンバおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
F28D 15/02 20060101AFI20240822BHJP
F28D 15/04 20060101ALI20240822BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
F28D15/02 106Z
F28D15/02 101H
F28D15/02 L
F28D15/04 F
H05K7/20 Q
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024514640
(86)(22)【出願日】2022-09-07
(85)【翻訳文提出日】2024-03-06
(86)【国際出願番号】 KR2022013408
(87)【国際公開番号】W WO2023038415
(87)【国際公開日】2023-03-16
(31)【優先権主張番号】10-2021-0118742
(32)【優先日】2021-09-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0112729
(32)【優先日】2022-09-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508112782
【氏名又は名称】ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001586
【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カン ヒョン リ
(72)【発明者】
【氏名】ヒョン ソク キム
(72)【発明者】
【氏名】ヒョン グン イム
【テーマコード（参考）】
5E322
【Ｆターム（参考）】
5E322AA11
5E322AB01
5E322DB06
5E322DB12
5E322FA01
(57)【要約】
【課題】熱伝導性が向上したべーパーチャンバを提供する。
【解決手段】ベーパーチャンバは、一面が発熱素子の発熱面に密着配置され、他面側には開口し、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間が所定の厚さに形成されたチャンバボディプレートと、前記チャンバボディプレートの開口した他面側を遮蔽するように結合されるチャンバカバープレートと、前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートとの間の空間である前記冷媒充填空間に形成され、少なくとも前記冷媒充填空間に充填された冷媒が流動する多数の気孔を含むように形成されたウィック部とを含む。前記ウィック部は、前記冷媒充填空間に満たされたアルミニウム粉末が粒子単位で結合された外面にメッキされたＮｉメッキ層を含む。
【選択図】図１
【解決手段】ベーパーチャンバは、一面が発熱素子の発熱面に密着配置され、他面側には開口し、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間が所定の厚さに形成されたチャンバボディプレートと、前記チャンバボディプレートの開口した他面側を遮蔽するように結合されるチャンバカバープレートと、前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートとの間の空間である前記冷媒充填空間に形成され、少なくとも前記冷媒充填空間に充填された冷媒が流動する多数の気孔を含むように形成されたウィック部とを含む。前記ウィック部は、前記冷媒充填空間に満たされたアルミニウム粉末が粒子単位で結合された外面にメッキされたＮｉメッキ層を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一面が発熱素子の発熱面に密着配置され、他面側には開口し、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間が所定の厚さに形成されたチャンバボディプレートと、前記チャンバボディプレートの開口した他面側を遮蔽するように結合されるチャンバカバープレートと、
前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートとの間の空間である前記冷媒充填空間に形成され、少なくとも前記冷媒充填空間に充填された冷媒が流動する多数の気孔を含むように形成されたウィック部と、を含み、
前記ウィック部は、アルミニウム粉末が粒子単位で結合された外面にメッキされたＮｉメッキ層、を含む、ベーパーチャンバ。
【請求項2】
前記チャンバボディプレートおよび前記チャンバカバープレートは、前記ウィック部の無電解Ｎｉメッキ工程前の素材と同一の材質であるアルミニウム素材からなる、請求項１に記載のベーパーチャンバ。
【請求項3】
前記チャンバボディプレートと前記ウィック部、または前記チャンバカバープレートと前記ウィック部とは、前記無電解Ｎｉメッキ工程により所定の結合力で結合される、請求項２に記載のベーパーチャンバ。
【請求項4】
前記ウィック部は、前記Ｎｉメッキ層の外面にメッキされたＣｕメッキ層、をさらに含む、請求項２に記載のベーパーチャンバ。
【請求項5】
前記チャンバボディプレートの内側面と前記ウィック部との間の前記所定の結合力は、前記Ｃｕメッキ層を形成する湿式Ｃｕメッキ工程の追加によりさらに増加する、請求項４に記載のベーパーチャンバ。
【請求項6】
前記ウィック部に形成される前記多数の気孔は、前記湿式Ｃｕメッキ工程によりメッキされるＣｕメッキ層によって、前記冷媒が毛細管現象によって流動可能な程度の大きさを形成する、請求項５に記載のベーパーチャンバ。
【請求項7】
内部に冷媒が充填される冷媒充填空間が形成されたチャンバボディプレート、前記チャンバボディプレートとともに前記冷媒充填空間を形成するように開口した面を遮蔽するチャンバカバープレート、および前記冷媒充填空間に形成されるウィック部、の各原材料を準備する材料準備工程と、前記材料準備工程により準備された前記チャンバボディプレートまたは前記チャンバカバープレートが形成する前記冷媒充填空間に相当する部位に、前記ウィック部の原材料であるアルミニウム粉末を所定量位置させた後、無電解Ｎｉメッキを行う無電解Ｎｉメッキ工程と、を含む、ベーパーチャンバの製造方法。
【請求項8】
前記無電解Ｎｉメッキ工程により形成された前記ウィック部にＣｕメッキを追加的に行う湿式Ｃｕメッキ工程、をさらに含む、請求項７に記載のベーパーチャンバの製造方法。
【請求項9】
前記材料準備工程は、前記冷媒充填空間に前記ウィック部が形成されるようにアルミニウムプレート形態で準備した前記チャンバボディプレートおよび前記チャンバカバープレートの少なくともいずれか１つをエッチングさせて、前記冷媒充填空間に相当する空き空間を形成した後、ジンケート処理過程を先行する、請求項７に記載のベーパーチャンバの製造方法。
【請求項10】
前記無電解Ｎｉメッキ工程は、前記アルミニウム粉末を結合させながら前記多数の気孔を形成すると同時に、前記ウィック部と同一の材質であるアルミニウム素材からなる前記チャンバボディプレートまたは前記チャンバカバープレートの内側面に、前記ウィック部を所定の結合力で結合させる工程である、請求項７に記載のベーパーチャンバの製造方法。
【請求項11】
前記湿式Ｃｕメッキ工程は、前記無電解Ｎｉメッキ工程により形成された前記ウィック部の表面に銅層がメッキされて、前記多数の気孔を前記冷媒充填空間に充填された冷媒が毛細管現象によって流動可能な程度の大きさを形成する工程である、請求項８に記載のベーパーチャンバの製造方法。
【請求項12】
前記湿式Ｃｕメッキ工程は、前記無電解Ｎｉメッキ工程により行われた前記ウィック部の前記チャンバボディプレートまたは前記ウィック部の前記チャンバカバープレートに対する前記所定の結合力をさらに増加させる工程である、請求項８に記載のベーパーチャンバの製造方法。
【請求項13】
前記無電解Ｎｉメッキ工程および前記湿式Ｃｕメッキ工程は、前記チャンバボディプレートおよび前記チャンバカバープレートに対してそれぞれ別個に行われた後、前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートの各ウィック部とが面接するように前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートとを溶接結合させる結合工程が追加的に行われる、請求項８に記載のベーパーチャンバの製造方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ベーパーチャンバおよびその製造方法（ＶＡＰＯＲ ＣＨＡＭＢＥＲ ＡＮＤ ＭＡＫＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）に関し、より詳しくは、複雑な焼結工程を経なくても簡便に所望する気孔の大きさを有するウィック部（ｗｉｃｋ）を形成することができ、熱伝導性能が向上したベーパーチャンバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近の電子装置は、性能の向上に関連して目覚ましい成長が行われているが、性能の向上とともに装置内のシステム発熱量も相対的に大きく増加した。それだけでなく、大きさの縮小も持続的に追求されて、より小さな限られた空間内に回路を集中させることにより、このような高集積部品（発熱素子）からの発熱は装置の性能を低下または停止させかねず、電子装置製造業界ではシステム熱を効果的に放熱させることが、次第に大きな問題として浮上している。
【0003】
このような問題点を解決するために、ヒートシンク（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）が一般的に用いられており、基本的には、冷却しようとする熱源と直接接触して熱を受ける基底板（ｂａｓｅ ｐｌａｔｅ）と、基底板から伝達された熱を周辺の空気に伝達するために、基底板から突出した多数の冷却フィン（ｆｉｎ）とで構成される。このようなヒートシンクは、使用目的によって素材やデザインにおける活発な研究が行われているが、共通して、ヒートシンクの効果的な放熱のために冷却フィンの表面積を極大化させて、空気と接触する面積を増加させる方向に開発が行われているのが現状である。
【0004】
ところが、ヒートシンクは、直接的な発熱素子と表面熱接触するのではなく、電子装置の内部のシステム熱を外部に放出することを主な機能とする放熱機構の一つであって、発熱素子が基底板から遠く離隔している場合には効果的な熱伝導が難しいことから、発熱素子の表面に直接表面熱接触して熱を伝達する熱伝導体としてのヒートパイプおよびベーパーチャンバがよく採用される。
【0005】
ヒートパイプおよびベーパーチャンバは、外観形状がパイプ形状なのか、またはプレート形状なのかによって区分され、特に、ベーパーチャンバは、一面は発熱素子の発熱面に直接表面熱接触し、他面は外気またはヒートシンクのような放熱機構に表面熱接触し、内部には多数の気孔が形成されたウィック部が設けられて、充填された冷媒がウィック部を通して毛細管現象で移動しながら、前記一面と他面との間で熱伝導方式で発熱素子の熱を伝達する熱伝達媒介体である。
【0006】
ここで、冷媒を毛細管現象で移動させるためのウィック部の多数の気孔は、一般的に所定の温度でＣｕ粉末（Ｐｏｗｄｅｒ）を焼結する焼結工程により形成されるが、焼結工程により形成されたウィック部の粒子間間隔が狭くて気孔の大きさが小さいことから、毛細管力が要求される値より少ない問題点がある。
【0007】
また、ウィック部の原材料も焼結工程の焼結温度に適したＣｕ粉末に限られるという点で、熱伝導性に優れた他の材料の採用が難しい問題点がある。
【0008】
これとともに、チャンバボディプレートおよびチャンバカバープレートとウィック部の原材料が異なる場合、相互間の焼結結合力が低下して離隔することにより、熱伝導性を低下させる問題点につながることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、複雑でエネルギー消耗の多い焼結工程を完全排除し、冷媒の毛細管現象による流動適合性を有する多数の気孔の大きさを形成することができ、熱伝導性が向上したベーパーチャンバおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
本発明の課題は以上に言及した課題に制限されず、言及されていない他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明によるベーパーチャンバの一実施例は、一面が発熱素子の発熱面に密着配置され、他面側には開口し、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間が所定の厚さに形成されたチャンバボディプレートと、前記チャンバボディプレートの開口した他面側を遮蔽するように結合されるチャンバカバープレートと、前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートとの間の空間である前記冷媒充填空間に形成され、少なくとも前記冷媒充填空間に充填された冷媒が流動する多数の気孔を含むように形成されたウィック部とを含み、前記ウィック部は、アルミニウム粉末が粒子（パーティクル）単位で結合された外面にメッキされたＮｉメッキ層を含む。
【0012】
ここで、前記チャンバボディプレートおよび前記チャンバカバープレートは、前記ウィック部の前記無電解Ｎｉメッキ工程前の素材と同一の材質であるアルミニウム素材からなってもよい。
【0013】
また、前記チャンバボディプレートと前記ウィック部、または前記チャンバカバープレートと前記ウィック部とは、前記無電解Ｎｉメッキ工程により所定の結合力で結合される。
【0014】
また、前記ウィック部は、前記Ｎｉメッキ層の外面にメッキされたＣｕメッキ層をさらに含むことができる。
【0015】
また、前記チャンバボディプレートの内側面と前記ウィック部との間の前記所定の結合力は、前記Ｃｕメッキ層を形成する湿式Ｃｕメッキ工程の追加によりさらに増加できる。
【0016】
また、前記ウィック部に形成される前記多数の気孔は、前記湿式Ｃｕメッキ工程によりメッキされるＣｕメッキ層によって、前記冷媒が毛細管現象によって流動可能な程度の大きさを形成することができる。
【0017】
本発明によるベーパーチャンバの製造方法の一実施例は、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間が形成されたチャンバボディプレート、前記チャンバボディプレートとともに前記冷媒充填空間を形成するように開口した面を遮蔽するチャンバカバープレート、および前記冷媒充填空間に形成されるウィック部、の各原材料を準備する材料準備工程と、前記材料準備工程により準備された前記チャンバボディプレートまたは前記チャンバカバープレートが形成する前記冷媒充填空間に相当する部位に、前記ウィック部の原材料であるアルミニウム粉末を所定量位置させた後、無電解Ｎｉメッキを行う無電解Ｎｉメッキ工程とを含む。
【0018】
ここで、前記無電解Ｎｉメッキ工程により形成された前記ウィック部にＣｕメッキを追加的に行う湿式Ｃｕメッキ工程をさらに含むことができる。
【0019】
また、前記材料準備工程は、前記冷媒充填空間に前記ウィック部が形成されるようにアルミニウムプレート形態で準備した前記チャンバボディプレートおよび前記チャンバカバープレートの少なくともいずれか１つをエッチングさせて、前記冷媒充填空間に相当する空き空間を形成した後、ジンケート処理過程を先行する工程であってもよい。
【0020】
また、前記無電解Ｎｉメッキ工程は、前記アルミニウム粉末を結合させながら前記多数の気孔を形成すると同時に、前記ウィック部と同一の材質であるアルミニウム素材からなる前記チャンバボディプレートまたは前記チャンバカバープレートの内側面に、前記ウィック部を所定の結合力で結合させる工程であってもよい。
【0021】
また、前記湿式Ｃｕメッキ工程は、前記無電解Ｎｉメッキ工程により形成された前記ウィック部の表面に銅層がメッキされて、前記多数の気孔を前記冷媒充填空間に充填された冷媒が毛細管現象によって流動可能な程度の大きさを形成する工程であってもよい。
【0022】
また、前記湿式Ｃｕメッキ工程は、前記無電解Ｎｉメッキ工程により行われた前記ウィック部の前記チャンバボディプレートまたは前記ウィック部の前記チャンバカバープレートに対する前記所定の結合力をさらに増加させる工程であってもよい。
【0023】
また、前記無電解Ｎｉメッキ工程および前記湿式Ｃｕメッキ工程は、前記チャンバボディプレートおよび前記チャンバカバープレートに対してそれぞれ別個に行われた後、前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートの各ウィック部とが面接するように前記チャンバボディプレートと前記チャンバカバープレートとを溶接結合させる結合工程が追加的に行われる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によるベーパーチャンバおよびその製造方法によれば、次のような多様な効果を達成することができる。
【0025】
第一、ウィック部の多数の気孔を形成するに際して焼結工程を完全排除可能なため、エネルギー消耗を最小化できる効果を有する。
【0026】
第二、無電解Ｎｉメッキ工程および湿式Ｃｕメッキ工程により結合されるアルミニウム粉末間の粒子間隔を増加させて、焼結工程により形成された気孔より相対的にさらに大きな気孔の形成を可能にすることで毛細管力を増加させる効果を有する。
【0027】
第三、毛細管力の増加による充填冷媒の流動性を向上させることが可能なため、全体的に熱伝導性が向上する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の一実施例によるベーパーチャンバの製造方法を手順に示す手順ブロック図である。
【図3】本発明の一実施例によるベーパーチャンバの放熱原理を示す断面図である。
【図4】焼結工程によるＣｕパウダー焼結品（ａ）と、本発明の一実施例の製造方法により製造されたＡｌパウダー焼結品（ｂ）の粒子の大きさおよびクラスタの大きさと気孔の大きさを比較するための顕微鏡比較写真である。
【図5】焼結工程によるＣｕパウダー焼結品（ａ）と、本発明の一実施例の製造方法により製造されたＡｌパウダー焼結品（ｂ）の全体的な粒子間距離を比較するための顕微鏡比較写真である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の一実施例によるベーパーチャンバおよびその製造方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【0030】
各図面の構成要素に参照符号を付すにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されてもできるだけ同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の実施例を説明するにあたり、かかる公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断された場合、その詳細な説明は省略する。
【0031】
本発明の実施例の構成要素を説明するにあたり、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番または手順などが限定されない。また、他に断らない限り、技術的または科学的な用語を含む、ここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本出願において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。
【0032】
図１は、本発明の一実施例によるベーパーチャンバの製造方法を手順に示す手順ブロック図であり、図２は、図１の工程のうち材料準備段階を細分化した手順ブロック図であり、図３は、本発明の一実施例によるベーパーチャンバの放熱原理を示す断面図である。
【0033】
まず、図３を参照して、本発明の一実施例によるベーパーチャンバの放熱原理を説明すれば、次の通りである。
【0034】
本発明の一実施例による製造方法により生産されたベーパーチャンバ１０は、圧縮機による冷媒の相変化誘導を除く概念の放熱方式を適用できる放熱部品の一つであって、圧縮機を用いずに大気圧状態でもっぱら外部から供給される熱によって相変化を起こしながら熱を伝達することにより、電気的に駆動されて発熱する特定の発熱素子を冷却させるように設計された代表的な放熱器である。
【0035】
より詳しくは、ベーパーチャンバ１０は、図３に示されるように、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間を形成しかつ、中間部位に所定の厚さの真空層１９が形成され、一面が電子装置の内部に結合された印刷回路基板５の一面に実装された発熱素子７の発熱面に密着配置され、他面側には開口したチャンバボディプレート１１と、チャンバボディプレート１１の開口した他面側を遮蔽するように結合されるチャンバカバープレート１２と、チャンバボディプレート１１およびチャンバカバープレート１２の間の空間である冷媒充填空間のうち真空層１９の周辺に所定の厚さ層に形成され、少なくとも冷媒充填空間に充填された冷媒が毛細管力によって流動する多数の気孔（Ｐｏｒｅ）を含むように形成されたウィック部（ｗｉｃｋ、１４）とを含む。
【0036】
図３に示されるように、チャンバボディプレート１１の厚さ方向の一側面に備えられた発熱素子７（すなわち、熱源）によって熱がチャンバボディプレート１１を通して内側の液相冷媒に伝達されると、液相冷媒は、真空層１９に到達する過程中に気相冷媒に相変化を起こしながらチャンバカバープレート１２に近いウィック部１４側に流動して、チャンバカバープレート１２側（すなわち、放熱側）のウィック部１４で液相冷媒に相変化を起こし、液相冷媒は、多数の気孔が形成されたウィック部１４に沿って、毛細管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｆｏｒｃｅ）によって発熱素子７側（すなわち、熱源側）に近い部位に流動することを繰り返すように循環流動する。
【0037】
この時、チャンバボディプレート１１側（すなわち、放熱側）に流動した気相冷媒は、前記チャンバカバープレート１２側の相対的に低い温度を有するウィック部１４と熱交換する動作により液相冷媒に相変化すると同時に、熱交換された熱は順次にウィック部１４とチャンバカバープレート１２に移動し、チャンバカバープレート１２に伝達された熱は外部に直接放熱されたり、外部に露出するようにチャンバカバープレート１２に一体に形成された、図示しないヒートシンクに伝達して、最終的に外部に放熱させることができる。
【0038】
ここで、ウィック部１４に形成された多数の気孔は、流入する冷媒が気相冷媒の場合には、直ちに通過させ、気相冷媒の流動過程中に外部（例えば、チャンバカバープレート１２）から伝達される相対的に低い熱と交換する時、熱伝達面積を上昇させる機能を行うことはもちろん、流入する冷媒が液相冷媒の場合には、液相冷媒との熱伝達面積を上昇させながら気相冷媒への状態変化を迅速に誘導し、これとともに、気孔の大きさによって液相冷媒の表面張力性質による毛細管現象を誘導して、より活発に液相冷媒の流動を誘導する機能を行うことができる。
【0039】
参照として、チャンバボディプレート１１とチャンバカバープレート１２との間である冷媒充填空間（すなわち、ウィック部１４）に充填される冷媒は、アセトン、アンモニア、蒸留水のいずれか１つを含むことができる。
【0040】
ウィック部１４に形成される多数の気孔の大きさは、図３に示されるように、気相冷媒が流動して集まるチャンバカバープレート１２側のウィック部１４で液相冷媒に相変換した後、真空層１９の周辺に沿って再びチャンバボディプレート１１の内側面のうち発熱素子７に近接したウィック部１４側に流動し、液相冷媒が自体の表面張力または毛細管力によってその移動が円滑な大きさに形成されることが好ましい。
【0041】
ここで、ウィック部１４のうちチャンバボディプレート１１およびチャンバカバープレート１２の内側面と接する部位に形成された多数の気孔は、アルミニウム粉末を後述の無電解Ｎｉメッキ工程により形成されたＮｉメッキ層の間の気孔と連通するように備えられるとともに、熱交換後の液相冷媒が表面張力により発熱素子７側に再び毛細管力によって流動するために設けられた、図示しない毛細管パターン流路と連通するように備えられる。
【0042】
一方、ウィック部１４を含むチャンバボディプレート１１およびチャンバカバープレート１２は、放熱が必要な電子装置のケース１６またはヒートシンクに締結ねじ１５を用いて締結させることができる。
【0043】
ここで、本発明の一実施例は、ベーパーチャンバ１０の内部に備えられるウィック部１４の形成方法の重要な技術的特徴を開示する。
【0044】
より詳しくは、図１および図２を参照すれば、本発明の一実施例によるベーパーチャンバの製造方法は、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間および所定の厚さ層の真空層１９が形成されたチャンバボディプレート１１、チャンバボディプレート１１とともに冷媒充填空間を形成するように開口した面を遮蔽するチャンバカバープレート１２、および冷媒充填空間に形成されるウィック部１４、の各原材料を準備する材料準備工程Ｓ１０を含む。
【0045】
材料準備工程Ｓ１０により準備されたチャンバボディプレート１１またはチャンバカバープレート１２が形成する冷媒充填空間に相当する部位に、ウィック部１４の原材料であるアルミニウム粉末（Ａｌ Ｐｏｗｄｅｒ）を所定量位置させた後、無電解Ｎｉメッキを行う無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０と、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により形成されたウィック部１４にＣｕメッキを追加的に行って所定の厚さにコーティングさせる湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０と、ウィック部１４が生成されたチャンバボディプレート１１を洗浄および乾燥する洗浄および乾燥工程Ｓ４０とを含むことができる。
【0046】
ここで、材料準備工程Ｓ１０は、図２に示されるように、脱脂（油分除去）過程Ｓ１１－アルカリエッチング過程Ｓ１２－デスマット（Ｄｅｓｍｕｔ）過程Ｓ１３－ジンケート処理過程Ｓ１４を行うことにより、チャンバボディプレート１１、チャンバカバープレート１２、およびウィック部１４の原材料を準備することができる。
【0047】
脱脂（油分除去）過程Ｓ１１は、超音波機器を用いて、ウィック部１４の原材料であるアルミニウム粉末（Ａｌ Ｐｏｗｄｅｒ）から異物および有機物を除去する過程であってもよい。ここで、脱脂（油分除去）過程Ｓ１１は、温度４５±５℃の雰囲気で１分間行われる条件が与えられてもよい。このような脱脂（油分除去）過程Ｓ１１は、チャンバボディプレート１１およびチャンバカバープレート１２の原材料であるアルミニウムプレートにも同一の条件下で行われる。
【0048】
一方、アルカリエッチング過程Ｓ１２は、脱脂過程Ｓ１１を経たアルミニウム粉末またはアルミニウムプレートをアルカリ性混合液に浸漬させて、アルミニウム製品の表面をアルカリ処理する過程と定義される。ここで、アルカリエッチング過程Ｓ１２は、温度１５±５℃の雰囲気で１０±５秒間行われ、アルカリ性混合液の濃度は１５±５ｇ／Ｌであってもよい。このようなアルカリエッチング過程Ｓ１２は、特に、チャンバボディプレート１１の場合、その内側に冷媒充填空間に対応する部位を化学的に腐食形成する過程と定義される。この時、温度条件は６０±５℃であってもよく、アルカリ性混合液の濃度は５０±５ｇ／Ｌであってもよい。
【0049】
また、デスマット過程Ｓ１３は、純水（Ｈ２Ｏ）溶液に硝酸（ＨＮＯ３）型ベースの特殊添加物が入った薬品と硫酸（Ｈ２ＳＯ４）原液とを混合してスマット（ＳＭＵＴ）除去を実施する過程と定義される。特に、アルミニウム素材を上述したアルカリ性混合液を用いてエッチングする場合、合金成分であるＭｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎなどの成分が母材のエッチング速度との差によって表面に黒色のスマット（ＳＭＵＴ）が形成されることから、それの除去のために、高濃度硝酸および硫酸原液を使用する上述したデスマット過程Ｓ１３は欠かせない。
【0050】
ここで、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）はその濃度が１００±１０ｍｌ／Ｌ、硝酸（ＨＮＯ３）はその濃度が６０±１０ｍｌ／Ｌとなるように混合することが好ましい。
【0051】
一方、ジンケート処理過程Ｓ１４は、一般的にアルミニウム合金製品に無電解Ｎｉメッキを適用する場合の前処理過程であって、亜鉛を置換するジンケート１次過程と、酸化被膜除去および活性化処理するジンケート剥離過程および再び亜鉛を置換するジンケート２次過程と、を経ることができる。
【0052】
前記のような材料準備工程Ｓ１０により準備されたチャンバボディプレート１１の内部に、ウィック部１４の原材料として上述した材料準備工程Ｓ１０により準備されたアルミニウム粉末（Ａｌ Ｐｏｗｄｅｒ）を冷媒充填空間に相当する部位に圧縮充填した後、専用ジグ（ｊｉｇ）を用いて、予め準備されたニッケル塩水溶液に浸漬させると、ウィック部１４の原材料であるアルミニウム粉末が粒子（パーティクル単位）および粒子（パーティクル）の群集単位であるクラスタ単位で結合しながら多数の気孔を形成する無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０が行われる。
【0053】
同じく、前記のような材料準備工程Ｓ１０により準備されたチャンバカバープレート１２の上側に、所定の厚さ（または所定量）のウィック部１４の原材料であるアルミニウム粉末（Ａｌ Ｐｏｗｄｅｒ）を位置させた後、専用ジグを用いて、予め準備されたニッケル塩水溶液に浸漬させて、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０を行うことができる。この時、チャンバボディプレート１１とチャンバカバープレート１２の無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０は、類似する大きさの気孔および類似する程度の結合力を有するようにすべて同一の条件下で行われることが好ましい。
【0054】
ここで、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０は、ウィック部１４の原材料であるアルミニウム粉末を粒子（パーティクル）単位で結合させながら多数の気孔を形成する工程と定義される。
すなわち、粒子（パーティクル）単位のアルミニウム粉末の外面には所定の厚さのＮｉメッキ層が形成され、Ｎｉメッキ層が形成される過程で周りの他の多数の粒子（パーティクル）単位のアルミニウム粉末とも結合されて、いわゆるクラスタ単位の大きさに群集形成され、粒子（パーティクル）と粒子との間には前記多数の気孔が形成されるのである。
すなわち、粒子（パーティクル）単位のアルミニウム粉末の外面には所定の厚さのＮｉメッキ層が形成され、Ｎｉメッキ層が形成される過程で周りの他の多数の粒子（パーティクル）単位のアルミニウム粉末とも結合されて、いわゆるクラスタ単位の大きさに群集形成され、粒子（パーティクル）と粒子との間には前記多数の気孔が形成されるのである。
【0055】
これとともに、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０は、ウィック部１４と同一の材質であるアルミニウム素材からなるチャンバボディプレート１１またはチャンバカバープレート１２の内側面に、ウィック部１４を所定の結合力で結合させる工程と定義される。
【0056】
すなわち、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により粒子（パーティクル）単位およびクラスタ単位で形成されたアルミニウム粉末の外面に上述したＮｉメッキ層を形成すると同時に、チャンバボディプレート１１またはチャンバカバープレート１２に粒子単位およびクラスタ単位の前記アルミニウム粉末が前記Ｎｉメッキ層によって結合される。
【0057】
この時、冷媒充填空間が形成されたチャンバボディプレート１１の内部には、上述した真空層１９が形成されるように膜処理または遮蔽処理することが好ましい。また、チャンバカバープレート１２に形成されるウィック部１４が真空層１９を形成する体積を一部占める場合にも、チャンバボディプレート１１と同一の膜処理または遮蔽処理を必要とするであろう。
【0058】
より詳しくは、チャンバボディプレート１１の内部空間側に上述した真空層１９が形成できるように処理した後、真空層１９の周辺にウィック部１４が所定の厚さ層に形成されるようにアルミニウム粉末を満たし、上述した無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０および後述の湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０を行って、所望する仕様の多数の気孔を含むウィック部１４を製造することができる。
【0059】
また、必要に応じて、チャンバカバープレート１２にも真空層の形成が必要な場合、真空層１９の形成のための膜処理または遮蔽処理後、真空層１９の周辺に相当するチャンバカバープレート１２の内側面に、ウィック部１４が所定の厚さ層に形成されるようにアルミニウム粉末を位置させ、上述した無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０および後述の湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０を行って、チャンバボディプレート１１に形成されたものと類似する大きさの気孔が形成されたウィック部１４を形成することができる。
【0060】
特に、チャンバカバープレート１２は、ウィック部１４とは別に製造された後、前記無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０および湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０の後、チャンバボディプレート１１の開口した部位を遮蔽するように結合しなければならないという点で、遮蔽結合時に当接するウィック部１４の部分を研磨方式で削り出して、ウィック部１４の外側断面が面対面接触するようにして、チャンバボディプレート１１の開口した部分を遮蔽するようにチャンバカバープレート１２を溶接結合させ、内部に液相冷媒を充填させることができる。
【0061】
この場合、チャンバボディプレート１１に対するチャンバカバープレート１２の結合方式は溶接結合方式に限定するものではなく、内部に充填された冷媒が漏れない方式であれば、いかなる結合方式の採用も可能と言える。
【0062】
一方、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により製造されたウィック部１４は、上述のように、所定の結合力でチャンバボディプレート１１またはチャンバカバープレート１２の内側面に結合されるが、焼結工程によりウィック部１４を製造する場合と比較して前記結合力が小さいことがあるので、本発明の一実施例によるベーパーチャンバの製造方法は、湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０をさらに含むことができる。
【0063】
湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０は、一般的な電気メッキ方式でウィック部１４およびチャンバボディプレート１１と、ウィック部１４およびチャンバカバープレート１２の内側面に、Ｃｕメッキ層をメッキさせる工程であって、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により形成されたウィック部１４の表面のＮｉメッキ層にＣｕメッキ層が追加的にメッキされて、前記多数の気孔を冷媒充填空間に充填された冷媒が毛細管現象によって流動可能な程度の大きさを形成するようにする工程と定義される。
【0064】
また、湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０は、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により行われたウィック部１４のＮｉメッキ層によるチャンバボディプレート１１に対する前記所定の結合力、およびウィック部１４のチャンバカバープレート１２に対する前記所定の結合力を、Ｃｕメッキ層によってそれぞれさらに増加させる工程と理解することができる。すなわち、湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０は、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０によってもまだ粒子（パーティクル）単位で残っている粒子のＮｉメッキ層の外面にＣｕメッキ層を追加形成することにより、クラスタ単位で群集させる結合に関与したり、Ｎｉメッキ層の外面にＣｕメッキ層を追加メッキされる動作によりチャンバボディプレート１１またはチャンバカバープレート１２の内側面に対する結合力を追加させることができるのである。
【0065】
ウィック部１４のチャンバボディプレート１１に対する前記所定の結合力、およびウィック部１４の前記チャンバカバープレート１２に対する前記所定の結合力の増加は、ウィック部１４とチャンバボディプレート１１、およびウィック部１４とチャンバカバープレート１２との分離および離脱を最小化することができ、これによって発熱素子７から伝達されたチャンバボディプレート１１の熱がウィック部１４に高い熱伝導性を有して伝達できることから、全体的な熱伝導性が大きく上昇するという利点がある。
【0066】
そのため、上述のような製造方法で製造された本発明の一実施例によるベーパーチャンバ１０は、それぞれ次のように定義することができ、このような定義は本発明の真の権利範囲を解釈する上で重要な基準とならなければならない。
【0067】
すなわち、本発明の一実施例によるベーパーチャンバ１０は、一面が発熱素子の発熱面に密着配置され、他面側には開口し、内部に冷媒が充填される冷媒充填空間が所定の厚さに形成されたチャンバボディプレート１１と、チャンバボディプレート１１の開口した他面側を遮蔽するように結合されるチャンバカバープレート１２と、チャンバボディプレート１１とチャンバカバープレートとの間の空間である冷媒充填空間のうち真空層１９の周辺に所定の厚さ層に形成され、少なくとも冷媒充填空間に充填された冷媒（特に、液相冷媒）が適正な毛細管力で流動する多数の気孔を含むように形成されたウィック部１４とを含む。
ここで、ウィック部１４は、冷媒充填空間に満たされたアルミニウム粉末が無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により多数の気孔が形成され、ウィック部１４に形成される多数の気孔（Ｐｏｒｅ）は、粒子（パーティクル単位）またはクラスタ単位のアルミニウム粉末の外面に形成されたＮｉメッキ層によって形成され、上述のように、湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０により冷媒が毛細管現象によって流動可能な程度の大きさを形成するようにＮｉメッキ層の外面にＣｕメッキ層が追加的にメッキされて形成されたものと定義することができる。
ここで、ウィック部１４は、冷媒充填空間に満たされたアルミニウム粉末が無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により多数の気孔が形成され、ウィック部１４に形成される多数の気孔（Ｐｏｒｅ）は、粒子（パーティクル単位）またはクラスタ単位のアルミニウム粉末の外面に形成されたＮｉメッキ層によって形成され、上述のように、湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０により冷媒が毛細管現象によって流動可能な程度の大きさを形成するようにＮｉメッキ層の外面にＣｕメッキ層が追加的にメッキされて形成されたものと定義することができる。
【0068】
また、チャンバボディプレート１１およびチャンバカバープレート１２は、ウィック部１４の無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０前の素材と同一の材質であるアルミニウム素材（プレート形態）からなり、上述のように、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０により前記ウィック部１４が所定の結合力でチャンバボディプレート１１およびチャンバカバープレート１２の内側面に結合される。
【0069】
さらに、チャンバボディプレート１１の内側面とウィック部１４との間、およびチャンバカバープレート１２の内側面とウィック部１４との間の前記所定の結合力は、湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０の追加によりさらに増加できる。したがって、上述のように、発熱素子７から生成された熱がより高い熱伝導性を維持したまま外部に円滑に放熱されるという利点を奏することができるのである。
【0070】
一方、図示しないが、無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０および湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０は、チャンバボディプレート１１およびチャンバカバープレート１２に対してそれぞれ別個に行われた後、チャンバボディプレート１１とチャンバカバープレート１２の各ウィック部１４が面接するようにチャンバボディプレート１１とチャンバカバープレート１２とを溶接結合させる結合工程が追加的に行われてもよいことは言うまでもない。
【0071】
ただし、ウィック部１４は、チャンバボディプレート１１の内部に満たされた後、上述した無電解Ｎｉメッキ工程Ｓ２０および湿式Ｃｕメッキ工程Ｓ３０により相互結合されることがさらに有利であることから、チャンバカバープレート１２のみ溶接結合させる結合工程が採用されても良いであろう。
【0072】
この場合、図面に示さないが、チャンバカバープレート１２の内側面と接するウィック部１４の部分は、単純にＮｉメッキ工程Ｓ２０によってのみ多数の気孔が形成されるという点で、その外部表面がデコボコに形成できることから、ウィック部１４の外側部分を平らに切開加工後、チャンバカバープレート１２の内側面と接する部位を、レーザ加工機（図示せず）を用いて、多数の気孔と連通する所定の毛細管パターン流路（図示せず）を形成することができる。
【0073】
毛細管パターン流路は、多数の気孔と連通しながらも、チャンバカバープレート１２の内側面とウィック部１４の外側面との間にレーザ加工形成されて、チャンバボディプレート１１の内部に充填された冷媒の熱交換による液相冷媒への相変化の際、発熱素子が備えられた反対方向への毛細管力による移動経路を提供することができる。
【0074】
毛細管パターン流路がレーザ加工機によりウィック部１４の外側面に加工された後には、チャンバカバープレート１２の内側面と毛細管パターン流路が加工されたウィック部１４の外側面とが相互面接するようにチャンバボディプレート１１の開口した外側面を覆うように、チャンバカバープレート１２を上述した溶接結合方式および多様な結合方式のいずれか１つの方式で結合させることができる。
【0075】
図４は、焼結工程によるＣｕパウダー焼結品（ａ）と、本発明の一実施例の製造方法により製造されたＡｌパウダー焼結品（ｂ）の粒子の大きさおよびクラスタの大きさと気孔の大きさを比較するための顕微鏡比較写真であり、図５は、焼結工程によるＣｕパウダー焼結品（ａ）と、本発明の一実施例の製造方法により製造されたＡｌパウダー焼結品（ｂ）の全体的な粒子間距離を比較するための顕微鏡比較写真である。
【0076】
図４の（ａ）は、一般的な焼結工程によるＣｕパウダー焼結品を顕微鏡により３００倍率拡大した写真であって、各パーティクル（粒子）間で溶融結合されていることを視覚的に確認することができ、これとともに、パーティクル（粒子）の大きさおよびパーティクル（粒子）の組合せからなるクラスタの大きさが図４の（ｂ）に比べて相対的に大きいことを確認することができる。パーティクル間の溶融結合によってクラスタ内の気孔が大部分閉じられていることから、毛細管力の低下要因になり、これによって全体的な熱伝導性能が低下する問題点がある。
【0077】
これに対し、図４の（ｂ）は、本発明の一実施例による製造方法により製造されたウィック部１４を３００倍率拡大した写真であって、各パーティクル（粒子）間で化学結合されており、クラスタ内の気孔が開かれており、クラスタ間の空隙も開かれていて、毛細管力が相対的に向上していることを視覚的に確認することができる。
【0078】
すなわち、本発明の一実施例の製造方法により製造されたウィック部１４は、図５の（ｂ）に示されるように、約１００μｍのサイズであって、図５の（ａ）に示された焼結品の粒子の大きさ（約１３０μｍ）に形成されて、大体、クラスタを形成する時、より大きな気孔を形成して毛細管力を向上させることを確認することができる。
【0079】
このように、本発明の一実施例によるベーパーチャンバおよびその製造方法によれば、気孔率の制御がやや難しいというデメリットがあるが、焼結工程により形成されたウィック部より毛細管力が向上した多数の気孔を形成することはもちろん、チャンバボディプレート１１またはチャンバカバープレート１２に対する結合力を向上させることにより、全体的な熱伝導性能を大きく向上させることができる。
【0080】
以上、本発明の一実施例によるベーパーチャンバおよびその製造方法を、添付した図面を参照して詳細に説明した。しかし、本発明の実施例が必ずしも上述した一実施例により限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者による多様な変形および均等な範囲での実施が可能であることは言うまでもない。そのため、本発明の真の権利範囲は後述する特許請求の範囲によって定められる。
【産業上の利用可能性】
【0081】
本発明は、複雑でエネルギー消耗の多い焼結工程を完全排除し、冷媒の毛細管現象による流動適合性を有する多数の気孔の大きさを形成することができ、熱伝導性が向上したベーパーチャンバおよびその製造方法を提供する。
【符号の説明】
【0082】
５：印刷回路基板 ７：発熱素子
１０：ベーパーチャンバ １１：チャンバボディプレート
１２：チャンバカバープレート １４：ウィック部
１５：締結ねじ １６：ケース
Ｓ１０：材料準備工程 Ｓ１１：脱脂過程
Ｓ１２：アルカリエッチング過程 Ｓ１３：デスマット過程
Ｓ１４：ジンケート処理過程 Ｓ２０：無電解Ｎｉメッキ工程
Ｓ３０：湿式Ｃｕメッキ工程 Ｓ４０：洗浄および乾燥工程
１０：ベーパーチャンバ １１：チャンバボディプレート
１２：チャンバカバープレート １４：ウィック部
１５：締結ねじ １６：ケース
Ｓ１０：材料準備工程 Ｓ１１：脱脂過程
Ｓ１２：アルカリエッチング過程 Ｓ１３：デスマット過程
Ｓ１４：ジンケート処理過程 Ｓ２０：無電解Ｎｉメッキ工程
Ｓ３０：湿式Ｃｕメッキ工程 Ｓ４０：洗浄および乾燥工程
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】