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WO2023038415A1 - 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법 - Google Patents

베이퍼 챔버 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2023038415A1
WO2023038415A1 PCT/KR2022/013408 KR2022013408W WO2023038415A1 WO 2023038415 A1 WO2023038415 A1 WO 2023038415A1 KR 2022013408 W KR2022013408 W KR 2022013408W WO 2023038415 A1 WO2023038415 A1 WO 2023038415A1
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WO
WIPO (PCT)
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chamber
chamber body
body plate
cover plate
refrigerant
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/013408
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English (en)
French (fr)
Inventor
이강현
김형석
임형건
Original Assignee
주식회사 케이엠더블유
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Publication date
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Application filed by 주식회사 케이엠더블유 filed Critical 주식회사 케이엠더블유
Priority to CN202280060486.0A priority Critical patent/CN118303141A/zh
Priority to JP2024514640A priority patent/JP2024531591A/ja
Priority to EP22867684.7A priority patent/EP4401522A1/en
Publication of WO2023038415A1 publication Critical patent/WO2023038415A1/ko
Priority to US18/597,845 priority patent/US20240210119A1/en

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    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks

Definitions

  • each wick part of the chamber body plate and the chamber cover plate is interviewed.
  • a bonding process of welding the chamber body plate and the chamber cover plate may be additionally performed.
  • the vapor chamber 10 produced by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention is one of the heat dissipation parts that can apply a heat dissipation method of the concept of excluding the induction of phase change of the refrigerant by the compressor, using a compressor. It is a typical radiator designed to cool a specific heating element that is electrically driven and generates heat by transferring heat while causing a phase change only by heat supplied from the outside in an atmospheric pressure state without heat transfer.
  • the plurality of pores formed in the wick unit 14 when the incoming refrigerant is a gaseous refrigerant, passes through it directly, but relatively low heat and In addition to performing the function of increasing the heat transfer area during exchange, when the incoming refrigerant is a liquid refrigerant, it rapidly induces a state change to the gaseous refrigerant while increasing the heat transfer area with the liquid refrigerant, and in addition, the size of the pores Accordingly, it is possible to perform a function of more actively inducing a flow of the liquid refrigerant by inducing a capillary phenomenon according to the surface tension property of the liquid refrigerant.
  • the plurality of pores formed in the wick part 14 are phase-converted into the liquid refrigerant in the wick part 14 on the side of the chamber cover plate 12 where the gaseous refrigerant flows and accumulates, and then the vacuum layer Along the periphery of (19), it flows again to the side of the wick part 14 close to the heating element 7 among the inner surfaces of the chamber body plate 11, and the liquid refrigerant moves smoothly by its surface tension or capillary force. It is desirable to form
  • a plurality of pores formed in a portion of the wick portion 14 in contact with the inner surfaces of the chamber body plate 11 and the chamber cover plate 12 are pores between Ni plating layers formed through an electroless Ni plating process to be described later using aluminum powder
  • the liquid refrigerant after heat exchange may be provided to communicate with a capillary pattern passage (not shown) provided so that the liquid refrigerant after heat exchange flows back to the heat generating element 7 through capillary force through surface tension.
  • the chamber body plate 11 and the chamber cover plate 12 including the wick part 14 may be fastened to the case 16 or the heat sink of an electronic device requiring heat dissipation using fastening screws 15. .
  • sulfuric acid H 2 SO 4
  • nitric acid HNO 3
  • a Ni plating layer of a predetermined thickness is formed on the outer surface of the particle (particle) unit aluminum powder, and in the process of forming the Ni plating layer, it is combined with a number of other nearby particle (particle) unit aluminum powder to form a so-called cluster unit. It can be clustered in size, and the plurality of pores are formed between particles (particles).
  • the above-described Ni plating layer is formed on the outer surface of the aluminum powder formed in particle (particle) units and cluster units by the electroless Ni plating process (S20), and at the same time, the chamber body plate 11 or the chamber cover plate 12
  • the aluminum powder in particle unit and cluster unit may be combined by the Ni plating layer.
  • the coupling method of the chamber cover plate 12 to the chamber body plate 11 is not limited to the welding coupling method, and any coupling method can be employed as long as the refrigerant filled therein does not leak. something to do.
  • the wick part 14 manufactured through the electroless Ni plating process (S20) is coupled to the inner surface of the chamber body plate 11 or the chamber cover plate 12 with a predetermined bonding force as described above, but the sintering process Compared to the case of manufacturing the wick part 14 through the process, the bonding force may be smaller, so the manufacturing method of the vapor chamber according to an embodiment of the present invention may further include a wet Cu plating process (S30).
  • the increase in the predetermined bonding force of the wick part 14 to the chamber body plate 11 and the predetermined bonding force of the wick part 14 to the chamber cover plate 12 is such that the wick part 14 and the chamber body plate 11 ) and the separation and separation of the wick part 14 and the chamber cover plate 12 can be minimized, whereby the heat of the chamber body plate 11 transferred from the heating element 7 is transferred to the wick part 14.
  • High thermal conductivity As it can be delivered while having, it can have the advantage of greatly increasing the overall thermal conductivity.
  • a plurality of pores may be formed by the electroless Ni plating process (S20) of the aluminum powder filled in the refrigerant filling space, and the plurality of pores formed in the wick part 14 are particles It is formed by the Ni plating layer formed on the outer surface of the (particle unit) or cluster unit aluminum powder, and as described above, the wet Cu plating process (S30) forms a size that allows the refrigerant to flow by the capillary phenomenon Ni It can be defined as formed by additionally plating a Cu plating layer on the outer surface of the plating layer.
  • the predetermined bonding force between the inner surface of the chamber body plate 11 and the wick part 14 and between the inner surface of the chamber cover plate 12 and the wick part 14 is increased by the addition of the wet Cu plating process (S30). can be further increased. Therefore, as described above, it is possible to create an advantage in that the heat generated from the heating element 7 is smoothly dissipated to the outside while maintaining higher thermal conductivity.
  • the chamber body plate ( 11) and each wick part 14 of the chamber cover plate 12 may be additionally performed by welding the chamber body plate 11 and the chamber cover plate 12 so as to be interviewed.
  • the wick part 14 is filled in the chamber body plate 11 and then coupled to each other through the electroless Ni plating process (S20) and the wet Cu plating process (S30) described above.
  • a joining process in which only (12) is welded may be adopted.
  • the outer surface of the wick portion 14 that contacts the inner surface of the chamber cover plate 12 is uneven in that a plurality of pores are formed only by the Ni plating process (S20).
  • a portion in contact with the inner surface of the chamber cover plate 12 is formed by using a laser processing machine (not shown) to form a predetermined shape that communicates with a plurality of pores.
  • a capillary pattern passage (not shown) may be formed.
  • the inner surface of the chamber cover plate 12 and the outer surface of the wick part 14 having the capillary pattern passage processed are mutually interviewed with each other on the chamber body.
  • the chamber cover plate 12 may be coupled by any one of the above-described welding coupling method and various coupling methods so as to cover the open outer surface of the plate 11 .
  • Figure 4 is a microscopic comparison photograph for comparing the particle size, cluster size and pore size of a Cu powder sintered product (a) through a sintering process and an Al powder sintered product (b) prepared by the manufacturing method of an embodiment of the present invention
  • 5 is a microscopic comparison photograph for comparing the overall distance between particles of a Cu powder sintered product (a) through a sintering process and an Al powder sintered product (b) manufactured by the manufacturing method of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a 300-fold enlarged photograph of the wick part 14 manufactured by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, chemical bonding between each particle (particles), and pores in the cluster is open, and the pores between the clusters are also open, which visually confirms that the capillary force is relatively improved.
  • the wick part 14 manufactured by the manufacturing method of one embodiment of the present invention has a size of approximately 100 ⁇ m, and the particles of the sintered product referred to in FIG. It can be seen that when formed in a size (approximately 130 ⁇ m) and generally forming a cluster, larger pores are formed to improve capillary force.

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Abstract

본 발명은 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 일면이 발열 소자의 발열면에 밀착 배치되고, 타면 측으로는 개구되되, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간이 소정 두께로 형성된 챔버 바디 플레이트, 상기 챔버 바디 플레이트의 개구된 타면 측을 차폐하도록 결합되는 챔버 커버 플레이트 및 상기 챔버 바디 플레이트와 상기 챔버 커버 플레이트 사이의 공간인 상기 냉매 충진 공간에 형성되되, 적어도 상기 냉매 충진 공간에 충진된 냉매가 유동되는 다수의 기공을 포함하도록 형성된 윅부를 포함하고, 상기 윅부는, 상기 냉매 충진 공간에 채워진 알루미늄 분말이 무전해 Ni 도금 공정에 의해 상기 다수의 기공이 형성되어, 제조가 간편하면서도 열전도 성능이 우수한 이점을 제공한다.

Description

베이퍼 챔버 및 이의 제조방법
본 발명은 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법(VAPOR CHAMBER AND MAKING METHOD FOR THE SAME)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복잡한 소결 공정을 거치지 않고서도 간편하게 원하는 기공 크기를 가지는 윅부(wick)를 형성할 수 있고, 열전도 성능이 향상된 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근의 전자 장치는 성능의 향상과 관련하여 괄목할만한 성장이 이루어졌으나, 성능 향상과 더블어 장치 내의 시스템 발열량도 상대적으로 크게 증가하였다. 뿐만 아니라, 크기의 축소도 지속적으로 추구되어, 더 작은 한정된 공간 내에 회로를 집중시킴으로써, 이러한 고 집적 부품(발열 소자)으로부터의 발열은 장치의 성능을 저하 또는 정지시킬 수 있어, 전자 장치 제조 업계에서는 시스템 열을 효과적으로 방열시키는 것이 점차 큰 문제로 부각되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 히트 싱크(heat sink)가 일반적으로 사용되고 있고, 기본적으로는 냉각하고자 하는 열원과 직접 접촉하여 열을 전달받게 되는 기저판(base plate)과, 기저판으로부터 전달받은 열을 주변 공기로 전달하기 위하여 기저판으로부터 돌출된 다수의 냉각 핀(fin)으로 구성될 수 있다. 이러한 히트 싱크는 사용하고자 하는 목적에 따라 소재나 디자인에 있어서 활발한 연구가 이루어지고 있으나, 공통적으로는 히트 싱크의 효과적인 방열을 위해 냉각 핀의 표면적을 극대화시켜 공기와 접촉하는 면적을 증가시키는 방향으로 개발이 이루어지고 있는 실정이다.
그런데, 히트 싱크는 직접적인 발열 소자와 표면 열접촉되는 것이 아니라, 전자 장치의 내부의 시스템 열을 외부로 방출하는 것을 주 기능을 하고 있는 방열 기구 중 하나로서, 발열 소자가 기저판으로부터 멀리 이격되어 있는 경우에는 효과적인 열전도가 어려운 바, 발열 소자의 표면에 직접 표면 열접촉되어 열을 전달하는 열전도체로서의 히트 파이프 및 베이퍼 챔버가 자주 채용된다.
히트 파이프 및 베이퍼 챔버는, 외관 형상이 파이프 형상인지 또는 플레이트 형상인지에 따라 구분되고, 특히, 베이퍼 챔버는, 일면은 발열 소자의 발열면에 직접 표면 열접촉되고, 타면은 외기 또는 히트 싱크와 같은 방열 기구에 표면 열접촉되며, 내부에는 다수의 기공이 형성된 윅부가 마련되어 충진된 냉매가 윅부를 통해 모세관 현상으로 이동하면서 상기 일면과 타면 사이에서 열전도 방식으로 발열 소자의 열을 전달하는 열전달 매개체이다.
여기서, 냉매를 모세관 현상으로 이동시키기 위한 윅부의 다수의 기공은 일반적으로 소정 온도에서 Cu 분말(Powder)을 소결하는 소결 공정을 통해 형성되는데, 소결 공정에 의해 형성된 윅부의 입자간 간격이 좁아 기공의 크기가 작은 바, 모세관력이 요구되는 값보다 적은 문제점이 있다.
또한, 윅부의 원재료 또한 소결 공정의 소결 온도에 적합한 Cu 분말로 한정되는 점에서, 열전도성이 우수한 다른 재료의 채용이 어려운 문제점이 있다.
아울러, 챔버 바디 플레이트 및 챔버 커버 플레이트와 윅부의 원재료가 상이한 경우, 상호간 소결 결합력이 저하되어 이격됨으로써 열전도성을 저하시키는 문제점으로 이어질 수 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복잡하고 에너지 소모가 많은 소결 공정을 완전 배제하고, 냉매의 모세관 현상에 따른 유동 적합성을 가지는 다수의 기공 크기를 형성할 수 있으며, 열전도성이 향상된 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 베이퍼 챔버의 일 실시예는, 일면이 발열 소자의 발열면에 밀착 배치되고, 타면 측으로는 개구되되, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간이 소정 두께로 형성된 챔버 바디 플레이트, 상기 챔버 바디 플레이트의 개구된 타면 측을 차폐하도록 결합되는 챔버 커버 플레이트 및 상기 챔버 바디 플레이트와 상기 챔버 커버 플레이트 사이의 공간인 상기 냉매 충진 공간에 형성되되, 적어도 상기 냉매 충진 공간에 충진된 냉매가 유동되는 다수의 기공을 포함하도록 형성된 윅부를 포함하고, 상기 윅부는, 알루미늄 분말이 입자(파티클) 단위로 결합된 외면에 도금된 Ni 도금층을 포함한다.
여기서, 상기 챔버 바디 플레이트 및 상기 챔버 커버 플레이트는, 상기 윅부의 상기 무전해 Ni 도금 공정 전의 소재와 동일한 재질인 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 챔버 바디 플레이트와 상기 윅부 또는 상기 챔버 커버 플레이트와 상기 윅부는, 상기 무전해 Ni 도금 공정에 의하여 소정의 결합력으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 윅부는, 상기 Ni 도금층의 외면에 도금된 Cu 도금층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 챔버 바디 플레이트의 내측면과 상기 윅부 간 상기 소정의 결합력은, 상기 Cu 도금층을 형성하는 습식 Cu 도금 공정의 추가에 의하여 더 증가될 수 있다.
또한, 상기 윅부에 형성되는 상기 다수의 기공은, 상기 습식 Cu 도금 공정을 통해 도금되는 Cu 도금층에 의해 상기 냉매가 모세관 현상에 의하여 유동 가능한 정도의 크기를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 베이퍼 챔버의 제조방법의 일 실시예는, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간이 형성된 챔버 바디 플레이트, 상기 챔버 바디 플레이트와 함께 상기 냉매 충진 공간을 형성하도록 개구된 면을 차폐하는 챔버 커버 플레이트, 및 상기 냉매 충진 공간에 형성되는 윅부, 의 각 원재료를 준비하는 재료 준비 공정, 상기 재료 준비 공정에 의하여 준비된 상기 챔버 바디 플레이트 또는 상기 챔버 커버 플레이트가 형성하는 상기 냉매 충진 공간에 해당하는 부위에 상기 윅부의 원재료인 알루미늄 분말을 소정량 위치시킨 후 무전해 Ni 도금을 수행하는 무전해 Ni 도금 공정을 포함한다.
여기서, 상기 무전해 Ni 도금 공정에 의하여 형성된 상기 윅부에 Cu 도금을 추가 수행하는 습식 Cu 도금 공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 재료 준비 공정은, 상기 냉매 충진 공간에 상기 윅부가 형성되도록 알루미늄 플레이트 형태로 준비한 상기 챔버 바디 플레이트 및 상기 챔버 커버 플레이트 중 적어도 어느 하나를 에칭시켜 상기 냉매 충진 공간에 해당하는 빈 공간을 형성한 후 징케이트 처리 과정을 선행하는 공정일 수 있다.
또한, 상기 무전해 Ni 도금 공정은, 상기 알루미늄 분말을 결합시키면서 상기 다수의 기공을 형성함과 동시에, 상기 윅부와 동일한 재질인 알루미늄 소재로 이루어진 상기 챔버 바디 플레이트 또는 상기 챔버 커버 플레이트의 내측면에 상기 윅부를 소정의 결합력으로 결합시키는 공정일 수 있다.
또한, 상기 습식 Cu 도금 공정은, 상기 무전해 Ni 도금 공정에 의하여 형성된 상기 윅부 표면에 구리층이 도금되어 상기 다수의 기공을 상기 냉매 충진 공간에 충진된 냉매가 모세관 현상에 의하여 유동 가능한 정도의 크기를 형성하는 공정일 수 있다.
또한, 상기 습식 Cu 도금 공정은, 상기 무전해 Ni 도금 공정에 의해 이루어진 상기 윅부의 상기 챔버 바디 플레이트 또는 상기 윅부의 상기 챔버 커버 플레이트에 대한 상기 소정의 결합력을 더 증가시키는 공정일 수 있다.
또한, 상기 무전해 Ni 도금 공정 및 상기 습식 Cu 도금 공정은, 상기 챔버 바디 플레이트 및 상기 챔버 커버 플레이트에 대하여 각각 별개로 수행된 후, 상기 챔버 바디 플레이트와 상기 챔버 커버 플레이트의 각 윅부가 면접되도록 상기 챔버 바디 플레이트와 상기 챔버 커버 플레이트를 용접 결합시키는 결합 공정이 추가 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 윅부의 다수의 기공을 형성함에 있어서 소결 공정을 완전 배제할 수 있으므로, 에너지 소모를 최소화할 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 무전해 Ni 도금 공정 및 습식 Cu 도금 공정을 통해 결합되는 알루미늄 분말 간 입자 간격을 증가시켜, 소결 공정에 의해 형성된 기공보다 상대적으로 더 큰 기공의 형성이 가능하도록 함으로써 모세관력을 증가시키는 효과를 가진다.
셋째, 모세관력의 증가를 통한 충진 냉매의 유동성을 향상시킬 수 있으므로, 전체적으로 열전도성이 향상되는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버의 제조방법을 순서적으로 나타낸 순서 블록도이고,
도 2는 도 1의 공정 중 재료 준비 단계를 세분화한 순서 블록도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버의 방열 원리를 나타낸 단면도이고,
도 4는 소결 공정을 통한 Cu 파우더 소결품(a)과 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의하여 제조된 Al 파우더 소결품(b)의 입자 크기 및 클러스터 크기와 기공 크기를 비교하기 위한 현미경 비교 사진이며,
도 5는 소결 공정을 통한 Cu 파우더 소결품(a)과 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의하여 제조된 Al 파우더 소결품(b)의 전체적인 입자간 거리를 비교하기 위한 현미경 비교 사진이다.
<부호의 설명>
5: 인쇄회로기판 7: 발열 소자
10: 베이퍼 챔버 11: 챔버 바디 플레이트
12: 챔버 커버 플레이트 14: 윅부
15: 체결 나사 16: 케이스
S10: 재료 준비 공정 S11: 탈지 과정
S12: 알칼리 에칭 과정 S13: 디스머트 과정
S14: 징케이트 처리 과정 S20: 무전해 Ni 도금 공정
S30: 습식 Cu 도금 공정 S40: 세척 및 건조 공정
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버의 제조방법을 순서적으로 나타낸 순서 블록도이고, 도 2는 도 1의 공정 중 재료 준비 단계를 세분화한 순서 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버의 방열 원리를 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버의 방열 원리를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하여 생산된 베이퍼 챔버(10)는, 압축기에 의한 냉매의 상변화 유도를 제외하는 개념의 방열 방식을 적용할 수 있는 방열 부품의 하나로서, 압축기를 이용하지 않고 대기압 상태에서 오로지 외부로부터 공급되는 열에 의하여 상변화를 일으키면서 열을 전달함으로써 전기적으로 구동되어 발열되는 특정의 발열소자를 냉각시키도록 설계된 대표적인 방열기이다.
보다 상세하게는, 베이퍼 챔버(10)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간을 형성하되 중간 부위에 소정 두께의 진공층(19)이 형성되고, 일면이 전자장치 내부에 결합된 인쇄회로기판(5)의 일면에 실장된 발열 소자(7)의 발열면에 밀착 배치되고, 타면 측으로는 개구된 챔버 바디 플레이트(11)와, 챔버 바디 플레이트(11)의 개구된 타면 측을 차폐하도록 결합되는 챔버 커버 플레이트(12)와, 챔버 바디 플레이트(11) 및 챔버 커버 플레이트(12) 사이의 공간인 냉매 충진 공간 중 진공층(19) 주변에 소정 두께층으로 형성되되, 적어도 냉매 충진 공간에 충진된 냉매가 모세관력에 의해 유동되는 다수의 기공(Pore)을 포함하도록 형성된 윅부(wick,14)를 포함한다.
도 3에 참조된 바와 같이, 챔버 바디 플레이트(11)의 두께 방향 일측면에 구비된 발열 소자(7)(즉, 열원)에 의하여 열이 챔버 바디 플레이트(11)를 통해 내측의 액상 냉매로 전달되면, 액상 냉매는 진공층(19)에 도달하는 과정 동안 기상 냉매로 상변화를 일으키면서 챔버 커버 플레이트(12)에 가까운 윅부(14) 측으로 유동되어 챔버 커버 플레이트(12) 측(즉, 방열 측)의 윅부(14)에서 액상 냉매로 상변화를 일으키고, 액상 냉매는 다수의 기공이 형성된 윅부(14)를 따라 모세관력(capillary force)에 의하여 발열 소자(7) 측(즉, 열원 측)에 가까운 부위로 유동되는 것을 반복하도록 순환 유동된다.
이때, 챔버 바디 플레이트(11) 측(즉, 방열 측)으로 유동된 기상 냉매는 상기 챔버 커버 플레이트(11) 측의 상대적으로 낮은 온도를 가지는 윅부(14)와 열교환하는 동작으로 액상 냉매로 상변화함과 동시에, 열교환된 열은 순차적으로 윅부(14)와 챔버 커버 플레이트(12)로 이동되고, 챔버 커버 플레이트(12)로 전달된 열은 외부로 직접 방열되거나, 외부로 노출되도록 챔버 커버 플레이트(12)에 일체로 형성된 미도시의 히트 싱크로 전달하여 최종적으로 외부로 방열시킬 수 있다.
여기서, 윅부(14)에 형성된 다수의 기공은, 유입되는 냉매가 기상 냉매인 경우에는 곧 바로 통과시키되 기상 냉매의 유동 과정 동안 외부(가령, 챔버 커버 플레이트(12))로부터 전달되는 상대적으로 낮은 열과 교환할 때 열전달 면적을 상승시키는 기능을 수행함은 물론, 유입되는 냉매가 액상 냉매인 경우에는, 액상 냉매와의 열전달 면적을 상승시키면서 기상 냉매로의 상태 변화를 신속하게 유도하고, 아울러, 기공의 크기에 따라 액상 냉매의 표면 장력 성질에 따른 모세관 현상을 유도하여 보다 활발하게 액상 냉매 유동을 유도하는 기능을 수행할 수 있다.
참고로, 챔버 바디 플레이트(11)와 챔버 커버 플레이트(12) 사이인 냉매 충진 공간(즉 윅부(14))에 충진되는 냉매는, 아세톤, 암모니아, 증류수 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
윅부(14)에 형성되는 다수의 기공 크기는, 도 3에 참조된 바와 같이, 기상 냉매가 유동되어 운집되는 챔버 커버 플레이트(12) 측의 윅부(14)에서 액상 냉매로 상변환한 후 진공층(19)의 주변을 따라 다시 챔버 바디 플레이트(11)의 내측면 중 발열 소자(7)에 근접한 윅부(14) 측으로 유동되되, 액상 냉매가 자체 표면 장력 또는 모세관력에 의하여 그 이동이 원활한 크기로 형성됨이 바람직하다.
여기서, 윅부(14) 중 챔버 바디 플레이트(11) 및 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면과 접하는 부위에 형성된 다수의 기공은 알루미늄 분말을 후술하는 무전해 Ni 도금 공정을 통해 형성된 Ni 도금층 사이의 기공과 연통되도록 구비됨과 아울러, 열교환 후의 액상 냉매가 표면 장력을 통해 발열 소자(7) 측으로 다시 모세관력을 통해 유동하기 위하여 마련된 미도시의 모세관 패턴 유로와 연통되도록 구비될 수 있다.
한편, 윅부(14)를 포함하는 챔버 바디 플레이트(11) 및 챔버 커버 플레이트(12)는, 방열이 필요한 전자 장치의 케이스(16) 또는 히트 싱크에 체결 나사(15)를 이용하여 체결시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예는, 베이퍼 챔버(10)의 내부에 구비되는 윅부(14)의 형성 방법의 중요한 기술적 특징을 개시한다.
보다 상세하게는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버의 제조방법은, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간 및 소정 두께층의 진공층(19)이 형성된 챔버 바디 플레이트(11), 챔버 바디 플레이트(11)와 함께 냉매 충진 공간을 형성하도록 개구된 면을 차폐하는 챔버 커버 플레이트(12) 및 냉매 충진 공간에 형성되는 윅부(14)의 각 원재료를 준비하는 재료 준비 공정(S10)을 포함한다.
재료 준비 공정(S10)에 의하여 준비된 챔버 바디 플레이트(11) 또는 챔버 커버 플레이트(12)가 형성하는 냉매 충진 공간에 해당하는 부위에 윅부(14)의 원재료인 알루미늄 분말(Al Powder)을 소정량 위치시킨 후 무전해 Ni 도금을 수행하는 무전해 Ni 도금 공정(S20)과, 무전해 Ni 도금 공정(S20)에 의하여 형성된 윅부(14)에 Cu 도금을 추가 수행하여 소정 두께로 코팅시키는 습식 Cu 도금 공정(S30) 및 윅부(14)가 생성된 챔버 바디 플레이트(11)를 세척 및 건조하는 세척 및 건조 공정(S40)을 포함할 수 있다.
여기서, 재료 준비 공정(S10)은, 도 2에 참조된 바와 같이, 탈지(유분 제거) 과정(S11) - 알칼리 에칭 과정(S12) - 디스머트(Desmut) 과정(S13) - 징케이트 처리 과정(S14)을 수행함으로써 챔버 바디 플레이트(11), 챔버 커버 플레이트(12) 및 윅부(14)의 원 재료를 준비할 수 있다.
탈지(유분 제거) 과정(S11)은, 초음파 기기를 이용하여 윅부(14)의 원재료인 알루미늄 분말(Al Powder)로부터 이물질 및 유기물을 제거하는 과정일 수 있다. 여기서, 탈지(유분 제거) 과정(S11)은, 온도 45±5℃의 분위기에서 1분 동안 수행되는 조건이 부과될 수 있다. 이와 같은 탈지(유분 제거) 과정(S11)은, 챔버 바디 플레이트(11) 및 챔버 커버 플레이트(12)의 원재료인 알루미늄 플레이트에도 동일한 조건 하에서 수행될 수 있다.
한편, 알칼리 에칭 과정(S12)은, 탈지 과정(S11)을 거친 알루미늄 분말 또는 알루미늄 플레이트를 알칼리성 혼합액에 침지시켜 알루미늄 제품의 표면을 알칼리 처리하는 과정으로 정의될 수 있다. 여기서, 알칼리 에칭 과정(S12)은, 온도 15±5℃의 분위기에서 10±5초 동안 수행되되 알칼리성 혼합액의 농도는 15±5g/L일 수 있다. 이와 같은 알칼리 에칭 과정(S12)은, 특히 챔버 바디 플레이트(11)의 경우 그 내측으로 냉매 충진 공간에 대응하는 부위를 화학적으로 부식 형성하는 과정으로 정의될 수 있다. 이때, 온도 조건은 60±5℃일 수 있고, 알칼리성 혼합액의 농도는 50±5g/L일 수 있다.
또한, 디스머트 과정(S13)은, 순수(H2O) 용액에 질산(HNO3) type 베이스의 특수 첨가물이 들어간 약품과 황산(H2SO4) 원액을 혼합하여 스머트(SMUT) 제거를 실시하는 과정으로 정의될 수 있다. 특히, 알루미늄 소재를 상술한 알칼리성 혼합액을 이용하여 에칭할 경우 합금성분인 Mg, Cu, Si, Mn 등의 성분이 모재의 에칭속도와 차이가 나서 표면에 흑색의 스머트(SMUT)가 형성되는 바, 이의 제거를 위해 고농도 질산 및 황산 원액을 사용하는 상술한 디스머트 과정(S13)은 필수적이다.
여기서, 황산(H2SO4)은 그 농도가 100±10ml/L, 질산(HNO3)은 그 농도가 60±10ml/L이 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
한편, 징케이트 처리 과정(S14)은, 일반적으로 알루미늄 합금 제품에 무전해 Ni 도금을 적용할 경우의 전처리 과정으로서, 아연을 치환하는 징케이트 1차 과정과, 산화피막제거 및 활성화 처리하는 징케이트 박리 과정 및 다시 아연을 치환하는 징케이트 2차 과정을 거칠 수 있다.
상기와 같은 재료 준비 공정(S10)을 통해 준비된 챔버 바디 플레이트(11)의 내부에 윅부(14)의 원재료로서 상술한 재료 준비 공정(S10)을 통해 준비된 알루미늄 분말(Al Powder)을 냉매 충진 공간에 해당되는 부위에 압축 충진한 다음 전용 지그(jig)를 이용하여 미리 준비된 니켈염 수용액에 침지시키게 되면, 윅부(14)의 원재료인 알루미늄 분말이 입자(파티클 단위) 및 입자(파티클)의 군집 단위인 클러스터 단위로 결합하면서 다수의 기공을 형성하는 무전해 Ni 도금 공정(S20)이 수행될 수 있다.
마찬가지로, 상기와 같은 재료 준비 공정(S10)을 통해 준비된 챔버 커버 플레이트(12)의 상측에 소정 두께(또는 소정량)의 윅부(14) 원재료인 알루미늄 분말(Al Powder)을 위치시킨 후 전용 지그를 이용하여 미리 준비된 니켈염 수용액에 침지시켜 무전해 Ni 도금 공정(S20)을 수행할 수 있다. 이때, 챔버 바디 플레이트(11)와 챔버 커버 플레이트(12)의 무전해 Ni 도금 공정(S20)은, 유사한 크기의 기공 및 유사한 정도의 결합력을 가지도록 모두 동일한 조건 하에서 수행됨이 바람직하다.
여기서, 무전해 Ni 도금 공정(S20)은, 윅부(14)의 원재료인 알루미늄 분말을 입자(파티클) 단위로 결합시키면서 다수의 기공을 형성하는 공정으로 정의될 수 있다.
즉, 입자(파티클) 단위의 알루미늄 분말의 외면에는 소정 두께의 Ni 도금층이 형성되고, Ni 도금층이 형성되는 과정에서 주위의 다른 다수의 입자(파티클) 단위의 알루미늄 분말과도 결합되어 소위 클러스터 단위의 크기로 군집 형성될 수 있으며, 입자(파티클)와 입자 사이에는 상기 다수의 기공이 형성되는 것이다.
아울러, 무전해 Ni 도금 공정(S20)은, 윅부(14)와 동일한 재질인 알루미늄 소재로 이루어진 챔버 바디 플레이트(11) 또는 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면에 윅부(14)를 소정의 결합력으로 결합시키는 공정으로 정의될 수 있다.
즉, 무전해 Ni 도금 공정(S20)에 의하여 입자(파티클) 단위 및 클러스터 단위로 형성된 알루미늄 분말의 외면에 상술한 Ni 도금층을 형성함과 동시에, 챔버 바디 플레이트(11) 또는 챔버 커버 플레이트(12)에 입자 단위 및 클러스터 단위의 상기 알루미늄 분말이 상기 Ni 도금층에 의하여 결합될 수 있다.
이때, 냉매 충진 공간이 형성된 챔버 바디 플레이트(11)의 내부에는 상술한 진공층(19)이 형성되도록 막 처리 또는 차폐 처리함이 바람직하다. 또한, 챔버 커버 플레이트(12)에 형성되는 윅부(14)가 진공층(19)을 형성하는 부피를 일부 차지할 경우에도, 챔버 바디 플레이트(11)와 동일한 막 처리 또는 차폐 처리를 필요로 할 것이다.
보다 상세하게는, 챔버 바디 플레이트(11)의 내부 공간 측에 상술한 진공층(19)이 형성될 수 있도록 처리한 후 진공층(19)의 주변으로 윅부(14)가 소정 두께층으로 형성되도록 알루미늄 분말을 채워 넣고, 상술한 무전해 Ni 도금 공정(S20) 및 후술하는 습식 Cu 도금 공정(S30)을 수행하여 원하는 사양의 다수의 기공을 포함하는 윅부(14)를 제조할 수 있다.
또한, 필요에 따라 챔버 커버 플레이트(12)에도 진공층의 형성이 필요한 경우 진공층(19)의 형성을 위한 막 처리 또는 차폐 처리 후 진공층(19)의 주변에 해당하는 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면에 윅부(14)가 소정 두께층으로 형성되도록 알루미늄 분말을 위치시키고 상술한 무전해 Ni 도금 공정(S20) 및 후술하는 습식 Cu 도금 공정(S30)을 수행하여 챔버 바디 플레이트(11)에 형성된 것과 유사한 크기의 기공이 형성된 윅부(14)를 형성할 수 있다.
특히, 챔버 커버 플레이트(12)는 윅부(14)와는 별도로 제조된 후 상기 무전해 Ni 도금 공정(S20) 및 습식 Cu 도금 공정(S30) 후 챔버 바디 플레이트(11)의 개구된 부위를 차폐하도록 결합하여야 하는 점에서, 차폐 결합 시 맞닿는 윅부(14) 부분을 연마 방식으로 깍아내어, 윅부(14)의 외측 단면이 면 대 면 접촉이 되도록 하여 챔버 바디 플레이트(11)의 개구된 부분을 차폐하도록 챔버 커버 플레이트(12)를 용접 결합시키고, 내부에 액상 냉매를 충진시킬 수 있다.
이 경우, 챔버 바디 플레이트(11)에 대한 챔버 커버 플레이트(12)의 결합 방식은 용접 결합 방식에 한정하는 것은 아니고, 내부에 충진된 냉매가 누유되지 않는 방식이라면 여하한 결합 방식의 채용도 가능하다고 할 것이다.
한편, 무전해 Ni 도금 공정(S20)을 통해 제조된 윅부(14)는 상술한 바와 같이 소정의 결합력으로 챔버 바디 플레이트(11) 또는 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면에 결합되나, 소결 공정을 통해 윅부(14)를 제조하는 경우와 비교하여 상기 결합력이 작을 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버의 제조방법은, 습식 Cu 도금 공정(S30)을 더 포함할 수 있다.
습식 Cu 도금 공정(S30)은, 일반적인 전기 도금 방식으로 윅부(14) 및 챔버 바디 플레이트(11)와, 윅부(14) 및 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면에 Cu 도금층을 도금시키는 공정으로써, 무전해 Ni 도금 공정(S20)에 의하여 형성된 윅부(14) 표면의 Ni 도금층에 Cu 도금층이 추가로 도금되어 상기 다수의 기공을 냉매 충진 공간에 충진된 냉매가 모세관 현상에 의하여 유동 가능한 정도의 크기를 형성하도록 하는 공정으로 정의될 수 있다.
또한, 습식 Cu 도금 공정(S30)은, 무전해 Ni 도금 공정(S20)에 의해 이루어진 윅부(14)의 Ni 도금층에 의한 챔버 바디 플레이트(11)에 대한 상기 소정의 결합력 및 윅부(14)의 챔버 커버 플레이트(12)에 대한 상기 소정의 결합력을 Cu 도금층에 의하여 각각 더 증가시키는 공정으로 이해할 수 있다. 즉, 습식 Cu 도금 공정(S30)은, 무전해 Ni 도금 공정(S20)에 의해서도 아직 입자(파티클) 단위로 남아 있는 입자들의 Ni 도금층의 외면에 Cu 도금층을 추가 형성함으로써 클러스터 단위로 군집시키는 결합에 관여하거나, Ni 도금층의 외면에 Cu 도금층을 추가 도금되는 동작으로 챔버 바디 플레이트(11) 또는 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면에 대한 결합력을 추가시킬 수 있는 것이다.
윅부(14)의 챔버 바디 플레이트(11)에 대한 상기 소정의 결합력 및 윅부(14)의 상기 챔버 커버 플레이트(12)에 대한 상기 소정의 결합력의 증가는, 윅부(14)와 챔버 바디 플레이트(11) 및 윅부(14)와 챔버 커버 플레이트(12)의 분리 및 이탈을 최소할 수 있고, 이에 의하여 발열 소자(7)로부터 전달된 챔버 바디 플레이트(11)의 열이 윅부(14)로 높은 열전도성을 가지면서 전달될 수 있는 바, 전체적인 열전도성이 크게 상승하는 이점을 가질 수 있다.
그러므로, 상술한 바와 같은 제조방법으로 제조된 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버(10)는, 각각 다음과 같이 정의할 수 있고, 이러한 정의는 본 발명의 진정한 권리범위를 해석함에 있어서 중요한 기준이 되어야 할 것이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버(10)는, 일면이 발열 소자의 발열면에 밀착 배치되고, 타면 측으로는 개구되되, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간이 소정 두께로 형성된 챔버 바디 플레이트(11)와, 챔버 바디 플레이트(11)의 개구된 타면 측을 차폐하도록 결합되는 챔버 커버 플레이트(12)와, 챔버 바디 플레이트(11)와 챔버 커버 플레이트 사이의 공간인 냉매 충진 공간 중 진공층(19) 주변에 소정의 두께층으로 형성되되, 적어도 냉매 충진 공간에 충진된 냉매(특히, 액상 냉매)가 적정한 모세관력으로 유동되는 다수의 기공을 포함하도록 형성된 윅부(14)를 포함한다.
여기서, 윅부(14)는, 냉매 충진 공간에 채워진 알루미늄 분말이 무전해 Ni 도금 공정(S20)에 의해 다수의 기공이 형성될 수 있고, 윅부(14)에 형성되는 다수의 기공(Pore)은 입자(파티클 단위) 또는 클러스터 단위의 알루미늄 분말의 외면에 형성된 Ni 도금층에 의하여 형성되며, 상술한 바와 같이, 습식 Cu 도금 공정(S30)에 의하여 냉매가 모세관 현상에 의하여 유동 가능한 정도의 크기를 형성하도록 Ni 도금층의 외면에 Cu 도금층이 추가로 도금되어 형성된 것으로 정의할 수 있다.
또한, 챔버 바디 플레이트(11) 및 챔버 커버 플레이트(12)는, 윅부(14)의 무전해 Ni 도금 공정(S20) 전의 소재와 동일한 재질인 알루미늄 소재(플레이트 형태)로 이루어질 수 있고, 상술한 바와 같이, 무전해 Ni 도금 공정(S20)을 통해 상기 윅부(14)가 소정의 결합력으로 챔버 바디 플레이트(11) 및 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면에 결합될 수 있다.
나아가, 챔버 바디 플레이트(11)의 내측면과 윅부(14) 간 및 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면과 윅부(14) 간 상기 소정의 결합력은, 습식 Cu 도금 공정(S30)의 추가에 의하여 더 증가될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 발열 소자(7)로부터 생성된 열이 보다 높은 열전도성을 유지한 채로 외부로 원활하게 방열되는 이점을 창출할 수 있는 것이다.
한편, 미도시 되었으나, 무전해 Ni 도금 공정(S20) 및 습식 Cu 도금 공정(S30)은, 챔버 바디 플레이트(11) 및 챔버 커버 플레이트(12)에 대하여 각각 별개로 수행된 후, 챔버 바디 플레이트(11)와 챔버 커버 플레이트(12)의 각 윅부(14)가 면접되도록 챔버 바디 플레이트(11)와 챔버 커버 플레이트(12)를 용접 결합시키는 결합 공정이 추가 수행될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
다만, 윅부(14)는 챔버 바디 플레이트(11)의 내부에 채움된 후 상술한 무전해 Ni 도금 공정(S20) 및 습식 Cu 도금 공정(S30)을 통해 상호 결합되는 것이 더 유리한 바, 챔버 커버 플레이트(12)만 용접 결합시키는 결합 공정이 채택되어도 무방할 것이다.
이 경우, 도면에 도시되지 않았으나, 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면과 접하는 윅부(14) 부분은 단순히 Ni 도금 공정(S20)에 의해서만 다수의 기공이 형성되는 점에서, 그 외부 표면이 울퉁불퉁하게 형성될 수 있는 바, 윅부(14)의 외측 부분을 평평하도록 절개 가공 후, 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면과 접하는 부위를 레이저 가공기(미도시)를 이용하여 다수의 기공과 연통되는 소정의 모세관 패턴 유로(미도시)를 형성할 수 있다.
모세관 패턴 유로는, 다수의 기공과 연통되면서도 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면과 윅부(14)의 외측면 사이에 레이저 가공 형성되어 챔버 바디 플레이트(11)의 내부에 충진된 냉매의 열교환에 따른 액상 냉매로의 상변화시 발열 소자가 구비된 반대 방향으로의 모세관력에 의한 이동 경로를 제공할 수 있다.
모세관 패턴 유로가 레이저 가공기를 통해 윅부(14)의 외측면에 가공된 후에는, 챔버 커버 플레이트(12)의 내측면과 모세관 패턴 유로가 가공된 윅부(14)의 외측면이 상호 면접되도록 챔버 바디 플레이트(11)의 개구된 외측면을 덮도록 챔버 커버 플레이트(12)를 상술한 용접 결합 방식 및 다양한 결합 방식 중 어느 하나의 방식으로 결합시킬 수 있다.
도 4는 소결 공정을 통한 Cu 파우더 소결품(a)과 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의하여 제조된 Al 파우더 소결품(b)의 입자 크기 및 클러스터 크기와 기공 크기를 비교하기 위한 현미경 비교 사진이고, 도 5는 소결 공정을 통한 Cu 파우더 소결품(a)과 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의하여 제조된 Al 파우더 소결품(b)의 전체적인 입자간 거리를 비교하기 위한 현미경 비교 사진이다.
도 4의 (a)는 일반적인 소결 공정을 통한 Cu 파우더 소결품을 현미경을 통해 300배율 확대한 사진으로써, 각 파티클(입자) 간 용융 결합되어 있음을 시각적으로 확인할 수 있고, 아울러, 파티클(입자)의 크기 및 파티클(입자)의 조합으로 이루어진 클러스터의 크기가 도 4의 (b)에 비하여 상대적으로 큰 것을 확인할 수 있다. 파티클 간 용융 결합으로 인하여 클러스터 내의 기공이 대부분 닫혀 있는 바, 모세관력의 저하 요인이 되고, 이로 인해 전체적인 열전도 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이에 반하여, 도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하여 제조된 윅부(14)를 300 배율 확대한 사진으로써, 각 파티클(입자) 간 화학결합되어 있고, 클러스터 내 기공이 열려 있으며, 클러스터 간 공극 또한 열려 있어 모세관력이 상대적으로 향상되어 있음을 시각적으로 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의하여 제조된 윅부(14)는, 도 5의 (b)에 참조된 바와 같이, 대략 100㎛ 사이즈로서 도 5의 (a)에 참조된 소결품의 입자의 크기(대략 130㎛) 크기로 형성되어 대체적으로 클러스터를 형성할 때 더 큰 기공을 형성하여 모세관력을 향상시키는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법에 따르면, 기공율의 제어가 다소 어려운 단점이 있으나, 소결 공정에 의하여 형성된 윅부보다 모세관력이 향상된 다수의 기공을 형성함은 물론, 챔버 바디 플레이트(11) 또는 챔버 커버 플레이트(12)에 대한 결합력을 향상시킴으로써, 전체적인 열전도 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
본 발명은 복잡하고 에너지 소모가 많은 소결 공정을 완전 배제하고, 냉매의 모세관 현상에 따른 유동 적합성을 가지는 다수의 기공 크기를 형성할 수 있으며, 열전도성이 향상된 베이퍼 챔버 및 이의 제조방법을 제공한다.

Claims (13)

  1. 일면이 발열 소자의 발열면에 밀착 배치되고, 타면 측으로는 개구되되, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간이 소정 두께로 형성된 챔버 바디 플레이트;
    상기 챔버 바디 플레이트의 개구된 타면 측을 차폐하도록 결합되는 챔버 커버 플레이트; 및
    상기 챔버 바디 플레이트와 상기 챔버 커버 플레이트 사이의 공간인 상기 냉매 충진 공간에 형성되되, 적어도 상기 냉매 충진 공간에 충진된 냉매가 유동되는 다수의 기공을 포함하도록 형성된 윅부; 를 포함하고,
    상기 윅부는, 알루미늄 분말이 입자 단위로 결합된 외면에 도금된 Ni 도금층, 을 포함하는, 베이퍼 챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버 바디 플레이트 및 상기 챔버 커버 플레이트는, 상기 윅부의 상기 무전해 Ni 도금 공정 전의 소재와 동일한 재질인 알루미늄 소재로 이루어진, 베이퍼 챔버.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 챔버 바디 플레이트와 상기 윅부 또는 상기 챔버 커버 플레이트와 상기 윅부는, 상기 무전해 Ni 도금 공정에 의하여 소정의 결합력으로 결합되는, 베이퍼 챔버.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 윅부는, 상기 Ni 도금층의 외면에 도금된 Cu 도금층, 을 더 포함하는, 베이퍼 챔버.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 챔버 바디 플레이트의 내측면과 상기 윅부 간 상기 소정의 결합력은, 상기 Cu 도금층을 형성하는 습식 Cu 도금 공정의 추가에 의하여 더 증가되는, 베이퍼 챔버.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 윅부에 형성되는 상기 다수의 기공은, 상기 습식 Cu 도금 공정을 통해 도금되는 Cu 도금층에 의해 상기 냉매가 모세관 현상에 의하여 유동 가능한 정도의 크기를 형성하는, 베이퍼 챔버.
  7. 내부에 냉매가 충진되는 냉매 충진 공간이 형성된 챔버 바디 플레이트, 상기 챔버 바디 플레이트와 함께 상기 냉매 충진 공간을 형성하도록 개구된 면을 차폐하는 챔버 커버 플레이트, 및 상기 냉매 충진 공간에 형성되는 윅부, 의 각 원재료를 준비하는 재료 준비 공정;
    상기 재료 준비 공정에 의하여 준비된 상기 챔버 바디 플레이트 또는 상기 챔버 커버 플레이트가 형성하는 상기 냉매 충진 공간에 해당하는 부위에 상기 윅부의 원재료인 알루미늄 분말을 소정량 위치시킨 후 무전해 Ni 도금을 수행하는 무전해 Ni 도금 공정; 을 포함하는, 베이퍼 챔버의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 무전해 Ni 도금 공정에 의하여 형성된 상기 윅부에 Cu 도금을 추가 수행하는 습식 Cu 도금 공정; 을 더 포함하는, 베이퍼 챔버의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 재료 준비 공정은, 상기 냉매 충진 공간에 상기 윅부가 형성되도록 알루미늄 플레이트 형태로 준비한 상기 챔버 바디 플레이트 및 상기 챔버 커버 플레이트 중 적어도 어느 하나를 에칭시켜 상기 냉매 충진 공간에 해당하는 빈 공간을 형성한 후 징케이트 처리 과정을 선행하는, 베이퍼 챔버의 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 무전해 Ni 도금 공정은, 상기 알루미늄 분말을 결합시키면서 상기 다수의 기공을 형성함과 동시에, 상기 윅부와 동일한 재질인 알루미늄 소재로 이루어진 상기 챔버 바디 플레이트 또는 상기 챔버 커버 플레이트의 내측면에 상기 윅부를 소정의 결합력으로 결합시키는 공정인, 베이퍼 챔버의 제조방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 습식 Cu 도금 공정은,
    상기 무전해 Ni 도금 공정에 의하여 형성된 상기 윅부 표면에 구리층이 도금되어 상기 다수의 기공을 상기 냉매 충진 공간에 충진된 냉매가 모세관 현상에 의하여 유동 가능한 정도의 크기를 형성하는 공정인, 베이퍼 챔버의 제조방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 습식 Cu 도금 공정은,
    상기 무전해 Ni 도금 공정에 의해 이루어진 상기 윅부의 상기 챔버 바디 플레이트 또는 상기 윅부의 상기 챔버 커버 플레이트에 대한 상기 소정의 결합력을 더 증가시키는 공정인, 베이퍼 챔버의 제조방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 무전해 Ni 도금 공정 및 상기 습식 Cu 도금 공정은, 상기 챔버 바디 플레이트 및 상기 챔버 커버 플레이트에 대하여 각각 별개로 수행된 후, 상기 챔버 바디 플레이트와 상기 챔버 커버 플레이트의 각 윅부가 면접되도록 상기 챔버 바디 플레이트와 상기 챔버 커버 플레이트를 용접 결합시키는 결합 공정이 추가 수행되는, 베이퍼 챔버의 제조방법.
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