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JP2015169411A - Heat transport device and method of manufacturing thereof, and electronic equipment - Google Patents

Heat transport device and method of manufacturing thereof, and electronic equipment Download PDF

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JP2015169411A JP2014046243A JP2014046243A JP2015169411A JP 2015169411 A JP2015169411 A JP 2015169411A JP 2014046243 A JP2014046243 A JP 2014046243A JP 2014046243 A JP2014046243 A JP 2014046243A JP 2015169411 A JP2015169411 A JP 2015169411A
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幸恵 崎田
Yukie Sakida
幸恵 崎田
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Yoshihiro Mizuno
義博 水野
塩賀 健司
Kenji Shioga
健司 塩賀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the heat transport efficiency of a heat transport device, in a manufacturing method thereof and electronic equipment.SOLUTION: A heat transport device 1 includes: a body 2 that comprises a cavity S; a plurality of linear structures 7 made of a carbon element and erected on a surface on the cavity S side of the body 2; a hydrophilic coating 8 that is formed on a surface of the linear structure 7; and a working fluid C1 that is held among the plurality of respective linear structures 7.

Description

本発明は、熱輸送デバイスとその製造方法、及び電子機器に関する。   The present invention relates to a heat transport device, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus.

高度情報化社会の到来に伴い、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器が普及しつつある。モバイル型の電子機器は、持ち運びが容易となるように薄型化されているため、CPU(Central Processing Unit)等の発熱部品を冷却するための熱輸送デバイスとして小型化が容易なヒートパイプが検討されている。   With the advent of an advanced information society, mobile electronic devices such as smartphones and tablet terminals are spreading. Since mobile electronic devices are thinned so that they can be easily carried, heat pipes that can be easily reduced in size are being considered as heat transport devices for cooling heat-generating components such as CPUs (Central Processing Units). ing.

ヒートパイプは、パイプの中に封入された作動流体の気化熱によって発熱部品を冷却する熱輸送デバイスである。そのパイプの一端は、発熱部品の熱で作動流体を蒸発させる蒸発部として機能し、パイプの他端は、作動流体の蒸気を冷却して液化する凝縮部として機能する。   A heat pipe is a heat transport device that cools a heat-generating component by the heat of vaporization of a working fluid enclosed in the pipe. One end of the pipe functions as an evaporation unit that evaporates the working fluid with the heat of the heat-generating component, and the other end of the pipe functions as a condensing unit that cools and liquefies the vapor of the working fluid.

また、パイプの内面には、毛細管力によって液相の作動流体を凝縮部から蒸発部に移動させるためのウィックが設けられる。   In addition, a wick for moving the liquid-phase working fluid from the condensing unit to the evaporating unit by capillary force is provided on the inner surface of the pipe.

ウィックには様々なタイプがある。例えば、パイプの内面に形成した微細な溝をウィックとして使用したり、金属のメッシュ部材をウィックとして使用することがある。また、銅等の金属を焼結させてなる多孔性の焼結金属をウィックとすることもある。   There are various types of wicks. For example, a fine groove formed on the inner surface of a pipe may be used as a wick, or a metal mesh member may be used as a wick. In addition, a porous sintered metal obtained by sintering a metal such as copper may be used as a wick.

但し、これらのウィックにおいては、作動流体が流れる溝や孔を微細化するのが難しいため、ヒートパイプの小型化に対応するのが困難である。   However, in these wicks, it is difficult to reduce the size of the heat pipe because it is difficult to miniaturize the grooves and holes through which the working fluid flows.

そこで、微細化が容易なカーボンナノチューブをパイプの内面に複数成長させ、これらのカーボンナノチューブをウィックとして使用することが検討されている。この場合、カーボンナノチューブから作用する毛細管力が液相の作動流体を移動させる駆動力となり、液相の作動流体が凝縮部から蒸発部に向かって流れると期待できる。   Therefore, it has been studied to grow a plurality of carbon nanotubes that can be easily miniaturized on the inner surface of the pipe and to use these carbon nanotubes as wicks. In this case, the capillary force acting from the carbon nanotubes becomes a driving force for moving the liquid-phase working fluid, and it can be expected that the liquid-phase working fluid flows from the condensing part toward the evaporation part.

特表2009−535598号公報Special table 2009-535598 実開平5−45465号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-45465 特開2010−121867号公報JP 2010-121867 A

しかしながら、カーボンナノチューブの表面は疎水性であり、当該表面で液相の作動流体が弾かれてしまうため、凝縮部から蒸発部に作動流体を流すのが難しくなり、ヒートパイプの熱輸送効率が低下してしまう。   However, since the surface of the carbon nanotube is hydrophobic and the liquid working fluid is repelled on the surface, it becomes difficult to flow the working fluid from the condensing part to the evaporation part, and the heat transport efficiency of the heat pipe is reduced. Resulting in.

そこで、開示の技術は、熱輸送デバイスとその製造方法、及び電子機器において、熱輸送デバイスの熱輸送効率を向上させることを目的とする。   Therefore, the disclosed technique aims to improve the heat transport efficiency of the heat transport device in the heat transport device, the manufacturing method thereof, and the electronic apparatus.

以下の開示の一観点によれば、空洞を備えた本体と、前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを有する熱輸送デバイスが提供される。   According to one aspect of the following disclosure, a main body having a cavity, a plurality of carbon element linear structures standing on the cavity-side surface of the main body, and a surface of the linear structure are formed. A heat transport device having a hydrophilic coating and a working fluid retained between each of the plurality of linear structures is provided.

また、その開示の他の観点によれば、空洞を備えた本体の表面のうち前記空洞側の表面に、複数の炭素繊維の線状構造体を成長させる工程と、前記線状構造体の表面に、親水性の被膜を形成する工程と、前記空洞内に作動流体を供給する工程とを有する熱輸送デバイスの製造方法が提供される。   According to another aspect of the disclosure, a step of growing a linear structure of a plurality of carbon fibers on a surface on the cavity side of a surface of a main body having a cavity, and a surface of the linear structure Further, there is provided a method for manufacturing a heat transport device, which includes a step of forming a hydrophilic film and a step of supplying a working fluid into the cavity.

更に、その開示の別の観点によれば、熱輸送デバイスと、前記熱輸送デバイスと熱的に接続された発熱部品とを有し、前記熱輸送デバイスが、空洞を備えた本体と、前記空洞側の前記本体の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを備えた電子機器が提供される。   Furthermore, according to another aspect of the disclosure, the heat transport device and a heat-generating component thermally connected to the heat transport device, the heat transport device including a body having a cavity, the cavity A plurality of carbon element linear structures standing on the surface of the main body, a hydrophilic coating formed on the surface of the linear structure, and each of the plurality of linear structures An electronic device comprising a retained working fluid is provided.

以下の開示によれば、炭素元素の線状構造体の表面に親水性の被膜を形成するので、当該被膜から作動流体に作用する毛細管力で作動流体の流れが円滑となり、熱輸送デバイスの熱輸送効率が向上する。   According to the following disclosure, since a hydrophilic coating is formed on the surface of the linear structure of carbon element, the flow of the working fluid is smoothed by the capillary force acting on the working fluid from the coating, and the heat of the heat transport device Transport efficiency is improved.

図1は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the heat transport device according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係るパイプをその長手方向に切断した拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the pipe according to the first embodiment cut in the longitudinal direction. 図3は、第1実施形態における各カーボンナノチューブの拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of each carbon nanotube in the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係るパイプの内側表面の拡大平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view of the inner surface of the pipe according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係るパイプの短手方向の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view in the short direction of the pipe according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの動作について説明するための模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the heat transport device according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view in the middle of manufacturing the heat transport device according to the first embodiment. 図8(a)、(b)は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の拡大断面図(その1)である。FIGS. 8A and 8B are enlarged cross-sectional views (part 1) in the course of manufacturing the heat transport device according to the first embodiment. 図9(a)、(b)は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の拡大断面図(その2)である。FIGS. 9A and 9B are enlarged cross-sectional views (part 2) in the middle of manufacturing the heat transport device according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの短手方向の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view in the short-side direction of the heat transport device according to the first embodiment. 図11は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの長手方向の断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the heat transport device according to the first embodiment. 図12(a)、(b)は、第1実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中におけるパイプの内側表面の拡大平面図である。12 (a) and 12 (b) are enlarged plan views of the inner surface of the pipe in the course of manufacturing the heat transport device according to the first embodiment. 図13は、第2実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the heat transport device according to the second embodiment. 図14は、第2実施形態に係る熱輸送デバイスのパイプの内側表面の拡大断面図である。FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the inner surface of the pipe of the heat transport device according to the second embodiment. 図15は、第3実施形態に係る熱輸送デバイスの長手方向の模式断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the heat transport device according to the third embodiment. 図16は、第3実施形態に係る熱輸送デバイスの動作について説明するための模式断面図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the heat transport device according to the third embodiment. 図17は、第3実施形態において、長さが順に変化するカーボンナノチューブの成長方法を模式的に示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a carbon nanotube growth method in which the length sequentially changes in the third embodiment. 図18は、第4実施形態に係る電子機器の模式平面図である。FIG. 18 is a schematic plan view of an electronic apparatus according to the fourth embodiment. 図19は、第5実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the fifth embodiment. 図20は、第5実施形態に係る第1のベーパチャンバを図19のI−I線に沿って切断したときの平面図である。FIG. 20 is a plan view when the first vapor chamber according to the fifth embodiment is cut along the line II in FIG. 図21は、第5実施形態に係る第2のベーパチャンバを図19のII−II線に沿って切断したときの平面図である。FIG. 21 is a plan view when the second vapor chamber according to the fifth embodiment is cut along the line II-II in FIG. 19. 図22(a)は第5実施形態に係る第1のベーパチャンバの模式平面図であり、図22(b)は図22(a)のIII−III線に沿う断面図である。FIG. 22A is a schematic plan view of a first vapor chamber according to the fifth embodiment, and FIG. 22B is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 図23(a)、(b)は、第5実施形態に係る第1のベーパチャンバの製造途中の断面図(その1)である。FIGS. 23A and 23B are sectional views (part 1) in the middle of manufacturing the first vapor chamber according to the fifth embodiment. 図24(a)、(b)は、第5実施形態に係る第1のベーパチャンバの製造途中の断面図(その2)である。FIGS. 24A and 24B are cross-sectional views (part 2) in the middle of manufacturing the first vapor chamber according to the fifth embodiment. 図25(a)、(b)は、第5実施形態に係る第1のベーパチャンバの製造途中の断面図(その3)である。FIGS. 25A and 25B are cross-sectional views (part 3) in the middle of manufacturing the first vapor chamber according to the fifth embodiment. 図26(a)、(b)は、第5実施形態に係る第1のベーパチャンバの製造途中の断面図(その4)である。26A and 26B are cross-sectional views (part 4) in the middle of manufacturing the first vapor chamber according to the fifth embodiment. 図27は、第5実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その1)である。FIG. 27 is a first cross-sectional view of the semiconductor device according to the fifth embodiment during manufacture. 図28は、第5実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その2)である。FIG. 28 is a cross-sectional view (part 2) of the semiconductor device according to the fifth embodiment in the middle of manufacture. 図29は、第5実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図(その3)である。FIG. 29 is a cross-sectional view (No. 3) in the middle of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment.

以下に、各実施形態について添付図面を参照しながら説明する。   Each embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the heat transport device according to the present embodiment.

この熱輸送デバイス1は、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器に収容されるヒートパイプであって、直線状のパイプ2を有する。パイプ2は本体の一例であり、その内側の空間は水やエタノール等の作動流体が保持される空洞Sとして供される。空洞S内は減圧されており、その空洞Sに表出するパイプ2の内側表面2xにはウィック3が設けられる。   The heat transport device 1 is a heat pipe accommodated in a mobile electronic device such as a smartphone or a tablet terminal, and includes a straight pipe 2. The pipe 2 is an example of a main body, and the space inside thereof is provided as a cavity S in which a working fluid such as water or ethanol is held. The inside of the cavity S is decompressed, and the wick 3 is provided on the inner surface 2x of the pipe 2 exposed to the cavity S.

なお、パイプ2の寸法は特に限定されないが、この例ではパイプ2の長さを10cm程度とし、パイプ2の内径を1mm程度とする。   The dimensions of the pipe 2 are not particularly limited. In this example, the length of the pipe 2 is about 10 cm, and the inner diameter of the pipe 2 is about 1 mm.

そのパイプ2の一端は、作動流体を蒸発させる蒸発部2aとして供せられる。一方、パイプ2の他端は、気化した作動流体を液化する凝縮部2bとして供される。   One end of the pipe 2 is provided as an evaporation unit 2a that evaporates the working fluid. On the other hand, the other end of the pipe 2 is provided as a condensing part 2b for liquefying the vaporized working fluid.

蒸発部2aには、熱伝導シート10を介してCPU(Central Processing Unit)等の発熱部品11が熱的に接続されており、その発熱部品11の熱によって作動流体が気化することになる。   A heat-generating component 11 such as a CPU (Central Processing Unit) is thermally connected to the evaporation unit 2 a via a heat conductive sheet 10, and the working fluid is vaporized by the heat of the heat-generating component 11.

なお、熱伝導シート10は、例えば、熱伝導率が良好なグラファイトシートである。   In addition, the heat conductive sheet 10 is a graphite sheet with favorable heat conductivity, for example.

図2は、パイプ2をその長手方向に切断した拡大断面図である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the pipe 2 cut in the longitudinal direction.

図2に示すように、パイプ2の内側表面2xの上には前述のウィック3として複数のカーボンナノチューブ7が立設されており、各カーボンナノチューブ7の間に液相の作動流体C1が保持される。   As shown in FIG. 2, a plurality of carbon nanotubes 7 are erected on the inner surface 2x of the pipe 2 as the wick 3 described above, and a liquid-phase working fluid C1 is held between the carbon nanotubes 7. The

なお、カーボンナノチューブ7は、炭素元素の線状構造体の一例である。   The carbon nanotube 7 is an example of a linear structure of carbon elements.

各カーボンナノチューブ7のサイズは特に限定されないが、この例ではその長さLを150μm〜200μm程度とし、太さQを10nm〜30nm程度とする。また、隣接するカーボンナノチューブ7同士の間隔Pは、例えば50nm〜100nm程度である。   The size of each carbon nanotube 7 is not particularly limited, but in this example, the length L is about 150 μm to 200 μm, and the thickness Q is about 10 nm to 30 nm. The interval P between the adjacent carbon nanotubes 7 is, for example, about 50 nm to 100 nm.

図3は、各カーボンナノチューブ7の拡大断面図である。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of each carbon nanotube 7.

図3に示すように、パイプ2の内側表面2xには鉄等の粒状の触媒金属層6が設けられており、その触媒金属層6の上に各カーボンナノチューブ7が成長する。   As shown in FIG. 3, a granular catalyst metal layer 6 such as iron is provided on the inner surface 2 x of the pipe 2, and each carbon nanotube 7 grows on the catalyst metal layer 6.

そのカーボンナノチューブ7の表面と内側表面2xの各々には、親水性の被膜8としてアルミナ(Al2O3)膜が形成されている。 An alumina (Al 2 O 3 ) film is formed as a hydrophilic film 8 on each of the surface of the carbon nanotube 7 and the inner surface 2x.

また、この例では、カーボンナノチューブ7の先端部7aから被膜8を除去し、カーボンナノチューブ7の根元7bから内側表面2xにかけて被膜8を残すようにする。   In this example, the coating 8 is removed from the tip 7a of the carbon nanotube 7, and the coating 8 is left from the root 7b of the carbon nanotube 7 to the inner surface 2x.

これにより、疎水性のカーボンナノチューブ7を先端部7aに露出させつつ、根元7bを被膜8で親水化することができる。   Thereby, the root 7 b can be hydrophilized with the coating 8 while the hydrophobic carbon nanotubes 7 are exposed to the tip 7 a.

更に、その被膜8によって根元7bが補強されるため、カーボンナノチューブ7は先端部7aを自由端とする弾性体として振る舞い、根元7bを支点にしながら矢印Xの方向に弾性変形自在となる。   Further, since the base 7b is reinforced by the coating 8, the carbon nanotube 7 behaves as an elastic body having the tip 7a as a free end, and is elastically deformable in the direction of the arrow X while using the base 7b as a fulcrum.

図4は、内側表面2xの拡大平面図である。   FIG. 4 is an enlarged plan view of the inner surface 2x.

図4に示すように、内側表面2xには、蒸発部2a(図1参照)から凝縮部2bに延びるストライプ領域Rが互いに間隔をおいて複数設けられる。   As shown in FIG. 4, a plurality of stripe regions R extending from the evaporation part 2a (see FIG. 1) to the condensing part 2b are provided on the inner surface 2x at intervals.

ストライプ領域Rはカーボンナノチューブ7が立設される領域であって、隣接するストライプ領域Rの間の領域にはカーボンナノチューブ7は立設されず、当該領域は液相の作動流体が流れるストライプ状のチャネルDとして供される。   The stripe region R is a region where the carbon nanotubes 7 are erected, and the carbon nanotubes 7 are not erected in the region between the adjacent stripe regions R, and the region has a stripe shape in which a liquid-phase working fluid flows. Served as channel D.

これにより、チャネルDがない場合と比較して液相の作動流体が内側表面2xを円滑に伝わることができるようになる。なお、チャネルDがなくても作動流体の流れが円滑になる場合には、ストライプ領域Rを設けずに内側表面2xの全面にカーボンナノチューブを設けてもよい。   Thereby, compared with the case where the channel D is not provided, the liquid-phase working fluid can be smoothly transmitted through the inner surface 2x. In the case where the flow of the working fluid is smooth even without the channel D, carbon nanotubes may be provided on the entire inner surface 2x without providing the stripe region R.

また、ストライプ領域Rの短手方向の幅W1は特に限定されない。本実施形態では幅W1を150μm〜200μmとする。   Further, the width W1 in the short direction of the stripe region R is not particularly limited. In the present embodiment, the width W1 is set to 150 μm to 200 μm.

更に、チャネルDの短手方向の幅W2は特に限定されないが、この例では幅W2を10μm以下とする。   Further, the width W2 in the short direction of the channel D is not particularly limited, but in this example, the width W2 is set to 10 μm or less.

幅W2の上限を10μmとしたのは、カーボンナノチューブ以外の材料でウィック3を形成する場合には液相の作動流体が流れるチャネルの大きさが概ね20μm以上となるので、その場合よりも熱輸送デバイス1の小型化を容易にするためである。   The upper limit of the width W2 is 10 μm because when the wick 3 is formed of a material other than carbon nanotubes, the size of the channel through which the liquid-phase working fluid flows is approximately 20 μm or more. This is to facilitate the miniaturization of the device 1.

例えば、内側表面2xにウィックとして溝を形成する場合、溝の幅は0.1mm〜1mm程度となる。また、金属のメッシュ部材をウィックとする場合にはメッシュの大きさは50μm〜100μmとなり、多孔性の焼結金属をウィックとする場合には焼結金属孔の孔は25μm〜250μmとなる。これらのいずれの場合においても、溝、メッシュ、及び孔の大きさは本実施形態に係る幅W2よりも大きい。   For example, when a groove is formed as a wick on the inner surface 2x, the width of the groove is about 0.1 mm to 1 mm. Further, when the metal mesh member is a wick, the size of the mesh is 50 μm to 100 μm, and when the porous sintered metal is a wick, the hole of the sintered metal hole is 25 μm to 250 μm. In any of these cases, the size of the groove, mesh, and hole is larger than the width W2 according to the present embodiment.

図5は、パイプ2の短手方向の断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the pipe 2 in the short direction.

図5に示すように、パイプ2は断面視で円管状であって、チャネルDを除いたパイプ2の内側表面2xにカーボンナノチューブ7が立設される。   As shown in FIG. 5, the pipe 2 is circular in cross section, and the carbon nanotubes 7 are erected on the inner surface 2x of the pipe 2 excluding the channel D.

次に、この熱輸送デバイス1の動作について説明する。   Next, the operation of the heat transport device 1 will be described.

図6は、熱輸送デバイス1の動作について説明するための模式断面図である。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the heat transport device 1.

実使用下においては、発熱部品11によって蒸発部2aを加熱しつつ、凝縮部2bの温度を蒸発部2aのそれよりも低い温度に維持することで、パイプ2内に液相の作動流体C1と気相の作動流体C2の各々の流れが生成される。   Under actual use, while the evaporator 2a is heated by the heat generating component 11, the temperature of the condenser 2b is maintained at a temperature lower than that of the evaporator 2a. Each flow of the gaseous working fluid C2 is generated.

このうち、液相の作動流体C1の流れは、各カーボンナノチューブ7から作動流体C1に作用する毛細管力によって生成される。そして、作動流体C1は、内側表面2xやチャネルD(図4参照)を伝いながら凝縮部2bから蒸発部2aに流れる。   Among these, the flow of the liquid-phase working fluid C1 is generated by the capillary force acting on the working fluid C1 from each carbon nanotube 7. Then, the working fluid C1 flows from the condensing unit 2b to the evaporating unit 2a while traveling along the inner surface 2x and the channel D (see FIG. 4).

このとき、本実施形態では各カーボンナノチューブ7の表面に親水性の被膜8(図3参照)を形成したため、各カーボンナノチューブ7の間を液相の作動流体C1が円滑に流れるようになり、凝縮部2bから蒸発部2aに作動流体C1を速やかに流すことができる。   At this time, in this embodiment, since the hydrophilic coating 8 (see FIG. 3) is formed on the surface of each carbon nanotube 7, the liquid-phase working fluid C1 smoothly flows between the carbon nanotubes 7 and is condensed. The working fluid C1 can flow quickly from the part 2b to the evaporation part 2a.

蒸発部2aに達した液相の作動流体C1は、発熱部品11の熱によって気化して気相となり、蒸発部2aから凝縮部2bに向かって流れる。   The liquid-phase working fluid C1 that has reached the evaporation section 2a is vaporized by the heat of the heat generating component 11 to become a gas phase, and flows from the evaporation section 2a toward the condensation section 2b.

ここで、各カーボンナノチューブ7の先端部7aには被膜8が形成されておらず、当該先端部7aの疎水性が維持されている。よって、気相の作動流体C2は、先端部7aによって弾かれながらパイプ2内を流通するようになり、蒸発部2aから凝縮部2bに向かって作動流体C2を速やかに流すことができる。   Here, the coating 8 is not formed on the tip 7a of each carbon nanotube 7, and the hydrophobicity of the tip 7a is maintained. Therefore, the gas-phase working fluid C2 flows through the pipe 2 while being repelled by the tip 7a, and the working fluid C2 can flow quickly from the evaporator 2a toward the condenser 2b.

更に、気相の作動流体C2から受ける力によって各カーボンナノチューブ7が図6のように撓むため、気相の作動流体C2が流れる流路が拡大する。これにより、気相の作動流体C2が各カーボンナノチューブ7から受ける抵抗が低減されるため、作動流体C2の圧力損失が少なくなり、作動流体C2の流れが更に円滑となる。   Further, since the carbon nanotubes 7 are bent as shown in FIG. 6 by the force received from the gas-phase working fluid C2, the flow path through which the gas-phase working fluid C2 flows is expanded. As a result, the resistance that the gas-phase working fluid C2 receives from each carbon nanotube 7 is reduced, so that the pressure loss of the working fluid C2 is reduced, and the flow of the working fluid C2 becomes smoother.

なお、このように各カーボンナノチューブ7が撓んでも、被膜8で補強されたカーボンナノチューブ7は弾性体のように振る舞うため、作動流体C1、C2の流れが停止したときには各カーボンナノチューブ7は再び元のように内側表面2x上に直立した状態に戻る。   Even if the carbon nanotubes 7 are bent in this way, the carbon nanotubes 7 reinforced with the coating 8 behave like elastic bodies, so that when the flow of the working fluids C1 and C2 is stopped, the carbon nanotubes 7 are restored to the original state. To return to the upright state on the inner surface 2x.

そして、凝縮部2bに達した気相の作動流体C2は、凝縮部2bにおいて冷却されることで液化して再び液相の作動流体C1となり、パイプ2内を作動流体が循環するようになる。   The gas-phase working fluid C2 that has reached the condensing unit 2b is cooled in the condensing unit 2b and liquefied to become the liquid-phase working fluid C1, and the working fluid circulates in the pipe 2.

以上説明した本実施形態によれば、図3に示したようにカーボンナノチューブ7の表面に親水性の被膜8を形成したことで、液相の作動流体C1の流れが円滑になり、熱輸送デバイス1の熱輸送効率が向上する。   According to the present embodiment described above, since the hydrophilic coating 8 is formed on the surface of the carbon nanotube 7 as shown in FIG. 3, the flow of the liquid-phase working fluid C1 becomes smooth, and the heat transport device The heat transport efficiency of 1 is improved.

更に、カーボンナノチューブ7の先端部7aから被膜8を除去したことで、疎水性の先端部7aで気相の作動流体C2を弾くことができ、作動流体C2の流れを促して熱輸送効率の一層の向上を図ることが可能となる。   Further, by removing the coating 8 from the tip 7a of the carbon nanotube 7, the hydrophobic tip 7a can repel the gas-phase working fluid C2, and the flow of the working fluid C2 is promoted to further increase the heat transport efficiency. Can be improved.

次に、本実施形態に係る熱輸送デバイスの製造方法について、図7〜図11を参照しながら説明する。   Next, the manufacturing method of the heat transport device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図7は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の斜視図である。また、図8〜図9は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の拡大断面図である。更に、図10は本実施形態に係る熱輸送デバイスの短手方向の断面図であり、図11はその長手方向の断面図である。   FIG. 7 is a perspective view in the middle of manufacturing the heat transport device according to the present embodiment. Moreover, FIGS. 8-9 is an expanded sectional view in the middle of manufacture of the heat transport device which concerns on this embodiment. Further, FIG. 10 is a cross-sectional view in the short direction of the heat transport device according to the present embodiment, and FIG. 11 is a cross-sectional view in the longitudinal direction thereof.

なお、図7〜図11において、図1〜図6におけるのと同じ要素にはこれらの図におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。   7 to 11, the same elements as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 6, and the description thereof is omitted below.

まず、図7に示すように、前述のパイプ2をその長手方向に分割してなる銅製の半体2yを用意する。   First, as shown in FIG. 7, a copper half 2y formed by dividing the pipe 2 in the longitudinal direction is prepared.

次に、図8(a)に示すように、半体2yの内側表面2xの上にスパッタ法で触媒金属層6として鉄層をスパッタ法で約2.5nm程度の厚さに形成する。   Next, as shown in FIG. 8A, an iron layer is formed as a catalytic metal layer 6 on the inner surface 2x of the half 2y by sputtering to a thickness of about 2.5 nm.

触媒金属層6の材料は鉄に限定されない。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、銀、及び白金のいずれか、又はこれらのうちのいずれかを含む合金を触媒金属層6の材料として採用し得る。   The material of the catalyst metal layer 6 is not limited to iron. For example, any of iron, cobalt, nickel, gold, silver, and platinum, or an alloy containing any of these can be used as the material of the catalytic metal layer 6.

また、触媒金属層6の形成前に、内側表面2xの上に下地層を形成してもよい。その下地層の材料としては、例えば、モリブデン、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、バナジウム、アルミニウム、窒化タンタル(TaN)、及びチタンシリサイド(TiSix)のいずれかがある。更に、アルミナ、タンタル、タングステン、銅、金、白金、パラジウム、酸化チタン(TiOx)、及び窒化チタン(TiN)のいずれかを下地層の材料として採用してもよい。 Further, a base layer may be formed on the inner surface 2x before the catalyst metal layer 6 is formed. Examples of the material for the underlayer include molybdenum, titanium, hafnium, zirconium, niobium, vanadium, aluminum, tantalum nitride (TaN), and titanium silicide (TiSi x ). Furthermore, any of alumina, tantalum, tungsten, copper, gold, platinum, palladium, titanium oxide (TiO x ), and titanium nitride (TiN) may be used as the material for the underlayer.

図12(a)は、本工程を終了後の内側表面2xの拡大平面図である。   FIG. 12A is an enlarged plan view of the inner surface 2x after the completion of this step.

図12(a)に示すように、この例ではフォトリソグラフィとドライエッチングを用いたパターニングによりストライプ領域R内のみに触媒金属層6を形成する。   As shown in FIG. 12A, in this example, the catalytic metal layer 6 is formed only in the stripe region R by patterning using photolithography and dry etching.

なお、フォトリソグラフィやドライエッチングに代えて、リフトオフ法により触媒金属層6をパターニングしてもよい。   Instead of photolithography or dry etching, the catalytic metal layer 6 may be patterned by a lift-off method.

続いて、図8(b)に示すように、触媒金属層6の触媒作用を利用してホットフィラメントCVD(Chemical Vapor Deposition)法により複数のカーボンナノチューブ7を成長させ、これらのカーボンナノチューブ7をウィック3とする。   Subsequently, as shown in FIG. 8B, a plurality of carbon nanotubes 7 are grown by the hot filament CVD (Chemical Vapor Deposition) method using the catalytic action of the catalytic metal layer 6, and these carbon nanotubes 7 are wicked. 3.

カーボンナノチューブ7の成長条件は特に限定されない。この例では、原料ガスとしてエチレンガスとアルゴンガスとの混合ガスを用い、不図示の成長室内における原料ガスの総ガス圧力を1kPaとする。エチレンガスとアルゴンガスとの分圧比は、例えば1:9程度である。また、ホットフィラメントの温度は、例えば700℃程度とする。   The growth conditions of the carbon nanotube 7 are not particularly limited. In this example, a mixed gas of ethylene gas and argon gas is used as the source gas, and the total gas pressure of the source gas in a growth chamber (not shown) is set to 1 kPa. The partial pressure ratio between ethylene gas and argon gas is, for example, about 1: 9. Moreover, the temperature of a hot filament shall be about 700 degreeC, for example.

なお、触媒金属層6は、成長室内に原料ガスが導入された際に凝縮して粒状の金属粒となり、その金属粒の上にのみカーボンナノチューブ7が150μm〜200μm程度の長さに成長する。   The catalytic metal layer 6 is condensed into granular metal particles when the raw material gas is introduced into the growth chamber, and the carbon nanotubes 7 grow to a length of about 150 μm to 200 μm only on the metal particles.

カーボンナノチューブ7は内側表面2xに対して垂直に成長する性質があるため、カーボンナノチューブ7の延在方向は内側表面2xの法線方向nに平行となる。   Since the carbon nanotubes 7 have a property of growing perpendicular to the inner surface 2x, the extending direction of the carbon nanotubes 7 is parallel to the normal direction n of the inner surface 2x.

また、原料ガスはエチレンガスに限定されず、メタンガス等の炭化水素ガスや、エタノールやメタノール等のアルコールのガスもある。更に、ホットフィラメントCVD法に代えて熱CVD法やリモートプラズマCVD法を用いてもよい。   Further, the raw material gas is not limited to ethylene gas, and there is a hydrocarbon gas such as methane gas or an alcohol gas such as ethanol or methanol. Further, instead of the hot filament CVD method, a thermal CVD method or a remote plasma CVD method may be used.

図12(b)は、本工程を終了後の内側表面2xの拡大平面図である。   FIG. 12B is an enlarged plan view of the inner surface 2x after the completion of this process.

図12(b)に示すように、各カーボンナノチューブ7は、触媒金属層6(図12(a)参照)が設けられたストライプ領域Rのみに形成され、ストライプ領域Rの外側の内側表面2xにはカーボンナノチューブ7は成長しない。   As shown in FIG. 12B, each carbon nanotube 7 is formed only in the stripe region R provided with the catalytic metal layer 6 (see FIG. 12A), and is formed on the inner surface 2x outside the stripe region R. The carbon nanotubes 7 do not grow.

次いで、図9(a)に示すように、内側表面2xとカーボンナノチューブ7の表面の各々に、ALD(Atomic Layer Deposition)法により被膜8としてアルミナ膜を形成する。   Next, as shown in FIG. 9A, an alumina film is formed as a coating 8 on each of the inner surface 2x and the surface of the carbon nanotube 7 by an ALD (Atomic Layer Deposition) method.

そのALD法においては、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)と水(H2O)との混合ガスを使用すると共に、成膜温度を200℃とする。 In the ALD method, a mixed gas of trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 ) and water (H 2 O) is used as a source gas, and the film forming temperature is set to 200 ° C.

被膜8の膜厚は特に限定されないが、前述のように被膜8によってカーボンナノチューブの弾性を高めるという観点からすると、1nm〜20nm程度の厚さに被膜8を形成するのが好ましい。   Although the film thickness of the film 8 is not particularly limited, it is preferable to form the film 8 to a thickness of about 1 nm to 20 nm from the viewpoint of enhancing the elasticity of the carbon nanotubes by the film 8 as described above.

更に、被膜8の材料はアルミナに限定されず、親水性を有する金属酸化物を被膜8の材料として採用し得る。そのような金属酸化物としては、例えば、酸化チタン(TiOx)、酸化ハフニウム(HfOx)、酸化鉄(FeOx)、酸化インジウム(InOx)、酸化ランタン(LaOx)等がある。 Furthermore, the material of the film 8 is not limited to alumina, and a hydrophilic metal oxide can be adopted as the material of the film 8. Examples of such metal oxides include titanium oxide (TiO x ), hafnium oxide (HfO x ), iron oxide (FeO x ), indium oxide (InO x ), and lanthanum oxide (LaO x ).

また、酸化モリブデン(MoOx)、酸化ニオブ(NbOx)、酸化ニッケル(NiOx)、酸化ルテニウム(RuOx)、酸化シリコン(SiO2)、酸化バナジウム(VOx)、酸化タングステン(WOx)、酸化イットリウム(YOx)、及び酸化ジルコニウム(ZrOx)等を被膜8の材料として用いてもよい。 Also, molybdenum oxide (MoO x ), niobium oxide (NbO x ), nickel oxide (NiO x ), ruthenium oxide (RuO x ), silicon oxide (SiO 2 ), vanadium oxide (VO x ), tungsten oxide (WO x ) Alternatively, yttrium oxide (YO x ), zirconium oxide (ZrO x ), or the like may be used as the material of the coating 8.

次に、図9(b)に示すように、アルゴンプラズマにより被膜8をドライエッチングすることにより、カーボンナノチューブ7の先端部7aから被膜8を除去して、当該先端部7aを露出させる。   Next, as shown in FIG. 9B, the coating 8 is dry-etched with argon plasma to remove the coating 8 from the tip 7a of the carbon nanotube 7 and expose the tip 7a.

なお、露出させる先端部7aの長さzは数十μm程度、例えば50μmである。   Note that the length z of the tip 7a to be exposed is about several tens of μm, for example, 50 μm.

そのドライエッチングの条件は特に限定されない。本実施形態では、不図示のエッチングチャンバ内におけるアルゴンガスの圧力を3.3×10-4Torrとし、アルゴンガスに印加する加速電圧を400V、加速電流を200mAとする。また、エッチング時間は例えば5分〜10分程度である。 The dry etching conditions are not particularly limited. In this embodiment, the pressure of argon gas in an etching chamber (not shown) is 3.3 × 10 −4 Torr, the acceleration voltage applied to the argon gas is 400 V, and the acceleration current is 200 mA. The etching time is, for example, about 5 minutes to 10 minutes.

次いで、図10に示すように、上記のようにウィック3としてカーボンナノチューブ7が立設された半体2yを二つ用意する。そして、拡散接合法により各半体2y同士を接合することにより、内部に空洞Sを備えたパイプ2を得る。   Next, as shown in FIG. 10, two halves 2y on which the carbon nanotubes 7 are erected are prepared as the wick 3 as described above. And the pipe 2 provided with the cavity S inside is obtained by joining each half body 2y by the diffusion joining method.

次に、図11に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。   Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.

まず、パイプ2内のウィック3に水等の作動流体を浸透させた後、不図示の真空ポンプ等によりパイプ2内を減圧する。   First, after a working fluid such as water is infiltrated into the wick 3 in the pipe 2, the inside of the pipe 2 is depressurized by a vacuum pump (not shown).

そして、拡散接合法等でパイプ2の両端に銅製のキャップ2zを接合することにより、パイプ2内を封止する。   And the inside of the pipe 2 is sealed by joining the copper caps 2z to both ends of the pipe 2 by a diffusion bonding method or the like.

以上により、本実施形態に係る熱輸送デバイス1の基本構造が完成する。   As described above, the basic structure of the heat transport device 1 according to this embodiment is completed.

(第2実施形態)
本実施形態では、以下のようにして熱輸送デバイスの熱輸送効率を更に高める。
(Second Embodiment)
In this embodiment, the heat transport efficiency of the heat transport device is further increased as follows.

図13は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。   FIG. 13 is a cross-sectional view of the heat transport device according to the present embodiment.

なお、図13において、第1実施形態で説明したのと同じ要素には第1実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。これについては、後述の図14でも同様である。   In FIG. 13, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted below. The same applies to FIG. 14 described later.

本実施形態に係る熱輸送デバイス20はヒートパイプであって、第1実施形態と同様にパイプ2の内側表面2xにウィック3として複数のカーボンナノチューブ7を有する。   The heat transport device 20 according to the present embodiment is a heat pipe, and has a plurality of carbon nanotubes 7 as wicks 3 on the inner surface 2x of the pipe 2 as in the first embodiment.

そして、そのカーボンナノチューブ7の表面のうち、先端部7bを除く部分には第1実施形態で説明した親水性の被膜8が形成されている。   And the hydrophilic film 8 demonstrated in 1st Embodiment is formed in the part except the front-end | tip part 7b among the surfaces of the carbon nanotube 7. FIG.

図14は、内側表面2xの拡大断面図である。   FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the inner surface 2x.

図14に示すように、内側表面2xには複数のストライプ領域Rが設けられる。ストライプ領域Rは、ウィック3として複数のカーボンナノチューブ7が立設される領域であって、蒸発部2aから凝縮部2bに向かって延びるように設けられる。   As shown in FIG. 14, a plurality of stripe regions R are provided on the inner surface 2x. The stripe region R is a region where a plurality of carbon nanotubes 7 are erected as the wick 3, and is provided so as to extend from the evaporation unit 2a toward the condensation unit 2b.

一方、隣接するストライプ領域Rの間の領域は、第1実施形態で説明したように液相の作動流体C1が流れるチャネルDとなる。チャネルDにおいては、隣接するストライプ領域Rのカーボンナノチューブ7から作用する毛細管力によって作動流体C1が凝縮部2bから蒸発部2aに押し出されることになる。その毛細管力は、隣接するストライプ領域R同士の間隔W2に依存し、当該間隔W2が狭い部位ほど毛細管力が大きくなる。   On the other hand, the region between the adjacent stripe regions R becomes the channel D through which the liquid-phase working fluid C1 flows as described in the first embodiment. In the channel D, the working fluid C1 is pushed out from the condensing part 2b to the evaporation part 2a by the capillary force acting from the carbon nanotubes 7 in the adjacent stripe region R. The capillary force depends on the interval W2 between the adjacent stripe regions R, and the capillary force increases as the interval W2 becomes narrower.

本実施形態では間隔W2を凝縮部2bから蒸発部2aに向かうにつれて狭くすることで、蒸発部2aの近傍の作動流体C1に作用する毛細管力を強める。これにより、チャネルDから蒸発部2aに供給される液相の作動流体C1の量が多くなり、熱輸送デバイス20の熱輸送効率を一層高めることができる。   In the present embodiment, the capillary force acting on the working fluid C1 in the vicinity of the evaporator 2a is strengthened by narrowing the interval W2 from the condenser 2b toward the evaporator 2a. Accordingly, the amount of the liquid-phase working fluid C1 supplied from the channel D to the evaporation unit 2a is increased, and the heat transport efficiency of the heat transport device 20 can be further increased.

また、凝縮部2bの近傍においては間隔W2が広いため、液相の作動流体C1がチャネルDから受ける抵抗が少なくなる。これにより、凝縮部2bの近傍での作動流体C1の流れが円滑になり、熱輸送効率の更なる向上を実現することができる。   Further, since the interval W2 is wide in the vicinity of the condensing unit 2b, the resistance that the liquid-phase working fluid C1 receives from the channel D is reduced. Thereby, the flow of the working fluid C1 in the vicinity of the condensing part 2b becomes smooth, and further improvement in heat transport efficiency can be realized.

(第3実施形態)
本実施形態では、第2実施形態とは別の手法を用いることにより、以下のようにして熱輸送デバイスの熱輸送効率を更に高める。
(Third embodiment)
In the present embodiment, by using a method different from that of the second embodiment, the heat transport efficiency of the heat transport device is further increased as follows.

図15は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの長手方向の模式断面図である。なお、図15において第1実施形態や第2実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。   FIG. 15 is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the heat transport device according to the present embodiment. In FIG. 15, the same elements as those described in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.

本実施形態に係る熱輸送デバイス30は、第1及び第2実施形態と同様にヒートパイプであって、そのパイプ2の内側表面2xにウィック3として複数のカーボンナノチューブ7を有する。   The heat transport device 30 according to the present embodiment is a heat pipe as in the first and second embodiments, and has a plurality of carbon nanotubes 7 as wicks 3 on the inner surface 2x of the pipe 2.

そのカーボンナノチューブ7には、第1実施形態と同様に親水性の被膜8としてアルミナ膜が形成されていると共に、カーボンナノチューブ7の先端部7aは被膜8で覆われずに露出している。   As in the first embodiment, an alumina film is formed on the carbon nanotube 7 as a hydrophilic film 8, and the tip 7 a of the carbon nanotube 7 is not covered with the film 8 but exposed.

また、本実施形態では、カーボンナノチューブ7の長さLを、蒸発部2aから凝縮部2bに向かうにつれて短くする。なお、図15においては、パイプ2の長手方向に沿った長さLの変化を見易くするためにパイプ2の幅を誇張して描いている。   In the present embodiment, the length L of the carbon nanotube 7 is shortened from the evaporation unit 2a toward the condensing unit 2b. In FIG. 15, the width of the pipe 2 is exaggerated to make it easy to see the change in the length L along the longitudinal direction of the pipe 2.

図16は、熱輸送デバイス30の動作について説明するための模式断面図である。   FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the heat transport device 30.

前述のようにパイプ2の長手方向に沿ってカーボンナノチューブ7の長さLを短くすると、パイプ2の内径Aを長さLが占める割合が蒸発部2aから凝縮部2bに向かって減っていく。   As described above, when the length L of the carbon nanotubes 7 is shortened along the longitudinal direction of the pipe 2, the ratio of the length L to the inner diameter A of the pipe 2 decreases from the evaporation section 2a toward the condensation section 2b.

これにより、気相の作動流体C2の流路が蒸発部2aから凝縮部2bに向かって広がるようになるため、気相の作動流体C2がカーボンナノチューブ7から受ける抵抗が低くなる。その結果、パイプ2内における気相の作動流体C2の流れが円滑になり、熱輸送デバイス30の熱輸送効率を高めることができる。   As a result, the flow path of the gas-phase working fluid C2 expands from the evaporation section 2a toward the condensing section 2b, so that the resistance that the gas-phase working fluid C2 receives from the carbon nanotubes 7 decreases. As a result, the flow of the gas-phase working fluid C2 in the pipe 2 becomes smooth, and the heat transport efficiency of the heat transport device 30 can be improved.

図17は、このように長さLが順に変化するカーボンナノチューブ7の成長方法を模式的に示す断面図である。なお、図17において、第1実施形態で説明したのと同じ要素には第1実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。   FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a method of growing the carbon nanotube 7 in which the length L changes in this order. In FIG. 17, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted below.

この例では、パイプ2の内側表面2xに沿って原料ガスGを流すと共に、原料ガスGが流れる方向を蒸発部2aから凝縮部2bに向かう方向とする。なお、原料ガスGの種類やその他の成長条件は第1実施形態と同様なので省略する。   In this example, the raw material gas G flows along the inner surface 2x of the pipe 2 and the direction in which the raw material gas G flows is a direction from the evaporation unit 2a to the condensing unit 2b. Note that the type of source gas G and other growth conditions are the same as those in the first embodiment, and are therefore omitted.

このようにすると、原料ガスGの上流側である蒸発部2aの近傍では多くの原料ガスGによってカーボンナノチューブ7が長く成長する。一方、原料ガスGの下流側である凝縮部2bの近傍では、上流においてある程度の原料ガスGが消費されているため、カーボンナノチューブ7は短い長さにしか成長しない。   In this way, the carbon nanotubes 7 grow longer due to the large amount of the source gas G in the vicinity of the evaporation section 2a on the upstream side of the source gas G. On the other hand, in the vicinity of the condensing part 2b on the downstream side of the raw material gas G, a certain amount of the raw material gas G is consumed upstream, so that the carbon nanotubes 7 grow only to a short length.

その結果、前述のように蒸発部2aから凝縮部2bに向かうにつれて短くなるカーボンナノチューブ7を形成することができる。なお、この成長方法によれば、蒸発部2aと凝縮部2bの各々におけるカーボンナノチューブ7の長さの差は100μm程度となる。   As a result, as described above, the carbon nanotubes 7 that become shorter from the evaporation unit 2a toward the condensation unit 2b can be formed. According to this growth method, the difference in length of the carbon nanotubes 7 in each of the evaporation section 2a and the condensation section 2b is about 100 μm.

(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態で説明した熱輸送デバイス1を備えた電子機器について説明する。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, an electronic apparatus including the heat transport device 1 described in the first embodiment will be described.

図18は、本実施形態に係る電子機器35の模式平面図である。   FIG. 18 is a schematic plan view of the electronic device 35 according to the present embodiment.

この電子機器35は、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器であって、熱輸送デバイス1と発熱部品11とを収容した概略矩形の筐体36を有する。なお、その熱輸送デバイス1に代えて、第2実施形態や第3実施形態で説明した熱輸送デバイス20、30を用いてもよい。   The electronic device 35 is a mobile electronic device such as a smartphone or a tablet terminal, and includes a substantially rectangular casing 36 that houses the heat transport device 1 and the heat generating component 11. Instead of the heat transport device 1, the heat transport devices 20 and 30 described in the second and third embodiments may be used.

発熱部品11は、例えばCPUであって、熱輸送デバイス1の蒸発部2aと熱的に接続される。これにより、発熱部品11で発生した熱が熱輸送デバイス1を伝ってその凝縮部2bに輸送され、発熱部品11を冷却することができる。   The heat generating component 11 is, for example, a CPU, and is thermally connected to the evaporation unit 2 a of the heat transport device 1. Thereby, the heat generated in the heat generating component 11 is transported to the condensing part 2b through the heat transport device 1, and the heat generating component 11 can be cooled.

また、第1実施形態で説明したように、カーボンナノチューブ7(図3参照)に親水性の被膜8を形成したことで熱輸送デバイス1の熱輸送効率が高められているので、発熱部品11を速やかに冷却して電子機器35の信頼性を向上させることができる。   Further, as described in the first embodiment, the heat transport efficiency of the heat transport device 1 is enhanced by forming the hydrophilic coating 8 on the carbon nanotubes 7 (see FIG. 3). The reliability of the electronic device 35 can be improved by cooling quickly.

(第5実施形態)
第1〜第4実施形態では熱輸送デバイスの一例としてヒートパイプを挙げた。これに対し、本実施形態では熱輸送デバイスの他の例であるベーパチャンバについて説明する。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments, a heat pipe is cited as an example of a heat transport device. On the other hand, this embodiment demonstrates the vapor chamber which is another example of a heat transport device.

ベーパチャンバは平板状のヒートパイプであり、以下ではそのベーパチャンバを半導体装置のインターポーザとして利用する。   The vapor chamber is a flat heat pipe. Hereinafter, the vapor chamber is used as an interposer of a semiconductor device.

図19は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。   FIG. 19 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment.

この半導体装置40は、回路基板41と、第1〜第3の半導体素子42〜44と、第1及び第2のベーパチャンバ45、46と、放熱部材50とを有する。   The semiconductor device 40 includes a circuit board 41, first to third semiconductor elements 42 to 44, first and second vapor chambers 45 and 46, and a heat dissipation member 50.

このうち、第1〜第3の半導体素子42〜44の各々は発熱部品の一例であって、半導体プロセスによりシリコン基板に回路を形成することにより作製される。また、点線円内に示すように、第1及び第2の半導体素子42、43には、これらの素子を貫通するTSV(Through Silicon Via)として第1の導体プラグ51が設けられる。第1の導体プラグ51の材料は特に限定されないが、この例では電導性に優れた銅を第1の導体プラグ51の材料として用いる。   Among these, each of the first to third semiconductor elements 42 to 44 is an example of a heat generating component, and is manufactured by forming a circuit on a silicon substrate by a semiconductor process. As shown in the dotted circle, the first and second semiconductor elements 42 and 43 are provided with a first conductor plug 51 as a TSV (Through Silicon Via) penetrating these elements. The material of the first conductor plug 51 is not particularly limited. In this example, copper having excellent conductivity is used as the material of the first conductor plug 51.

一方、第1及び第2のベーパチャンバ45、46の各々は、第1〜第3の半導体素子42〜44と同様にシリコン基板を加工することにより作製され、それらの内部には水等の液相の作動流体C1を収容して減圧状態とされた空洞Sが画定される。   On the other hand, each of the first and second vapor chambers 45 and 46 is produced by processing a silicon substrate in the same manner as the first to third semiconductor elements 42 to 44, and a liquid such as water is contained therein. A cavity S that contains the phase working fluid C1 and is in a reduced pressure state is defined.

また、第1及び第2のベーパチャンバ45、46は平板状の形状を有しており、第1〜第3の半導体素子42〜44同士を電気的に接続するインターポーザとして機能する。   The first and second vapor chambers 45 and 46 have a flat plate shape and function as an interposer that electrically connects the first to third semiconductor elements 42 to 44.

本実施形態では、これらのベーパチャンバ45、46の空洞S内に液相の作動流体C1を保持させることで、作動流体C1の気化熱を利用した冷却機能を各ベーパチャンバ45、46に持たせる。   In the present embodiment, by holding the liquid-phase working fluid C1 in the cavities S of the vapor chambers 45 and 46, the vapor chambers 45 and 46 have a cooling function using the heat of vaporization of the working fluid C1. .

また、第1及び第2のベーパチャンバ45、46の各々にはこれらの基板を貫通する第2の導体プラグ52として銅プラグが設けられる。   Each of the first and second vapor chambers 45 and 46 is provided with a copper plug as a second conductor plug 52 penetrating these substrates.

上記した回路基板41、第1〜第3の半導体素子42〜44、第1及び第2のベーパチャンバ45、46の接続形態は特に限定されない。   The connection form of the circuit board 41, the first to third semiconductor elements 42 to 44, and the first and second vapor chambers 45 and 46 is not particularly limited.

本実施形態では、回路基板41と第1の半導体素子42との間に端子55としてはんだバンプを設け、その端子55を介して回路基板41と第1の半導体素子42とを電気的かつ機械的に接続する。   In this embodiment, a solder bump is provided as a terminal 55 between the circuit board 41 and the first semiconductor element 42, and the circuit board 41 and the first semiconductor element 42 are electrically and mechanically connected via the terminal 55. Connect to.

なお、回路基板41と第1の半導体素子42との間には、これらの接続強度を高めるためのアンダーフィル樹脂49が充填される。そのアンダーフィル樹脂49は、第1の半導体素子42と第1のベーパチャンバ45との間と、第2の半導体素子43と第1のベーパチャンバ45との間にも充填される。   An underfill resin 49 for increasing the connection strength is filled between the circuit board 41 and the first semiconductor element 42. The underfill resin 49 is also filled between the first semiconductor element 42 and the first vapor chamber 45 and between the second semiconductor element 43 and the first vapor chamber 45.

更に、第2の半導体素子43と第2の第2のベーパチャンバ46との間や、第3の半導体素子44と第2のベーパチャンバ46との間にもアンダーフィル樹脂49が充填される。   Further, the underfill resin 49 is also filled between the second semiconductor element 43 and the second second vapor chamber 46 and between the third semiconductor element 44 and the second vapor chamber 46.

また、第1の半導体素子42と第1のベーパチャンバ45との間にも、これらを接続するための端子55が設けられる。   Further, a terminal 55 for connecting these is also provided between the first semiconductor element 42 and the first vapor chamber 45.

端子55は、第1の半導体素子42の第1の導体プラグ51と、第1のベーパチャンバ45の第2の導体プラグ52とに接合され、これにより第1の半導体素子42と第1のベーパチャンバ45とが電気的かつ機械的に接続される。これについては、第2の半導体素子43と第2のベーパチャンバ46との接続においても同様である。   The terminal 55 is joined to the first conductor plug 51 of the first semiconductor element 42 and the second conductor plug 52 of the first vapor chamber 45, whereby the first semiconductor element 42 and the first vapor are connected. The chamber 45 is electrically and mechanically connected. The same applies to the connection between the second semiconductor element 43 and the second vapor chamber 46.

なお、端子55を省略して、第1の導体プラグ51と第2の導体プラグ52とを直接接続するようにしてもよい。   The terminal 55 may be omitted, and the first conductor plug 51 and the second conductor plug 52 may be directly connected.

そして、第1のベーパチャンバ45の第2の導体プラグ52に端子55が接合され、これにより第1のベーパチャンバ45と第2の半導体素子43とが互いに接続される。これについては、第2のベーパチャンバ46と第3の半導体素子44との接続においても同様である。   Then, the terminal 55 is joined to the second conductor plug 52 of the first vapor chamber 45, whereby the first vapor chamber 45 and the second semiconductor element 43 are connected to each other. The same applies to the connection between the second vapor chamber 46 and the third semiconductor element 44.

これら第1〜第3の半導体素子42〜44や第1及び第2のベーパチャンバ45、46の平面サイズは特に限定されない。   The planar sizes of the first to third semiconductor elements 42 to 44 and the first and second vapor chambers 45 and 46 are not particularly limited.

本実施形態では、第2の半導体素子43の平面サイズを第1のベーパチャンバ45のそれよりも小さくすることにより、第1のベーパチャンバ45の上面45aが第2の半導体素子42からはみ出るようにする。   In the present embodiment, the upper surface 45 a of the first vapor chamber 45 protrudes from the second semiconductor element 42 by making the planar size of the second semiconductor element 43 smaller than that of the first vapor chamber 45. To do.

同様に、第3の半導体素子44の平面サイズを第2のベーパチャンバ46のそれよりも小さくすることにより、第2のベーパチャンバ46の上面46aが第3の半導体素子44からはみ出るようにする。   Similarly, the planar size of the third semiconductor element 44 is made smaller than that of the second vapor chamber 46 so that the upper surface 46 a of the second vapor chamber 46 protrudes from the third semiconductor element 44.

一方、放熱部材50は、第1〜第3の半導体素子42〜44の内部で発生した熱を外部に逃がす機能を有し、その材料としては銅等の伝熱性の良好な金属が使用される。なお、放熱部材50は、第1及び第2のベーパチャンバ45、46や第1〜第3の半導体素子42〜44を覆うリッドとしての役割も担う。   On the other hand, the heat radiating member 50 has a function of radiating heat generated inside the first to third semiconductor elements 42 to 44 to the outside, and a metal having good heat conductivity such as copper is used as the material thereof. . The heat radiating member 50 also serves as a lid that covers the first and second vapor chambers 45 and 46 and the first to third semiconductor elements 42 to 44.

更に、放熱部材50の内面には高さの異なる第1〜第3の下面50a〜50cが設けられる。   Further, first to third lower surfaces 50 a to 50 c having different heights are provided on the inner surface of the heat radiating member 50.

第1の下面50aは、はんだやインジウム等を材料とする接合部材59を介して、前述のように第2の半導体素子43からはみ出た第1のベーパチャンバ45の上面45aと熱的に接続される。   The first lower surface 50a is thermally connected to the upper surface 45a of the first vapor chamber 45 protruding from the second semiconductor element 43 as described above via the bonding member 59 made of solder, indium or the like. The

一方、第2の下面50bは、第1の下面50aよりも高い位置にあり、接合部材59を介して前述のように第3の半導体素子44からはみ出た第2のベーパチャンバ46の上面46aと熱的に接続される。   On the other hand, the second lower surface 50b is positioned higher than the first lower surface 50a, and the upper surface 46a of the second vapor chamber 46 protruding from the third semiconductor element 44 through the bonding member 59 as described above. Thermally connected.

そして、第3の下面50cは、第2の下面50bよりも高い位置にあり、接合部材59を介して第3の半導体素子44の上面44aと熱的に接続される。   The third lower surface 50 c is at a higher position than the second lower surface 50 b and is thermally connected to the upper surface 44 a of the third semiconductor element 44 through the bonding member 59.

更に、放熱部材50には第1の孔50xと第2の孔50yとが設けられる。第1の孔50xの下の第1のベーパチャンバ45には第1の開口45xが形成されており、その第1の開口45xを介して第1の孔50xは第1のベーパチャンバ45の空洞Sに繋がる。   Further, the heat radiating member 50 is provided with a first hole 50x and a second hole 50y. A first opening 45x is formed in the first vapor chamber 45 below the first hole 50x, and the first hole 50x is a cavity of the first vapor chamber 45 through the first opening 45x. Connected to S.

同様に、第2の孔50yの下の第2のベーパチャンバ46には第2の開口46xが形成されており、その第2の開口46xを介して第2の孔50yは第2の基板46の空洞Sに繋がる。   Similarly, a second opening 46x is formed in the second vapor chamber 46 below the second hole 50y, and the second hole 50y passes through the second opening 46x, and the second hole 50y passes through the second substrate 46. Leading to the cavity S.

なお、これらの孔50x、50yの下の接合部材59には第3の開口59aが設けられる。第3の開口59aの周囲の接合部材59は、放熱部材50や各ベーパチャンバ45、46との密着性が良好なため、空洞S内の減圧雰囲気が開口59aの周囲の接合部材59を介して外部に漏れることはない。   Note that a third opening 59a is provided in the bonding member 59 below the holes 50x and 50y. Since the bonding member 59 around the third opening 59a has good adhesion to the heat dissipation member 50 and the vapor chambers 45 and 46, the reduced-pressure atmosphere in the cavity S passes through the bonding member 59 around the opening 59a. There is no leakage outside.

そして、上記の放熱部材50の上には、第1の孔50xと第2の開口50yの各々に繋がる第1の配管61と第2の配管62が設けられる。第1の配管61や第2の配管62の材料としては、例えば銅等の金属を使用し得る。また、これらの配管61、62の終端61a、62aは塞がれているため、第1のベーパチャンバ45や第2のベーパチャンバ46の空洞S内の気密性は維持される。   And on the said heat radiating member 50, the 1st piping 61 and the 2nd piping 62 connected to each of the 1st hole 50x and the 2nd opening 50y are provided. As a material of the first pipe 61 and the second pipe 62, for example, a metal such as copper can be used. Further, since the end points 61 a and 62 a of these pipes 61 and 62 are closed, the airtightness in the cavity S of the first vapor chamber 45 and the second vapor chamber 46 is maintained.

更に、放熱部材50は、金属製のスティフナ65を介して回路基板41の周縁と接続される。スティフナ65は、回路基板41の反りを防止する機能を有し、接着剤66により回路基板41と放熱部材50の各々に接着される。なお、スティフナ65の機能には、放熱部材50の接触面と各半導体素子42〜44の高さとを合わせるスペーサとしての機能もある。   Further, the heat radiating member 50 is connected to the peripheral edge of the circuit board 41 through a metal stiffener 65. The stiffener 65 has a function of preventing the circuit board 41 from warping, and is bonded to each of the circuit board 41 and the heat dissipation member 50 by an adhesive 66. The stiffener 65 also has a function as a spacer that matches the contact surface of the heat dissipation member 50 with the heights of the semiconductor elements 42 to 44.

また、回路基板41の裏面には、半導体装置40の外部接続端子68として複数のはんだバンプが設けられる。   A plurality of solder bumps are provided on the back surface of the circuit board 41 as the external connection terminals 68 of the semiconductor device 40.

図20は、上記の第1のベーパチャンバ45を図19のI−I線に沿って切断したときの平面図である。   FIG. 20 is a plan view when the first vapor chamber 45 is cut along the line II in FIG.

図20に示すように、前述の第2の導体プラグ52は、平面視で互いに間隔をおいて複数設けられる。   As shown in FIG. 20, a plurality of the above-described second conductor plugs 52 are provided at intervals from each other in plan view.

更に、空洞Sは、平面視で第1の半導体素子42よりも大きい。このように大きな空洞Sによって第1のベーパチャンバ45の強度が低下するのを防止するために空洞Sの内側には複数の柱45yが設けられ、これらの柱45yによって第1のベーパチャンバ45の強度が補強される。   Further, the cavity S is larger than the first semiconductor element 42 in plan view. In order to prevent the strength of the first vapor chamber 45 from being reduced by the large cavity S as described above, a plurality of pillars 45y are provided inside the cavity S, and the pillars 45y allow the first vapor chamber 45 to Strength is reinforced.

図21は、上記の第2のベーパチャンバ46を図19のII−II線に沿って切断したときの平面図である。   FIG. 21 is a plan view of the second vapor chamber 46 taken along line II-II in FIG.

第1のベーパチャンバ45とは異なり、図21の第2のベーパチャンバ46には柱がないが、第2のベーパチャンバ46を補強するために空洞S内に柱を設けてもよい。   Unlike the first vapor chamber 45, the second vapor chamber 46 of FIG. 21 does not have a column, but a column may be provided in the cavity S to reinforce the second vapor chamber 46.

次に、上記した第1のベーパチャンバ45や第2のベーパチャンバ46の動作について、図22(a)、(b)を参照しながら説明する。   Next, the operation of the first vapor chamber 45 and the second vapor chamber 46 will be described with reference to FIGS. 22 (a) and 22 (b).

図22(a)は、第1のベーパチャンバ45の模式平面図である。なお、図22(a)では、図が煩雑になるのを防ぐために柱45yや第2の導体プラグ52については省略している。   FIG. 22A is a schematic plan view of the first vapor chamber 45. In FIG. 22A, the column 45y and the second conductor plug 52 are omitted in order to prevent the drawing from being complicated.

また、図22(b)は図22(a)のIII−III線に沿う断面図である。   Moreover, FIG.22 (b) is sectional drawing which follows the III-III line of Fig.22 (a).

図22(b)に示すように、この例では空洞Sの上面と下面の各々に第1のウィック3aと第2のウィック3bを設ける。これらのうち、第1のウィック3aは毛細管力によって液相の作動流体C1を保持する機能を有し、第2のウィック3bは気相の作動流体C2の凝縮を促す機能を有する。   As shown in FIG. 22B, in this example, a first wick 3a and a second wick 3b are provided on the upper surface and the lower surface of the cavity S, respectively. Of these, the first wick 3a has a function of holding the liquid-phase working fluid C1 by capillary force, and the second wick 3b has a function of promoting the condensation of the gas-phase working fluid C2.

また、第1〜第4実施形態と同様に、各ウィック3a、3bは複数のカーボンナノチューブ7から形成されている。そして、各カーボンナノチューブ7の表面には親水性の被膜8としてアルミナ膜が形成されている。   Further, as in the first to fourth embodiments, each wick 3 a, 3 b is formed from a plurality of carbon nanotubes 7. An alumina film is formed as a hydrophilic coating 8 on the surface of each carbon nanotube 7.

ここで、第1のベーパチャンバ45の下の第1の半導体素子42(図19参照)が発熱すると、第1のベーパチャンバ45の下面が加熱されることになる。   Here, when the first semiconductor element 42 (see FIG. 19) under the first vapor chamber 45 generates heat, the lower surface of the first vapor chamber 45 is heated.

これにより液相の作動流体C1は空洞S内で蒸発するが、第1のベーパチャンバ45の周縁は放熱部材50(図19参照)で冷却されているため、気相の作動流体C2は第1のベーパチャンバ45の周縁において冷却されて液化する。   Thereby, the liquid-phase working fluid C1 evaporates in the cavity S, but since the peripheral edge of the first vapor chamber 45 is cooled by the heat radiating member 50 (see FIG. 19), the gas-phase working fluid C2 is the first working fluid C2. The vapor chamber 45 is cooled and liquefied at the periphery.

また、このように第1のウィック3aが加熱されると、加熱された部分においては液相の作動流体C1の蒸発によって作動流体C1が不足するようになるため、当該部分の周囲から作動流体C1が流れ込むようになる。   In addition, when the first wick 3a is heated in this way, the working fluid C1 becomes insufficient due to evaporation of the liquid-phase working fluid C1 in the heated portion. Comes to flow.

このように第1のベーパチャンバ45においては作動流体が加熱と冷却とを繰り返すことにより空洞S内を循環し、第1の半導体素子45の熱が作動流体によって第1のベーパチャンバ45の周縁に輸送されて、第1の半導体素子45を冷却することができる。   As described above, in the first vapor chamber 45, the working fluid circulates in the cavity S by repeating heating and cooling, and the heat of the first semiconductor element 45 is transferred to the periphery of the first vapor chamber 45 by the working fluid. The first semiconductor element 45 can be cooled by being transported.

特に、この例では、第1〜第4実施形態と同様に第1のウィック3aのカーボンナノチューブ7を被膜8で親水化しているため、第1のウィック3aにおける液相の作動流体C1の流れが円滑となり、第1のベーパチャンバ45の熱輸送効率が高められる。   In particular, in this example, since the carbon nanotubes 7 of the first wick 3a are hydrophilized with the coating 8 as in the first to fourth embodiments, the flow of the liquid-phase working fluid C1 in the first wick 3a It becomes smooth and the heat transport efficiency of the first vapor chamber 45 is enhanced.

なお、図示は省略するが、第2のベーパチャンバ46も第1のベーパチャンバ45と同様に第1のウィック3aと第2のウィック3bとを有する。これにより、第1のベーパチャンバ45と同様に第2のベーパチャンバ46の熱輸送効率を高めることができる。   Although not shown, the second vapor chamber 46 also has a first wick 3a and a second wick 3b, as in the first vapor chamber 45. Thereby, similarly to the first vapor chamber 45, the heat transport efficiency of the second vapor chamber 46 can be increased.

以上説明したように、本実施形態によれば、第1のウィック3aを親水化したことで各ベーパチャンバ45、46の熱輸送効率が高められる。その結果、各ベーパチャンバ45、46によって各半導体素子42〜44が効率的に冷却されるようになるため、熱により各半導体素子42〜44が破壊されるのを防止することができ、ひいては半導体装置40の信頼性を高めることができる。   As described above, according to the present embodiment, the heat transport efficiency of each of the vapor chambers 45 and 46 is increased by making the first wick 3a hydrophilic. As a result, the semiconductor elements 42 to 44 are efficiently cooled by the vapor chambers 45 and 46, so that it is possible to prevent the semiconductor elements 42 to 44 from being destroyed by heat, and thus the semiconductors. The reliability of the device 40 can be increased.

しかも、第1のベーパチャンバ45や第2のベーパチャンバ46の材料は第1〜第3の半導体素子42〜44と同様にシリコンであるため、各ベーパチャンバ45、46と各半導体素子42〜44との間で熱膨張量に差が生じ難い。そのため、熱膨張量の差が原因で各ベーパチャンバ45、46と各半導体素子42〜44との間に接続不良が発生するのを抑制でき、半導体装置40の信頼性を一層高めることができる。   In addition, since the material of the first vapor chamber 45 and the second vapor chamber 46 is silicon like the first to third semiconductor elements 42 to 44, the vapor chambers 45 and 46 and the semiconductor elements 42 to 44 are used. The difference in thermal expansion is not likely to occur between Therefore, it is possible to suppress the occurrence of poor connection between the vapor chambers 45 and 46 and the semiconductor elements 42 to 44 due to the difference in thermal expansion amount, and the reliability of the semiconductor device 40 can be further improved.

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.

まず、第1のベーパチャンバ45の製造方法について、図23〜図26を参照しながら説明する。   First, a method for manufacturing the first vapor chamber 45 will be described with reference to FIGS.

図23〜図26は、本実施形態に係る第1のベーパチャンバ45の製造途中の断面図である。   23 to 26 are cross-sectional views of the first vapor chamber 45 according to the present embodiment during manufacture.

最初に、図23(a)に示すように、厚さが300μm〜500μm程度の第1のシリコン基板71を用意し、その上に第1のレジスト膜72を形成する。なお、第1のシリコン基板71としては、ダイシングによって個片化されていないウエハ状の基板を使用し得る。   First, as shown in FIG. 23A, a first silicon substrate 71 having a thickness of about 300 μm to 500 μm is prepared, and a first resist film 72 is formed thereon. As the first silicon substrate 71, a wafer-like substrate that is not separated into pieces by dicing can be used.

そして、その第1のレジスト膜72をマスクにしながら第1のシリコン基板71をドライエッチングすることにより、第1のシリコン基板71に凹部71aを形成する。   Then, the first silicon substrate 71 is dry-etched using the first resist film 72 as a mask, thereby forming a recess 71 a in the first silicon substrate 71.

なお、第1のシリコン基板71においてエッチングされずに残存する部分は、突起71dや前述の柱45y(図20参照)となる。   Note that the portion of the first silicon substrate 71 that remains without being etched becomes the protrusion 71d and the aforementioned pillar 45y (see FIG. 20).

また、このエッチングで使用するエッチングガスは特に限定されないが、この例ではSF6ガスとC4F8ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用する。 The etching gas used in this etching is not particularly limited, but in this example, a mixed gas of SF 6 gas and C 4 F 8 gas is used as the etching gas.

この後に、第1のレジスト膜72は除去される。   Thereafter, the first resist film 72 is removed.

次に、図23(b)に示すように、図23(a)とは上下を逆にした第1のシリコン71の上に第2のレジスト膜73を形成する。そして、その第2のレジスト膜73をマスクにしながら第1のシリコン基板71をドライエッチングすることにより、第1のシリコン基板71に前述の第1の開口45xを形成する。   Next, as shown in FIG. 23B, a second resist film 73 is formed on the first silicon 71 that is upside down from FIG. Then, the first opening 45x is formed in the first silicon substrate 71 by dry etching the first silicon substrate 71 while using the second resist film 73 as a mask.

第1の開口45xの直径は特に限定されないがこの例ではその直径を約1mm程度とする。   The diameter of the first opening 45x is not particularly limited, but in this example, the diameter is about 1 mm.

また、このドライエッチングにおいては、図23(a)におけるのと同様に、SF6ガスとC4F8ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用し得る。 Further, in this dry etching, a mixed gas of SF 6 gas and C 4 F 8 gas can be used as an etching gas, as in FIG.

この後に、第2のレジスト膜73は除去される。   Thereafter, the second resist film 73 is removed.

続いて、図24(a)に示すように、上記の第1のシリコン基板71とは別に第2のシリコン基板75を用意する。   Subsequently, as shown in FIG. 24A, a second silicon substrate 75 is prepared separately from the first silicon substrate 71 described above.

そして、第1実施形態の図8(a)〜図9(b)の工程を行うことにより、第2のシリコン基板75の表面に第1のウィック3aとして複数のカーボンナノチューブ7を成長させると共に、カーボンナノチューブ7の表面に親水性の被膜8を形成する。   Then, by performing the steps of FIG. 8A to FIG. 9B of the first embodiment, a plurality of carbon nanotubes 7 are grown as the first wick 3a on the surface of the second silicon substrate 75, and A hydrophilic coating 8 is formed on the surface of the carbon nanotube 7.

なお、第1のシリコン基板71と同様に、第2のシリコン基板75としてはダイシングによって個片化されていないウエハ状の基板を使用し得る。   Similar to the first silicon substrate 71, a wafer-like substrate that is not separated into pieces by dicing can be used as the second silicon substrate 75.

また、これと同様の方法で第1のシリコン基板71(図23(b)参照)に第2のウィック3b(図22(b)参照)を形成してもよい。   Further, the second wick 3b (see FIG. 22B) may be formed on the first silicon substrate 71 (see FIG. 23B) by the same method.

次に、図24(b)に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。   Next, steps required until a sectional structure shown in FIG.

まず、ダイシングにより前述の第1のシリコン基板71と第2のシリコン基板75の各々を個片化した後、これらの基板71、75の各々の表面を窒素プラズマ等で活性化させる。   First, after dicing, each of the first silicon substrate 71 and the second silicon substrate 75 is separated into individual pieces, and then the surfaces of the substrates 71 and 75 are activated with nitrogen plasma or the like.

そして、各シリコン基板71、75を約300℃程度の温度で2時間〜3時間程度加熱することにより、第1のシリコン基板71と第2のシリコン基板75とを接合する。このような接合方法はプラズマ活性化接合法とも呼ばれる。   The first silicon substrate 71 and the second silicon substrate 75 are bonded to each other by heating the silicon substrates 71 and 75 at a temperature of about 300 ° C. for about 2 to 3 hours. Such a bonding method is also called a plasma activated bonding method.

このようにして第1のシリコン基板71と第2のシリコン基板75とを接合することにより、凹部71aで一部が画定された空洞Sが形成される。   By joining the first silicon substrate 71 and the second silicon substrate 75 in this manner, a cavity S partially defined by the recess 71a is formed.

なお、このように張り合わされた第1のシリコン基板71と第2のシリコン基板75は、第1のベーパチャンバ45の本体の一例である。   The first silicon substrate 71 and the second silicon substrate 75 bonded together in this way are an example of the main body of the first vapor chamber 45.

次いで、図25(a)に示すように、第2のシリコン基板75の上に第3のレジスト膜77を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 25A, a third resist film 77 is formed on the second silicon substrate 75.

そして、その第3のレジスト膜77をマスクにしながら、第1のシリコン基板71と第2のシリコン基板75とをエッチングすることにより、突起71d内に孔75aを形成する。   Then, using the third resist film 77 as a mask, the first silicon substrate 71 and the second silicon substrate 75 are etched to form a hole 75a in the protrusion 71d.

なお、このドライエッチングで使用し得るエッチングガスとしては、例えば、SF6ガスとC4F8ガスとの混合ガスがある。 An etching gas that can be used in this dry etching is, for example, a mixed gas of SF 6 gas and C 4 F 8 gas.

この後に、第3のレジスト膜77は除去される。   Thereafter, the third resist film 77 is removed.

次に、図25(b)に示すように、第2のシリコン基板75の上と孔75a内に絶縁膜78としてCVD法で酸化シリコン膜を形成した後、その絶縁膜78をエッチバックして孔75aの側面のみに残す。   Next, as shown in FIG. 25B, a silicon oxide film is formed as an insulating film 78 on the second silicon substrate 75 and in the hole 75a by the CVD method, and then the insulating film 78 is etched back. It is left only on the side surface of the hole 75a.

その後、孔75a内にスパッタ法で不図示の銅のシード層を形成し、そのシード層を給電層にして孔75a内に第2の導体プラグ52として電解銅めっき膜を形成する。   Thereafter, a copper seed layer (not shown) is formed in the hole 75a by sputtering, and an electrolytic copper plating film is formed as the second conductor plug 52 in the hole 75a using the seed layer as a power feeding layer.

続いて、図26(a)に示すように、第1のシリコン基板71の裏面71cをバックグラインドすることにより、当該裏面71cに第2の導体プラグ52を表出させる。   Subsequently, as shown in FIG. 26A, the back surface 71c of the first silicon substrate 71 is back-ground so that the second conductor plug 52 is exposed on the back surface 71c.

次に、図26(b)に示すように、第2のシリコン基板75の上に、前述の接合部材59(図19参照)の濡れ性を良好にするための金属層81を形成する。   Next, as shown in FIG. 26B, a metal layer 81 is formed on the second silicon substrate 75 to improve the wettability of the above-described joining member 59 (see FIG. 19).

その金属層は、例えば下から順にニッケル膜とチタン膜とをスパッタ法で形成し、これらの積層膜をリフトオフ法等により第2のシリコン基板75の周縁のみに残すことで形成され得る。   The metal layer can be formed, for example, by forming a nickel film and a titanium film in order from the bottom by sputtering, and leaving these laminated films only on the periphery of the second silicon substrate 75 by lift-off method or the like.

ここまでの工程により第1のベーパチャンバ45の基本構造が完成する。   The basic structure of the first vapor chamber 45 is completed through the steps so far.

なお、第2のベーパチャンバ46(図19参照)も第1のベーパチャンバ45と同様の方法で作製し得る。   Note that the second vapor chamber 46 (see FIG. 19) can also be produced in the same manner as the first vapor chamber 45.

これ以降の工程について、図27〜図29を参照しながら説明する。図27〜図29は、本実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図である。   The subsequent steps will be described with reference to FIGS. 27 to 29 are cross-sectional views of the semiconductor device according to the present embodiment during manufacture.

まず、図27に示すように、回路基板41の上に下から順に第1の半導体素子42、第1のベーパチャンバ45、第2の半導体素子43、第2のベーパチャンバ46、及び第3の半導体素子44を積層する。   First, as shown in FIG. 27, the first semiconductor element 42, the first vapor chamber 45, the second semiconductor element 43, the second vapor chamber 46, and the third semiconductor element 42 are sequentially formed on the circuit board 41 from the bottom. The semiconductor element 44 is stacked.

なお、第1のベーパチャンバ45と第2のベーパチャンバ46の各々の下面には予めはんだバンプ等の端子55を接合しておき、その周囲にアンダーフィル樹脂49を設けておく。   A terminal 55 such as a solder bump is previously bonded to the lower surface of each of the first vapor chamber 45 and the second vapor chamber 46, and an underfill resin 49 is provided around the terminal 55.

そして、端子55をリフローして溶融することにより、端子55を介して回路基板41と、各半導体素子42〜44と、第1及び第2のベーパチャンバ45、46とを互いに固着する。   Then, by reflowing and melting the terminal 55, the circuit board 41, the semiconductor elements 42 to 44, and the first and second vapor chambers 45 and 46 are fixed to each other via the terminal 55.

なお、第1の半導体素子42と回路基板41との接続強度を高めるために、第1の半導体素子42の下面には予めアンダーフィル樹脂49が設けられる。これについては、第2の半導体素子43や第3の半導体素子44についても同様である。   In order to increase the connection strength between the first semiconductor element 42 and the circuit board 41, an underfill resin 49 is provided in advance on the lower surface of the first semiconductor element 42. The same applies to the second semiconductor element 43 and the third semiconductor element 44.

次に、図28に示すように、上記のように第1〜第3の半導体素子42〜44が積層された回路基板41の上に、前述した金属製の第1及び第2の配管61、62が設けられた放熱部材50を配する。   Next, as shown in FIG. 28, on the circuit board 41 on which the first to third semiconductor elements 42 to 44 are stacked as described above, the above-described first and second metal pipes 61, The heat radiating member 50 provided with 62 is arranged.

その放熱部材50は、前述のように高さが異なる第1〜第3の下面50a〜50cを有するが、本工程の前にこれらの下面50a〜50cには上記した金属層81が予め設けられる。また、第3の半導体素子44の上にもその金属層81を予め設けておく。   The heat radiating member 50 has the first to third lower surfaces 50a to 50c having different heights as described above, and the metal layer 81 is provided in advance on the lower surfaces 50a to 50c before this step. . The metal layer 81 is also provided in advance on the third semiconductor element 44.

本工程では、第1のベーパチャンバ45の金属層81の上に接合部材59を配し、その接合部材59を加熱して溶融することにより、接合部材59を介して第1のベーパチャンバ45と放熱部材50とを接続する。なお、接合部材59の材料としては、前述のようにはんだやインジウムを採用し得る。   In this step, the joining member 59 is disposed on the metal layer 81 of the first vapor chamber 45, and the joining member 59 is heated and melted, whereby the first vapor chamber 45 and the first vapor chamber 45 are joined to each other. The heat radiating member 50 is connected. As a material of the joining member 59, solder or indium can be adopted as described above.

また、これと同様に、第2のベーパチャンバ46と放熱部材50も接続され、第3の半導体素子44と放熱部材50も接続される。   Similarly, the second vapor chamber 46 and the heat dissipation member 50 are also connected, and the third semiconductor element 44 and the heat dissipation member 50 are also connected.

なお、回路基板41と放熱部材50は、前述のように接着剤66とスティフナ65とを介して互いに接続される。   The circuit board 41 and the heat dissipation member 50 are connected to each other via the adhesive 66 and the stiffener 65 as described above.

次に、図29に示す工程について説明する。   Next, the process shown in FIG. 29 will be described.

まず、第1の配管61と第2の配管62の各々を利用して、第1のベーパチャンバ45と第2のベーパチャンバ46の各々の空洞Sに液相の作動流体C1を供給する。そして、これらの空洞S内を減圧した後、第1の配管61と第2の配管62の各々の終端61a、62aを溶接することにより、第1の配管61と第2の配管62の各々を塞ぐ。   First, the liquid-phase working fluid C1 is supplied to the cavities S of the first vapor chamber 45 and the second vapor chamber 46 using the first pipe 61 and the second pipe 62, respectively. And after decompressing the inside of these cavities S, each end 61a, 62a of each of the 1st piping 61 and the 2nd piping 62 is welded, and each of the 1st piping 61 and the 2nd piping 62 is made. Block it.

その後、回路基板41に外部接続端子68として複数のはんだバンプを接合する。   Thereafter, a plurality of solder bumps are joined to the circuit board 41 as the external connection terminals 68.

以上により、本実施形態に係る半導体装置40が完成する。   Thus, the semiconductor device 40 according to this embodiment is completed.

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are disclosed for each embodiment described above.

(付記1) 空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイス。
(Appendix 1) A body with a cavity;
A plurality of carbon element linear structures standing on the cavity-side surface of the main body;
A hydrophilic film formed on the surface of the linear structure;
A working fluid held between each of the plurality of linear structures;
A heat transport device comprising:

(付記2) 前記線状構造体の先端部から前記被膜が除去され、前記先端部が露出したことを特徴とする付記1に記載の熱輸送デバイス。   (Additional remark 2) The said transport film is removed from the front-end | tip part of the said linear structure, The said front-end | tip part is exposed, The heat transport device of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.

(付記3) 前記本体の前記表面から前記線状構造体の根元にわたって前記被膜が形成されたことを特徴とする付記1又は付記2に記載の熱輸送デバイス。   (Appendix 3) The heat transport device according to appendix 1 or appendix 2, wherein the coating is formed from the surface of the main body to the root of the linear structure.

(付記4) 前記本体は、発熱部品と熱的に接続される一端と、該一端よりも低い温度の他端とを備えたパイプであり、
前記本体の前記表面に、前記一端から前記他端に延びるストライプ領域が互いに間隔をおいて複数設けられ、
前記ストライプ領域に前記線状構造体が立設されたことを特徴とする付記1乃至付記3のいずれかに記載の熱輸送デバイス。
(Appendix 4) The main body is a pipe having one end thermally connected to the heat-generating component and the other end having a temperature lower than the one end.
A plurality of stripe regions extending from the one end to the other end are provided on the surface of the main body at intervals,
The heat transport device according to any one of appendix 1 to appendix 3, wherein the linear structure is erected in the stripe region.

(付記5) 隣接する前記ストライプ領域同士の間隔は、前記他端から前記一端に向かうにつれて狭くなることを特徴とする付記4に記載の熱輸送デバイス。   (Supplementary note 5) The heat transport device according to supplementary note 4, wherein an interval between adjacent stripe regions becomes narrower from the other end toward the one end.

(付記6) 前記線状構造体の長さは、前記一端から前記他端に向かうにつれて短くなることを特徴とする付記4に記載の熱輸送デバイス。   (Additional remark 6) The heat transport device of Additional remark 4 characterized by the length of the said linear structure becoming short as it goes to the said other end from the said one end.

(付記7) 前記本体は、発熱部品が接続される上面を備えた基板であることを特徴とする付記1に記載の熱輸送デバイス。   (Additional remark 7) The said main body is a board | substrate provided with the upper surface to which a heat-emitting component is connected, The heat transport device of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.

(付記8) 空洞を備えた本体の表面のうち前記空洞側の表面に、複数の炭素繊維の線状構造体を成長させる工程と、
前記線状構造体の表面に、親水性の被膜を形成する工程と、
前記空洞内に作動流体を供給する工程と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイスの製造方法。
(Supplementary Note 8) A step of growing a plurality of carbon fiber linear structures on the cavity-side surface of the surface of the main body provided with a cavity;
Forming a hydrophilic film on the surface of the linear structure;
Supplying a working fluid into the cavity;
The manufacturing method of the heat transport device characterized by having.

(付記9) 前記線状構造体の先端部から前記被膜を除去する工程を更に有することを特徴とする付記8に記載の熱輸送デバイスの製造方法。   (Additional remark 9) The manufacturing method of the heat transport device of Additional remark 8 characterized by further having the process of removing the said film from the front-end | tip part of the said linear structure.

(付記10) 熱輸送デバイスと、
前記熱輸送デバイスと熱的に接続された発熱部品とを有し、
前記熱輸送デバイスが、
空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを備えたことを特徴とする電子機器。
(Appendix 10) a heat transport device;
A heat generating component thermally connected to the heat transport device;
The heat transport device is
A body with a cavity;
A plurality of carbon element linear structures standing on the cavity-side surface of the main body;
A hydrophilic film formed on the surface of the linear structure;
An electronic apparatus comprising: a working fluid held between each of the plurality of linear structures.

1、20、30…熱輸送デバイス、2…パイプ、2a…蒸発部、2b…凝縮部、2x…内側表面、2y…半体、2z…キャップ、3…ウィック、3a…第1のウィック、3b…第2のウィック、6…触媒金属層、7…カーボンナノチューブ、7a…先端部、7b…根元、8…被膜、10…熱伝導シート、11…発熱部品、35…電子機器、36…筐体、40…半導体装置、41…回路基板、42〜44…第1〜第3の半導体素子、45、46…第1及び第2のベーパチャンバ、45x…第1の開口、45y…柱、49…アンダーフィル樹脂、50…放熱部材、51、52…第1及び第2の導体プラグ、55…端子、59…接合部材、61、62…第1及び第2の配管、61a、62a…終端、65…スティフナ、66…接着剤、68…外部接続端子、71…第1のシリコン基板、71a…凹部、71c…裏面、71d…突起、72…第1のレジスト膜、73…第2のレジスト膜、75…第2のシリコン基板、75a…孔、77…第3のレジスト膜、78…絶縁膜、81…金属層、R…ストライプ領域、D…チャネル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 20, 30 ... Heat transport device, 2 ... Pipe, 2a ... Evaporation part, 2b ... Condensing part, 2x ... Inner surface, 2y ... Half body, 2z ... Cap, 3 ... Wick, 3a ... First wick, 3b 2nd wick, 6 ... catalytic metal layer, 7 ... carbon nanotube, 7a ... tip, 7b ... root, 8 ... coating, 10 ... heat conduction sheet, 11 ... heat generating component, 35 ... electronic device, 36 ... casing , 40 ... Semiconductor device, 41 ... Circuit board, 42-44 ... First to third semiconductor elements, 45, 46 ... First and second vapor chambers, 45x ... First opening, 45y ... Pillar, 49 ... Underfill resin, 50 ... Heat dissipation member, 51, 52 ... First and second conductor plugs, 55 ... Terminal, 59 ... Joint member, 61,62 ... First and second pipes, 61a, 62a ... Termination, 65 ... Stiffener, 66 ... Adhesive, 68 ... External contact 71, first silicon substrate, 71a, recess, 71c, back surface, 71d, projection, 72, first resist film, 73, second resist film, 75, second silicon substrate, 75a, hole, 77: third resist film, 78: insulating film, 81: metal layer, R: stripe region, D: channel.

Claims (7)

空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイス。
A body with a cavity;
A plurality of carbon element linear structures standing on the cavity-side surface of the main body;
A hydrophilic film formed on the surface of the linear structure;
A working fluid held between each of the plurality of linear structures;
A heat transport device comprising:
前記線状構造体の先端部から前記被膜が除去され、前記先端部が露出したことを特徴とする請求項1に記載の熱輸送デバイス。   The heat transport device according to claim 1, wherein the coating is removed from a tip portion of the linear structure and the tip portion is exposed. 前記本体は、発熱部品と熱的に接続される一端と、該一端よりも低い温度の他端とを備えたパイプであり、
前記本体の前記表面に、前記一端から前記他端に延びるストライプ領域が互いに間隔をおいて複数設けられ、
前記ストライプ領域に前記線状構造体が立設されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の熱輸送デバイス。
The main body is a pipe having one end thermally connected to the heat generating component and the other end having a temperature lower than the one end.
A plurality of stripe regions extending from the one end to the other end are provided on the surface of the main body at intervals,
The heat transport device according to claim 1, wherein the linear structure is erected in the stripe region.
隣接する前記ストライプ領域同士の間隔は、前記他端から前記一端に向かうにつれて狭くなることを特徴とする請求項3に記載の熱輸送デバイス。   The heat transport device according to claim 3, wherein an interval between the adjacent stripe regions becomes narrower from the other end toward the one end. 前記線状構造体の長さは、前記一端から前記他端に向かうにつれて短くなることを特徴とする請求項3に記載の熱輸送デバイス。   The heat transport device according to claim 3, wherein a length of the linear structure is shortened from the one end toward the other end. 空洞を備えた本体の表面のうち前記空洞側の表面に、複数の炭素繊維の線状構造体を成長させる工程と、
前記線状構造体の表面に、親水性の被膜を形成する工程と、
前記空洞内に作動流体を供給する工程と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイスの製造方法。
Growing a plurality of carbon fiber linear structures on the cavity-side surface of the surface of the body provided with a cavity;
Forming a hydrophilic film on the surface of the linear structure;
Supplying a working fluid into the cavity;
The manufacturing method of the heat transport device characterized by having.
熱輸送デバイスと、
前記熱輸送デバイスと熱的に接続された発熱部品とを有し、
前記熱輸送デバイスが、
空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを備えたことを特徴とする電子機器。
A heat transport device;
A heat generating component thermally connected to the heat transport device;
The heat transport device is
A body with a cavity;
A plurality of carbon element linear structures standing on the cavity-side surface of the main body;
A hydrophilic film formed on the surface of the linear structure;
An electronic apparatus comprising: a working fluid held between each of the plurality of linear structures.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018004177A (en) * 2016-07-04 2018-01-11 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド Vapor chamber and electronic equipment
WO2019022214A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 古河電気工業株式会社 Wick structure and heat pipe accommodating wick structure
JPWO2021187088A1 (en) * 2020-03-17 2021-09-23
JP2022093370A (en) * 2017-11-17 2022-06-23 リンテック・オブ・アメリカ・インコーポレイテッド Carbon nanotube artificial muscle valve and connections
WO2023219168A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 株式会社村田製作所 Wick and heat transport device
JP2024508494A (en) * 2021-03-01 2024-02-27 ティーエーイー テクノロジーズ, インコーポレイテッド carbon negative furnace
US12011347B2 (en) 2017-10-26 2024-06-18 Lintec Of America, Inc. Carbon nanotube sheet wrapping muscles
US12405072B2 (en) 2021-03-16 2025-09-02 Yamaichi Special Steel Co., Ltd Heat exchanger member, heat exchanger, air conditioner indoor unit, air conditioner outdoor unit, and refrigerator

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51148758U (en) * 1975-05-22 1976-11-29
JP2000216578A (en) * 1999-01-21 2000-08-04 Toyota Motor Corp Latent heat type cooling device
JP2009535598A (en) * 2006-05-31 2009-10-01 インテル・コーポレーション Carbon nanotube wick structure method, apparatus and system
JP2010040987A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Fuchigami Micro:Kk Cooling unit and electronic apparatus
JP2010121867A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Sony Corp Heat transport device, electronic equipment and method of manufacturing the heat transport device
US20100200199A1 (en) * 2006-03-03 2010-08-12 Illuminex Corporation Heat Pipe with Nanostructured Wick
JP2010243035A (en) * 2009-04-03 2010-10-28 Sony Corp Heat transport device, electronic device, and method of manufacturing heat transport device
JP2011099605A (en) * 2009-11-05 2011-05-19 Fujikura Ltd Microchannel heat exchanger

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51148758U (en) * 1975-05-22 1976-11-29
JP2000216578A (en) * 1999-01-21 2000-08-04 Toyota Motor Corp Latent heat type cooling device
US20100200199A1 (en) * 2006-03-03 2010-08-12 Illuminex Corporation Heat Pipe with Nanostructured Wick
JP2009535598A (en) * 2006-05-31 2009-10-01 インテル・コーポレーション Carbon nanotube wick structure method, apparatus and system
JP2010040987A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Fuchigami Micro:Kk Cooling unit and electronic apparatus
JP2010121867A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Sony Corp Heat transport device, electronic equipment and method of manufacturing the heat transport device
JP2010243035A (en) * 2009-04-03 2010-10-28 Sony Corp Heat transport device, electronic device, and method of manufacturing heat transport device
JP2011099605A (en) * 2009-11-05 2011-05-19 Fujikura Ltd Microchannel heat exchanger

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018004177A (en) * 2016-07-04 2018-01-11 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド Vapor chamber and electronic equipment
WO2019022214A1 (en) * 2017-07-28 2019-01-31 古河電気工業株式会社 Wick structure and heat pipe accommodating wick structure
US11346617B2 (en) 2017-07-28 2022-05-31 Furukawa Electric Co., Ltd. Wick structure and heat pipe accommodating wick structure
US12011347B2 (en) 2017-10-26 2024-06-18 Lintec Of America, Inc. Carbon nanotube sheet wrapping muscles
JP7442565B2 (en) 2017-11-17 2024-03-04 リンテック・オブ・アメリカ・インコーポレイテッド Carbon nanotube artificial muscle valve and connection
JP2022093370A (en) * 2017-11-17 2022-06-23 リンテック・オブ・アメリカ・インコーポレイテッド Carbon nanotube artificial muscle valve and connections
JP7291983B2 (en) 2020-03-17 2023-06-16 株式会社 山一ハガネ Heat exchanger components, heat exchangers, cooling systems
WO2021187088A1 (en) * 2020-03-17 2021-09-23 株式会社山一ハガネ Heat exchanger member, heat exchanger, and cooling system
JPWO2021187088A1 (en) * 2020-03-17 2021-09-23
JP2024508494A (en) * 2021-03-01 2024-02-27 ティーエーイー テクノロジーズ, インコーポレイテッド carbon negative furnace
US12405072B2 (en) 2021-03-16 2025-09-02 Yamaichi Special Steel Co., Ltd Heat exchanger member, heat exchanger, air conditioner indoor unit, air conditioner outdoor unit, and refrigerator
WO2023219168A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 株式会社村田製作所 Wick and heat transport device
JPWO2023219168A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16

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