阅读说明：本技术 均热板 (Vapor chamber ) 是由 若冈拓生 久米宗一 池田治彦 中尾治 沼本龙宏 于 2017-04-28 设计创作，主要内容包括：均热板(1a)具备：壳体(2)；柱(3),其配置于上述壳体(2)的内部空间,并从内侧支承上述壳体(2)；以及工作液,其被封入上述壳体(2)的内部空间,在上述壳体(2)的主外表面的至少局部具备凹部(9)。(The vapor chamber (1a) is provided with: a housing (2); a column (3) which is disposed in the internal space of the housing (2) and supports the housing (2) from the inside; and a working fluid sealed in the internal space of the housing (2), wherein a recess (9) is provided at least in a part of the main outer surface of the housing (2).)

均热板

技术领域

本发明涉及均热板。

背景技术

近年来，由于元件的高集成化、高性能化引起的发热量增加。另外，由于产品的小型化发展，所以发热密度增加，因此散热对策较为重要。该状况在智能手机、平板电脑等移动终端的领域中特别显著。近年来，作为热对策构件，多使用石墨片等，但由于其热输送量不充分，所以正研究各种热对策构件的使用。其中，为了能够非常有效地使热扩散，研究面状的导热管亦即均热板的使用。

均热板是指在平板状的密闭用器内封入容易挥发的适量的工作流体的部件。工作流体因来自热源的热而气化，在内部空间内移动后，向外部放出热而恢复成液体。恢复成液体的工作流体通过被称为芯体的毛细管构造而被再次向热源附近运输，再次气化。通过反复上述动作，均热板能够不具有外部动力而自主地工作，利用工作流体的蒸发/冷凝潜热而使热以高速地二维扩散。

专利文献1记载有具有工作流体凝集的凝集部和工作流体蒸发的蒸发部的导热管。在专利文献1中，在导热管的容器的内部封入工作流体，在容器的内壁形成有芯体构造，由此，实现上述那样的二维的热的扩散。

专利文献1:日本特开2012-057841号公报

在专利文献1那样的导热管的使用时，容器内部和发热部被将容器壁、容器和发热体接合起来的接合材料隔开。现在，为了进一步提高导热管的热扩散力，期望改善导热管的容器壁与发热体的热耦合性。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，目的在于提供改善了发热体与均热板的热耦合性的均热板。

为了解决上述课题，本发明的某个方面所涉及的均热板具备：壳体；柱，其配置于上述壳体的内部空间，并从内侧支承上述壳体；和工作液，其被封入上述壳体的内部空间，在上述壳体的主外表面的至少局部具备凹部。

另外，一技术方案的均热板在上述壳体的主内表面的至少局部具备：与上述主外表面的凹部对应的形状的凸部。

另外，在一技术方案的均热板中，上述壳体由外缘部被密封了的对置的两个片材构成。

另外，在一技术方案的均热板中，上述两个片材双方在其外表面的至少局部具备凹部。

另外，在一技术方案的均热板中，上述两个片材双方在其内表面的至少局部具备凹部。

另外，一技术方案的均热板在上述壳体内至少具有一个芯体。

另外，在一技术方案的均热板中，上述至少一个芯体夹设于上述壳体与上述柱之间。

另外，在一技术方案的均热板中，上述芯体存在两个，一个芯体与上述壳体的一个主内表面接触，另一个芯体与上述壳体的另一个主内表面接触。

另外，在一技术方案的均热板中，上述凹部为大致圆柱形状。

另外，在一技术方案的均热板中，上述凹部为大致四棱柱形状。

另外，在一技术方案的均热板中，上述凹部的底面的等效圆直径为1μm以上且500μm以下。

另外，在一技术方案的均热板中，上述凹部为槽。

另外，在一技术方案的均热板中，上述槽的一部分沿着第1方向形成，其他上述槽沿着第2方向形成。

另外，在一技术方案的均热板中，上述第1方向与上述第2方向垂直。

另外，在一技术方案的均热板中，上述槽的宽度为1μm以上且500μm以下。

另外，在一技术方案的均热板中，上述凹部的深度为1μm以上且100μm以下。

另外，在一技术方案的均热板中，邻接的凹部间的距离为1μm以上且500μm以下。

并且，根据本发明，提供具有本发明的均热板而成的散热设备。

并且，根据本发明，提供具有本发明的均热板或者本发明的散热设备而成的电子设备。

根据本发明，提供改善了导热管的容器壁与接合材料的接合部间的热耦合性的均热板、和具备它的散热设备和电子设备。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的均热板的剖视图。

图2是与发热体接合的图1的均热板的剖视图。

图3是本发明的一实施方式的均热板的剖视图。

图4是本发明的一实施方式的均热板的剖视图。

图5是本发明的一实施方式的均热板的剖视图。

图6是本发明的一实施方式的均热板的剖视图。

图7是本发明的一实施方式的均热板的剖视图。

图8是本发明的一实施方式的均热板的剖视图。

图9是本发明的一实施方式的均热板的主面的仰视立体图。

图10是本发明的一实施方式的均热板的主面的仰视立体图。

图11是本发明的一实施方式的均热板的主面的仰视立体图。

图12是本发明的一实施方式的均热板的主面的仰视立体图。

图13是本发明的一实施方式的均热板的主面的仰视立体图。

图14是本发明的一实施方式的均热板的主面的仰视立体图。

图15是本发明的一实施方式的均热板的主面的仰视立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明更详细地进行说明。

图1和图3～图8分别是本发明的均热板1a～1g的剖视图。如图1和图3～图8所示那样，本发明的均热板具有：壳体2；和柱3，其配置于壳体2的内部空间，并从内侧支承壳体2，在壳体2的主外表面的至少局部具备凹部9。另外，虽未图示，但本发明的均热板还具有被封入壳体2的内部空间的工作液。本发明的均热板在壳体2的主外表面的至少局部具备凹部9，因此在壳体2与如图2所示那样将壳体2和发热体11接合的接合材料10之间产生锚固效应，能够使壳体2与接合材料10稳固地接合。另外，通过存在凹部9从而接合时的接合材料10的流动性提高，因此能够抑制接合部形成虚位，能够提高安装后的可靠性。

如上述那样本发明的均热板在壳体2的主外表面的至少局部具备凹部9，能够通过锚固效应使壳体2与接合材料10稳固地接合，因此即便使用的接合材料10的量少也可得到较高的接合力。因此，与不具有凹部9的均热板相比，使用的接合材料10的量为少量即可，与此对应地，可减少从发热体11向壳体2的热阻，因此发热体11的热容易向壳体2的内部空间传递，即，发热体11与壳体2的热耦合性提高，能够更有效地产生由均热板形成的热扩散。

另外，本发明的均热板在壳体2的主外表面的至少局部具备凹部9，通过毛细管现象使接合材料10的浸润扩展性提高，因此，即使是因接合不具有凹部9的均热板而浸润扩展性不充分的接合材料10，也能够使用于本发明的均热板。即，均热板的壳体2的材料和接合材料10的种类选择的自由度提高。

另外，本发明的均热板在壳体2的主外表面的至少局部具备凹部9，由于存在这样的凹部9，使接合时的接合材料的流动性提高，混入到接合材料的内部的气体等不易存留在壳体2与接合材料10之间。由此，能够防止在接合材料10的固化后在接合材料10中形成虚位，能够提高安装后的可靠性。

另外，本发明的均热板在壳体2的主外表面的至少局部具备凹部9，因此，与不具有凹部9的壳体2相比，表面积大。由此，由于有效地进行壳体2的内部空间与外部之间的吸热和散热，所以本发明的均热板具有较高的吸热性和散热性。

另外，本发明的均热板在壳体2的主外表面的至少局部具备凹部9，因此，与不具有凹部9的壳体相比，容易挠曲。由此，能够使壳体2的内部产生的应力有效地向其他部分逃逸，因此与不具有凹部9的结构相比，本发明的均热板不易破损。

以下，对本发明的均热板的各结构详细地进行说明。

本发明的均热板的壳体2具备两个对置的主内表面即可。壳体2的主内表面可以是多边形，也可以是圆形。在本说明书中，主内表面是指壳体2的对内部空间进行限定的面中的面积最大的面和与该面对置的面。

图1中A所示的壳体2的高度A(即，均热板的厚度)例如也可以为100μm以上且600μm以下，优选处于200μm以上且500μm以下的范围。图1中B所示的壳体2的宽度B(即，均热板的宽度)例如也可以为5mm以上且500mm以下，优选处于20mm以上且300mm以下的范围，更优选处于50mm以上且200mm以下的范围。另外，虽未图示，但在图1中与表示壳体2的宽度B的箭头垂直的从纸外朝向纸里的壳体2的进深D(即均热板的进深)例如可以为5mm以上且500mm以下，优选处于20mm以上且300mm以下的范围，更优选处于50mm以上且200mm以下的范围。上述的高度A、宽度B和进深D在壳体2的所有位置中可以相同，也可以不同。

壳体2可以由单一的构件一体地形成，例如图1～图8所示那样，也可以由外缘部被密封了的对置的两个片材构成。另外，也可以由两个以上的板状构件形成。在图1～图8的均热板1a～1g中，上部壳体片材6形成壳体2的上侧的主内表面，下部壳体片材7形成壳体2的下侧的主内表面。在壳体2中，上部壳体片材6和下部壳体片材7在各自的外缘部彼此密封。上部壳体片材6和下部壳体片材7的外缘部是指距片材的端部向内侧进入规定距离的区域。在图1～图8的均热板中，上部壳体片材6的外缘部和下部壳体片材7的外缘部能够通过激光焊接、电阻焊接、TIG焊接(钨/不活泼气体焊接)、扩散接合、钎焊、树脂密封和超声波接合等而密封，优选通过激光焊接或者电阻焊接密封。

壳体2的形状不特别限定。例如，壳体2的平面形状(图1中从附图上侧观察的形状)可以是三角形或者矩形等多边形、圆形、椭圆形、这些组合而成的形状等。

形成壳体2的材料不特别限定，能够使用例如Cu、Ni、Al、Mg、Ti、Fe等金属构件、和以它们为主成分的合金金属构件等，优选使用Cu、Cu合金。

在构成图1中C所示的壳体2的壁面的厚度C(图示的例子中，壳体片材的厚度)例如可以为10μm以上且200μm以下，优选处于30μm以上且100μm以下的范围，也可以更优选处于40μm以上且60μm以下的范围。上述的厚度C在壳体2的所有位置中可以相同，也可以不同。例如，上部壳体片材6的厚度C与下部壳体片材7的厚度也可以不同。

壳体2在外表面的至少局部具备凹部9。凹部9例如也能够通过压制、切削、喷砂等机械加工形成，也能够通过蚀刻、镀敷等的表面处理形成。形成凹部9的方法不限定于例示的方法，可使用任意的其他方法。

凹部9也可以在壳体2的主外表面的两个位置以上形成。例如，如图5和图6所示那样，也可以是，凹部9形成于上部壳体片材6与下部壳体片材7双方。就凹部9而言，在与存在凹部9的主外表面对置的主内表面，也可以如图1～图7所示具有与凹部9对应的形状的凸部8，也可以如图8所示不具有该凸部8。当在与存在凹部9的主外表面对置的主内表面存在与凹部9对应的形状的凸部8的情况下，存在凸部8的主内表面的该凸部8间的空间可发挥使工作液回流的作用。由此，在具有该凸部8的本发明的均热板中，工作液的回流通过芯体4与该凸部8之间的空间的双方来促进，因此与不具有该凸部8的均热板相比。可产生高效的热扩散。另外，由于存在凸部8间的空间，如图3所示那样，通过基于该空间的毛细管现象，即便不使用芯体4也能够使工作液回流。

如图4所示那样，也可以是，将凹部9形成于壳体2的一个(此处是局部么)主外表面，在与该一个主外表面对置的主内表面上，形成与凹部9对应的形状的凸部8，与同形成有凸部8的主内表面对置的主内表面接触地配置芯体4。在图4的均热板中，工作液的回流在一个主内表面侧处受凸部8之间的空间促进，在与一个主内表面对置的另一个主内表面侧处，受芯体4促进。本发明的均热板具有这样的构造，由此可预见缓和挠曲时的应力的效果和通过表面积变大而使散热性变好的效果。

也可以是，如图5所示那样，将凹部9形成于壳体2的两个主外表面，在与该两个主外表面分别对置的两个主内表面上，形成与凹部9对应的形状的凸部8，仅在一个形成有凸部8的主内表面侧配置芯体4。在图5的均热板中，在一个主内表面侧处，工作液的回流受凸部8之间的空间和芯体4促进，在与一个主内表面对置的另一个主内表面侧处，工作液的回流仅受凸部8之间的空间促进。本发明的均热板具有这样的构造，由此可预见缓和挠曲时的应力的效果和由于表面积变大而使散热性变好的效果。

也可以是，如图6所示那样，将凹部9形成于壳体2的两个主外表面，在与该两个主外表面分别对置的两个主内表面上形成与凹部9对应的形状的凸部8，在形成有凸部8的两个主内表面侧分别配置芯体4。在图6的均热板中，工作液的回流在两个主内表面侧中每一者，均受凸部8之间的空间和芯体4促进。本发明的均热板具有这样的构造，由此可预见缓和挠曲时的应力的效果和由于表面积增大而使散热性变好的效果。

如图2所示，凹部9形成能够填充接合材料10的中空部分。该中空部分的体积占壳体2的形成有凹部9的部分的体积的占比例如可以为1％以上且99％以下，优选处于10％以上且70％以下的范围。中空部分的体积的占比处于这样的范围，由此与为了接合不具有凹部9的壳体所需要的接合材料的量相比，能够有效地减少为了将壳体2接合于发热体11所需要的接合材料10的量。通过接合材料的减少，能够大幅降低热耦合时的热阻。另外，通过锚固效应，能够改善焊料、热界面材料等与热耦合构件之间的紧贴性。热耦合构件因毛管压力变得容易浸润扩展，从而能够减少焊料虚位。与焊料接合的接合面积增加，因此容易确保与热耦合相关的可靠性。

凹部9也可以如图1～图6和8所示在壳体2的外侧的一个主面整体形成，也可以如图7所示形成于壳体2的外侧的一个主面局部。如图7所示，通过将凹部9形成于壳体2的外侧的一个主面局部，从而能够同时满足热耦合部与凹凸部处的发热体之间的耦合改善和由平滑的壳体表面得到的刚性。而且也可预见局部的应力缓和、由表面积提高带来的散热性改善效果。

图1中G所示的壳体2的主外表面的凹部9的宽度G也可以为1μm以上且500μm以下，优选处于5μm以上且300μm以下的范围，更优选处于15μm以上且150μm以下的范围。凹部9具有这样的宽度G，由此毛细管力高，透过率低，因此能够提高使工作流体回流的芯体的功能的辅助效果。图1中E所示的凹部9的深度E可以为1μm以上且100μm以下，优选处于5μm以上且50μm以下的范围，更优选处于15μm以上且30μm以下的范围。金属箔5的凹部具有这样的深度E，由此毛细管力高、透过率低，因此能够提高使工作流体回流的芯体的功能的辅助效果。

另外，图1中I所示的凹部中邻接的凹部彼此的距离I包括1μm以上且500μm以下的距离，优选包括处于5μm以下且300μm以下的范围的距离，更优选包括处于15μm以上且150μm以下的范围的距离。而且，更优选图1中I所示的凹部中邻接的凹部彼此的距离I全部均为1μm以上且500μm以下。凹部9中的邻接的凹部彼此的距离处于1μm以上且500μm以下，由此能够得到热耦合部与发热体之间的耦合改善、应力缓和、由表面积提高带来的散热性改善的良好的效果。

在本发明中，凹部9彼此邻接是指在它们之间未隔着其他凹部9而相邻。

壳体2的凹部9能够以形成有能够填充接合材料10的中空部分那样的任意的形状形成。壳体2的凹部9优选以具有相互平行并对置的底面的柱状形成。即，凹部9的中空部分以具有相互平行并对置的底面的柱状形成。壳体2的凹部9例如也可以是图9和图10所示那样的大致四棱柱形状。在图9和图10中，壳体2在与存在凹部9的主外表面对置的主内表面具有与凹部9对应的形状的凸部8，但也可以如图15所示，壳体2不具有该凸部8。另外，壳体2的凹部9也可以如图11所示为大致圆柱形状，虽未图示，但凹部9也可以为锥台形状。凹部9的底面12的等效圆直径可以为1μm以上且500μm以下，优选处于5μm以上且300μm以下的范围，更优选处于15μm以上且150μm以下的范围。金属箔5的凹部9的底面12具有这样的等效圆直径，由此形成具有足够体积的中空部分，填充的接合材料10的量增加，因此能够有效地减少接合部的厚度H。此处，底面12的等效圆直径是指具有与该底面的面积相当的面积的正圆的直径。

另外，壳体2的凹部9也可以是图12和图13所示那样的槽。作为槽的凹部9也可以如图12所示全部沿着一个方向形成，也可以如图13所示那样槽的一部分沿着第1方向形成，另一部分沿着第2方向形成。通过作为槽的凹部9沿着两个方向形成，从而能够减少接合时的接合构件的量。另外，通过锚固效应，能够改善焊接、热界面材料等与热耦合构件的紧贴性。并且，能够有效地避免焊料虚位。另外，热耦合构件因毛管压力变得容易浸润扩展，从而能够减少焊料虚位。并且，与焊料接合的接合面积增加，因此容易确保与热耦合相关的可靠性。另外，壳体不易挠曲。并且，表面积变大，从而散热性变好。

另外，如图13所示那样，也可以是，第1方向与第2方向正交。作为槽的凹部9沿着以90度相交的两个方向形成，由此能够有效地避免焊料虚位。

在本发明的均热板中，也可以是，凹部9的一部分为槽，其他凹部9具有其他形状。例如，如图14所示那样，也可以是，本发明的均热板具有：四棱柱形状和圆柱形状的凹部9和作为槽的凹部9。

柱3配置于壳体2内，并从内侧支承壳体2。在图1～图8的均热板中，柱3具有圆柱形状，但柱3的形状不局限于此，能够使用具有两个底面的柱状的形状。作为柱3的形状，能够使用例如圆柱形状、棱柱形状、锥台形状等任意的形状。在柱3的底面中的一个底面与芯体接触、另一个底面不与芯体接触的情况下，与芯体接触的一个底面具有比另一个底面大的面积，由此能够有效地减少施加于芯体的压力。也可以是，柱3固定于壳体2。也可以是，在柱3的底面与芯体4接触的情况下，柱3固定于芯体4。

上述柱3的粗细只要是给予能够抑制均热板的壳体的变形的强度的粗细，则不特别限定，但例如与柱的高度方向垂直的剖面的等效圆直径可以为100μm以上且2000μm以下，优选处于300μm以上且1000μm以下的范围，更优选处于500μm以上且800μm以下的范围。通过增大上述柱的等效圆直径，能够更加抑制均热板的壳体的变形。另外，通过减少上述柱的等效圆直径，能够将用于供工作液的蒸气移动的空间确保得更大。柱3优选具有壳体2的高度A的0.08倍以上且0.9倍以下的高度，也可以是例如为50μm以上且500μm以下，优选具有处于100μm以上且400μm以下的范围、更优选处于100μm以上且200μm以下的范围的高度。

形成柱3的材料不特别限定，能够使用例如Cu、Ni、Al、Mg、Ti、Fe等金属构件、和以它们为主成分的合金金属构件等，优选使用Cu、Cu合金。在优选的方式中，形成柱的材料是与第1片材和第2片材的任一者或者双方相同的材料。

在壳体2的内部空间配置的柱3的数量例如为每1mm ²有0.125个以上且0.5个以下，优选处于每1mm ²有0.15个以上且0.35个以下的范围。柱3的数量处于这样的范围，由此能够更有效地支承壳体，能够提高壳体的压溃难度。如图1～图8所示那样，柱3也可以以等间隔例如柱间的距离成为恒定并以格子点状配置，也可以以非等间隔配置。通过均衡地配置柱3，能够在均热板整体确保均匀的强度。

配置于壳体2的内部空间并与壳体2的主内表面接触的柱3的底面的面积的总和占壳体2的主内表面的面积之比例例如可以为1％以上且70％以下，优选处于5％以上且50％以下的范围。

柱3也可以与壳体2一体地形成，另外，也可以是，与壳体2分开独立制造，其后固定于壳体2的规定位置。

芯体4只要具有能够通过毛细管力使工作液移动的构造，则不特别限定。发挥使工作液移动的毛细管力的毛细管构造不特别限定，也可以是以往的均热板中使用的公知的构造。例如，上述毛细管构造是具有细孔、槽、突起等凹凸的微小构造，例如可举出纤维构造、槽构造、网眼构造等。

上述芯体4的大小和形状不特别限定，但优选例如具有能够在壳体的内部从蒸发部至冷凝部连续地设置的大小和形状。

在图1和图4～图8所示的本发明的均热板中，芯体4具有对置的两个主面，为了使工作液回流，在壳体2的内部空间配置至少一个。芯体4在其至少局部被以与金属箔5层叠的状态夹设于上述壳体的主内表面与上述柱之间。

芯体4的厚度也可以例如处于5μm以上且200μm以下的范围，优选处于10μm以上且80μm以下的范围，更优选处于30μm以上且50μm以下的范围。芯体4的厚度在芯体4的任意位置可以相同，也可以如图7所示那样不同。另外，芯体4不是必须如图1和图4～图8所示那样在均热板的壳体2的主面整体形成，也可以形成于均热板的壳体2的主面局部。

芯体4的材料不特别限定，例如能够使用多孔体、网眼体、烧结体、无纺布等，优选使用网眼体、无纺布。成为芯体4的材料的多孔体也可以由例如金属多孔体、陶瓷多孔体、树脂多孔体构成等。成为芯体4的材料的网眼体例如可以由金属网眼体、树脂网眼体、或进行了表面涂覆的这些网眼体构成，优选由铜网眼体、SUS网眼体、聚酯构成。成为芯体4的材料的烧结体例如可以由金属多孔质烧结体、陶瓷多孔质烧结体构成，优选由铜、镍多孔质烧结体构成。在本发明中通过上述构造可减少施加于芯体的压力，因此芯体也能够使用用于通常均热板中的强度不充分的芯体。

图1～图8虽未示出，但在本发明的均热板的壳体2内还封入有工作液。工作液因来自发热体11的热而气化，成为蒸气。其后，成为蒸气的工作液在壳体2内移动，放出热而恢复成液体。恢复成液体的工作液因由芯体4形成的毛细管现象被再次向热源输送。然后再次因来自热源的热而气化，成为蒸气。通过反复上述动作，本发明的均热板能够不需要外部动力地自主工作，利用工作液的蒸发/冷凝潜热使热迅速地二维扩散。

工作液的种类不特别限定，能够使用例如水、醇类、氟利昂替代物等，优选使用水。

本发明的均热板可接近热源地搭载于散热设备。因此，本发明也提供具有本发明的均热板而成的散热设备。本发明的散热设备具备本发明的均热板，由此能够有效地抑制发热的电子部件和部件的周边的温度上升。

本发明的均热板或者散热设备能够以散热为目的搭载于电子设备。因此，本发明提供具有本发明的均热板或者散热设备而成的电子设备。作为本发明的电子设备，可举出例如智能手机、平板电脑终端、笔记本电脑、游戏机、可穿戴设备等。本发明的均热板如上述那样，能够不需要外部动力而自主工作，利用工作液的蒸发/冷凝潜热而使热以高速地二维扩散。因此，由于电子设备具备本发明的均热板或者散热设备，所以能够在电子设备内部的有限的空间中有效地实现散热。

工业上的可利用性

本发明的均热板、散热设备和电子设备能够在便携信息终端等的领域中用于广泛的用途。例如，能够为了降低CPU等热源的温度、延长电子设备的使用时间而使用，能够用于智能手机、平板电脑、笔记本PC等。

附图标记说明

1a...均热板；1b...均热板；1c...均热板；1d...均热板；1e...均热板；1f...均热板；1g...均热板；2...壳体；3...柱；4...芯体；6...上部壳体片材；7...下部壳体片材；8...凸部；9...凹部；10...接合材料；11...发热体；A...壳体2的高度；B...壳体2的宽度；C...构成壳体2的壁面的厚度；D...壳体2的进深；E...凹部9的深度；G...凹部9的宽度；H...接合部的厚度；I...邻接的凹部间的距离。