(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022185740
(43)【公開日】2022-12-15
(54)【発明の名称】フェーズドアレイアンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 3/30 20060101AFI20221208BHJP
H01L 23/36 20060101ALI20221208BHJP
H01L 23/373 20060101ALI20221208BHJP
H01L 23/473 20060101ALI20221208BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20221208BHJP
【ＦＩ】
H01Q3/30
H01L23/36 D
H01L23/36 M
H01L23/46 Z
H05K7/20 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021093541
(22)【出願日】2021-06-03
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109612
【弁理士】
【氏名又は名称】倉谷 泰孝
(74)【代理人】
【識別番号】100153176
【弁理士】
【氏名又は名称】松井 重明
(74)【代理人】
【識別番号】100116643
【弁理士】
【氏名又は名称】伊達 研郎
(72)【発明者】
【氏名】原田 裕紀
(72)【発明者】
【氏名】白井 靖朗
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 由佳理
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
5J021
【Ｆターム（参考）】
5E322AA03
5E322AB01
5E322DB06
5E322DB08
5E322FA01
5E322FA04
5F136BC02
5F136CB08
5F136CB13
5F136CB17
5F136EA02
5F136FA82
5J021AA05
5J021AA09
5J021CA02
5J021DB03
5J021HA03
5J021JA08
(57)【要約】
【課題】 ブロック内で発生した熱を熱媒体に熱輸送する効率の低下を抑制すること。
【解決手段】 フェーズドアレイアンテナ１は、フロントプレート１２と、フロントプレート１２の一方の面を区画し、内部に熱媒体の流路を有するフレーム１１と、フレーム１１で区画された空間に配置され、送信モジュールが搭載されたブロック１３と、フレーム１１とブロック１３の間に配置され、導電性を有する熱伝導材料１６と、熱伝導材料１６の拡がりを、フロントプレート１２に対向する方向に向けて規制する蓋部１４とを備え、熱伝導材料１６は、融点が１００℃未満である金属、又は、その合金であり、流動性を有した状態でフレーム１１とブロック１３の間に充填される。
【選択図】図１
【解決手段】 フェーズドアレイアンテナ１は、フロントプレート１２と、フロントプレート１２の一方の面を区画し、内部に熱媒体の流路を有するフレーム１１と、フレーム１１で区画された空間に配置され、送信モジュールが搭載されたブロック１３と、フレーム１１とブロック１３の間に配置され、導電性を有する熱伝導材料１６と、熱伝導材料１６の拡がりを、フロントプレート１２に対向する方向に向けて規制する蓋部１４とを備え、熱伝導材料１６は、融点が１００℃未満である金属、又は、その合金であり、流動性を有した状態でフレーム１１とブロック１３の間に充填される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フロントプレートと、
前記フロントプレートの一方の面を区画し、内部に熱媒体の流路を有するフレームと、
前記フレームで区画された空間に配置され、送信モジュールが搭載されたブロックと、
前記フレームと前記ブロックの間に配置され、導電性を有する熱伝導材料と、
前記熱伝導材料の拡がりを、前記フロントプレートに対向する方向に向けて規制する蓋部とを備え、
前記熱伝導材料は、
融点が１００℃未満である金属、又は、その合金であり、流動性を有した状態で前記フレームと前記ブロックの間に充填された
ことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
前記フロントプレートの一方の面を区画し、内部に熱媒体の流路を有するフレームと、
前記フレームで区画された空間に配置され、送信モジュールが搭載されたブロックと、
前記フレームと前記ブロックの間に配置され、導電性を有する熱伝導材料と、
前記熱伝導材料の拡がりを、前記フロントプレートに対向する方向に向けて規制する蓋部とを備え、
前記熱伝導材料は、
融点が１００℃未満である金属、又は、その合金であり、流動性を有した状態で前記フレームと前記ブロックの間に充填された
ことを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。
【請求項2】
前記熱伝導材料は、
Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、又は、Ｂｉを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナ。
Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、又は、Ｂｉを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項3】
前記蓋部は、
前記フレームに対して着脱可能に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェーズドアレイアンテナ。
前記フレームに対して着脱可能に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項4】
前記蓋部は、
前記ブロックと前記フレームの間に前記熱伝導材料を充填するための開口を有する
ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ。
前記ブロックと前記フレームの間に前記熱伝導材料を充填するための開口を有する
ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項5】
前記開口には、
前記ブロックと前記フレームの間に充填された前記熱伝導材料の流出を規制する規制部材が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のフェーズドアレイアンテナ。
前記ブロックと前記フレームの間に充填された前記熱伝導材料の流出を規制する規制部材が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【請求項6】
前記熱媒体の温度を調節する温度調節部と、
前記温度調節部で温度を調節された前記熱媒体を前記流路内に循環させる循環部とを更に備え、
前記温度調節部は、
前記熱伝導材料の融点以上となるように前記熱媒体を加熱する
ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ。
前記温度調節部で温度を調節された前記熱媒体を前記流路内に循環させる循環部とを更に備え、
前記温度調節部は、
前記熱伝導材料の融点以上となるように前記熱媒体を加熱する
ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のフェーズドアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フェーズドアレイアンテナに関する。
【背景技術】
【0002】
一般的なフェーズドアレイアンテナは、素子アンテナ、給電回路、及び、送信モジュールなどの電子部品と、フロントプレート、及び、フレームなどのアンテナ筐体とを備えて構成されている。そして、従来から、フェーズドアレイアンテナが備える素子アンテナ、給電回路、送信モジュールなどの電子部品を規定の温度以下で安定して動作させるために、電子部品で発生した熱を冷媒に熱輸送して冷却する技術がある。
【0003】
特許文献１には、複数の送信モジュール２１を搭載したブロック２を、内部に冷媒の流路を有するフロントプレート１に接触させることで、ブロック２内で発生した熱を冷媒に熱輸送することが記載されている。しかしながら、ブロック２の表面、及び／又は、フロントプレート１の表面には、微細な凹凸がある。この凹凸の隙間に存在する空気の熱伝導率は、ブロック２及びフロントプレート１の熱伝導率よりも小さい。そのため、凹凸の隙間に存在する空気は、ブロック２から冷媒への熱輸送の抵抗となる。このような、接触面における熱輸送の抵抗は、接触熱抵抗と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－０３６３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のように、内部に冷媒の流路を有するフロントプレート１にブロック１０を接触させただけでは、フロントプレート１とブロック１０間の接触熱抵抗によって、ブロック１０内で発生した熱を冷媒に熱輸送する効率が低下するという課題があった。
【0006】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ブロック内で発生した熱を熱媒体に熱輸送する効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この開示に係るフェーズドアレイアンテナは、フロントプレートと、前記フロントプレートの一方の面を区画し、内部に熱媒体の流路を有するフレームと、前記フレームで区画された空間に配置され、送信モジュールが搭載されたブロックと、前記フレームと前記ブロックの間に配置され、導電性を有する熱伝導材料と、前記熱伝導材料の拡がりを、前記フロントプレートに対向する方向に向けて規制する蓋部とを備え、前記熱伝導材料は、融点が１００℃未満である金属、又は、その合金であり、流動性を有した状態で前記フレームと前記ブロックの間に充填されたことを特徴とするものである 。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、フレームとブロックとの間に存在する空気層の接触熱抵抗によって、ブロック内で発生した熱を熱媒体に熱輸送する効率の低下を抑制したフェーズドアレイアンテナを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナの構成を示す図である。
【図2】フレームの構成を示す図である。
【図3】ブロック内で発生した熱の熱輸送経路を示す図である。
【図8】ブロック１３を取り付けたフレーム１１のＺ方向を示す図である。
【図9】開口１４４を有する蓋部１４を示す図である。
【図10】ヒンジ１４６を有する蓋部１４を示す図である。
【図11】ブロック１３をフレーム１１に取り付ける工程のフロー図である。
【図12】ブロック１３をフレーム１１から取り外す工程のフロー図である。
【図13】フレーム１１ａの構成を示す図である。
【図18】フレーム１１で区画された１つの空間に２つのブロック１３を取り付けたフレーム１１のＺ方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本開示に係るフェーズドアレイアンテナを図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
・実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１の構成を示す図である。本明細書では、理解を容易にするため、フェーズドアレイアンテナ１の高さ方向（紙面の上方向）を＋Ｙ軸方向、幅方向（紙面の右方向）を＋Ｘ軸方向、奥行方向（＋Ｙ軸方向と＋Ｘ軸方向に垂直な方向）を＋Ｚ軸方向として説明する。
図１は、実施の形態１に係るフェーズドアレイアンテナ１の構成を示す図である。本明細書では、理解を容易にするため、フェーズドアレイアンテナ１の高さ方向（紙面の上方向）を＋Ｙ軸方向、幅方向（紙面の右方向）を＋Ｘ軸方向、奥行方向（＋Ｙ軸方向と＋Ｘ軸方向に垂直な方向）を＋Ｚ軸方向として説明する。
【0012】
フェーズドアレイアンテナ１は、フレーム１１、フロントプレート１２、ブロック１３、シール部材１５、熱伝導材料１６、及び、蓋部１４を備える。フロントプレート１２の＋Ｚ軸方向の面には、複数のアンテナ素子を有する素子給電層が設けられる。また、フロントプレート１２の一方の面（－Ｚ軸方向の面）には、格子状に組まれたフレーム１１が設けられる。ブロック１３は、フレーム１１で区画された空間に、矢印Ａで示す方向（＋Ｚ軸方向）に沿って挿入されることで、フェーズドアレイアンテナ１に取り付けられる。ブロック１３には、少なくとも送信モジュールを含む電子部品が搭載される。フレーム１１とブロック１３の間には、導電性を有する熱伝導材料１６と、熱伝導材料１６の拡がりを規制するシール部材１５が設けられる。蓋部１４は、シール部材１４２、及び、蓋１４１を有する。蓋部１４のシール部材１４２は、熱伝導材料１６の拡がりを、フロントプレート１２に対向する方向に向けて規制する。蓋部１４の蓋１４１は、例えば、ネジ１４３でネジ穴１４７に締め付けることでフレーム１１に固定される。
【0013】
図２は、フレーム１１の構成を示す図である。
フレーム１１は、フロントプレート１２の一方の面を区画し、内部に熱媒体の流路１１３（分配流路１１３ａ、温度調節流路１１３ｂ、集合流路１１３ｃ）を有する。図２において、長破線で示された分配流路１１３ａは、入口部１１５から流入した熱媒体１１４を温度調節流路１１３ｂに分配する。図２において、一点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂは、分配流路１１３ａから分配された熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。温度調節流路１１３ｂは、例えば、ブロック１３から熱媒体１１４へと熱を移動させることで、ブロック１３を冷却する。また、温度調節流路１１３ｂは、例えば、熱媒体１１４からブロック１３へと熱を移動させることで、ブロック１３とフレーム１１間の熱伝導材料１６を加熱してもよい。図２において、二点鎖線で示された集合流路１１３ｃは、温度調節流路１１３ｂを経由した熱媒体１１４を集合させる。また、集合流路１１３ｃは、出口部１１６に通じている。入口部１１５と出口部１１６の間には、循環部１１７及び温度調節部１１８が設けられている。温度調節部１１８は、熱媒体１１４の温度を調節する。具体的には、温度調節部１１８は、熱媒体１１４を冷却及び／又は加熱する。また、温度調節部１１８は、熱伝導材料１６の融点以上となるように熱媒体１１４を加熱する。循環部１１７は、温度を調節された熱媒体１１４を流路１１３内に循環させる。具体的には、循環部１１７は、図中の矢印に示すように、入口部１１５、分配流路１１３ａ、温度調節流路１１３ｂ、集合流路１１３ｃ、出口部１１６、及び、温度調節部１１８へと熱媒体１１４を循環させる。
フレーム１１は、フロントプレート１２の一方の面を区画し、内部に熱媒体の流路１１３（分配流路１１３ａ、温度調節流路１１３ｂ、集合流路１１３ｃ）を有する。図２において、長破線で示された分配流路１１３ａは、入口部１１５から流入した熱媒体１１４を温度調節流路１１３ｂに分配する。図２において、一点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂは、分配流路１１３ａから分配された熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。温度調節流路１１３ｂは、例えば、ブロック１３から熱媒体１１４へと熱を移動させることで、ブロック１３を冷却する。また、温度調節流路１１３ｂは、例えば、熱媒体１１４からブロック１３へと熱を移動させることで、ブロック１３とフレーム１１間の熱伝導材料１６を加熱してもよい。図２において、二点鎖線で示された集合流路１１３ｃは、温度調節流路１１３ｂを経由した熱媒体１１４を集合させる。また、集合流路１１３ｃは、出口部１１６に通じている。入口部１１５と出口部１１６の間には、循環部１１７及び温度調節部１１８が設けられている。温度調節部１１８は、熱媒体１１４の温度を調節する。具体的には、温度調節部１１８は、熱媒体１１４を冷却及び／又は加熱する。また、温度調節部１１８は、熱伝導材料１６の融点以上となるように熱媒体１１４を加熱する。循環部１１７は、温度を調節された熱媒体１１４を流路１１３内に循環させる。具体的には、循環部１１７は、図中の矢印に示すように、入口部１１５、分配流路１１３ａ、温度調節流路１１３ｂ、集合流路１１３ｃ、出口部１１６、及び、温度調節部１１８へと熱媒体１１４を循環させる。
【0014】
図３は、ブロック１３内で発生した熱の熱輸送経路を示す図である。
ブロック１３は、筐体１３１、送信モジュール１３２、及び、ヒートスプレッダ１３３を備える。送信モジュール１３２は、ヒートスプレッダ１３３の＋Ｙ軸方向の面に実装される。送信モジュール１３２は、少なくとも送信機能を備えていれば良く、送受信機能を兼ね備えてもよい。ヒートスプレッダ１３３は、Ｙ軸方向の厚さ及びＺ軸方向の厚さよりも、Ｙ軸方向の厚さが薄い板状の形状を有する。また、ヒートスプレッダ１３３は、高熱伝導性の素材で形成されている。ヒートスプレッダ１３３の素材は、少なくとも、空気よりも伝導性が高ければよい。ヒートスプレッダ１３３の－Ｙ軸方向の面は、筐体１３１の－Ｙ軸方向の面を構成している。また、ヒートスプレッダ１３３の－Ｙ軸方向の面は、熱伝導材料１６、及び／又は、フレーム１１に接触している。このような構成により、送信モジュール１３２で発生した熱は、ヒートスプレッダ１３３、熱伝導材料１６、及び、フレーム１１を介して、フレーム１１内部の熱媒体へと熱輸送、即ち、排熱される。
ブロック１３は、筐体１３１、送信モジュール１３２、及び、ヒートスプレッダ１３３を備える。送信モジュール１３２は、ヒートスプレッダ１３３の＋Ｙ軸方向の面に実装される。送信モジュール１３２は、少なくとも送信機能を備えていれば良く、送受信機能を兼ね備えてもよい。ヒートスプレッダ１３３は、Ｙ軸方向の厚さ及びＺ軸方向の厚さよりも、Ｙ軸方向の厚さが薄い板状の形状を有する。また、ヒートスプレッダ１３３は、高熱伝導性の素材で形成されている。ヒートスプレッダ１３３の素材は、少なくとも、空気よりも伝導性が高ければよい。ヒートスプレッダ１３３の－Ｙ軸方向の面は、筐体１３１の－Ｙ軸方向の面を構成している。また、ヒートスプレッダ１３３の－Ｙ軸方向の面は、熱伝導材料１６、及び／又は、フレーム１１に接触している。このような構成により、送信モジュール１３２で発生した熱は、ヒートスプレッダ１３３、熱伝導材料１６、及び、フレーム１１を介して、フレーム１１内部の熱媒体へと熱輸送、即ち、排熱される。
【0015】
ブロック１３は、１つの送信モジュール１３２だけでなく、複数の送信モジュール１３２を備えていても良い。また、ブロック１３は、送信モジュール１３２だけでなく、給電回路などの電子部品を備えていてもよい。
【0016】
ところで、一般的に、ブロック１３の表面（ヒートスプレッダ１３３の－Ｙ軸方向の面）、及び／又は、フレーム１１の表面には、微細な凹凸がある。この微細な凹凸の隙間に存在する空気の熱伝導率は、ブロック１３及びフレーム１１の熱伝導率よりも小さい。そのため、微細な凹凸の隙間に存在する空気は、ブロック１３から熱媒体へ熱輸送する際の抵抗となる。このような、接触面における熱輸送の抵抗は、接触熱抵抗と呼ばれる。
【0017】
本開示においては、接触熱抵抗を低減するために、流動性を有する状態の熱伝導材料１６をフレーム１１とブロック１３の間に充填する。流動性を有する状態の熱伝導材料１６は、フレーム１１とブロック１３の間の微細な凹凸の隙間に侵入し、微細な凹凸の隙間に存在する空気の量を低減させる。熱伝導材料１６は、空気よりも高い熱伝導率を有し、導電性をする材料である。熱伝導材料１６は、例えば、ガリウム（融点２９．７６度、熱伝導率４０Ｗ／ｍＫ）などの金属材料（以下、低融点金属と称する）である。また、熱伝導材料１６は、例えば、ガリウム、インジウム、スズ、又は、ビスマスを２種類以上組み合わせた合金（融点１００℃未満の合金；以下、低融点合金と称する）であってもよい。即ち、熱伝導材料１６は、融点が１００℃未満である低融点金属、又は、その低融点合金であればよい。このような構成により、ブロック１３及びフレーム１１の間の接触熱抵抗を低減することができる。
【0018】
熱伝導材料１６は、ブロック１３を着脱するときに流動性を有する状態であればよく、着脱するとき以外は流動性を有しない状態、即ち、固体の状態であってもよい。更に、熱伝導材料１６は、ブロック１３を着脱するときに、融解して流動性を有する温度（融点）以上となるまで加熱されてもよい。例えば、温度調節部１１８は、熱伝導材料１６の融点以上となるまで熱媒体１１４を加熱してもよい。そして、循環部１１７は、加熱された熱媒体１１４を、入口部１１５、分配流路１１３ａ、温度調節流路１１３ｂ、集合流路１１３ｃ、及び、出口部１１６へと循環させてもよい。これにより、熱伝導材料１６は、ブロック１３を着脱するときに、流動性を有する状態を維持することができる。その結果、熱伝導材料１６は、フレーム１１とブロック１３の間の微細な凹凸の隙間に侵入しやすくなり、微細な凹凸の隙間に存在する空気の量を低減すること、即ち、ブロック１３及びフレーム１１の間の接触熱抵抗を低減することが可能となる。また、熱伝導材料１６は、フレーム１１とブロック１３を固着しないから、ブロック１３を着脱する際の作業性の低下を抑制することが可能となる。ここで、熱伝導材料１６の融点は、フェーズドアレイアンテナ１の非動作時の保証温度の範囲内であればよい。保証温度の範囲とは、ブロック１３に搭載された電子部品等に悪影響を与えない温度範囲である。保証温度の範囲は、１００℃未満であることが望ましく、設計段階で適宜定められればよい。ここで、熱伝導材料１６は、融点が１００℃未満である低融点金属、又は、その低融点合金であるから、融点まで加熱された状態でフレーム１１とブロック１３の間に充填されたとしても、ブロック１３に搭載された電子部品等に悪影響を与えることがない。
【0019】
図４は、図２に示されたフレーム１１のＹ１方向の断面図である。
図５は、図４に示されたフレーム１１のＺ１方向の断面図である。
図６は、図４に示されたフレーム１１のＸ１方向の断面図である。
フェーズドアレイアンテナ１は、流動性を有する熱伝導材料１６の広がりを規制するシール部材１５Ｌ、１５Ｄ、１５Ｒ（以降、夫々を区別して説明する必要のないときシール部材１５と称する。）を備える。シール部材１５は、横フレーム１１１とブロック１３の間に介在し、横フレーム１１１とブロック１３の間に充填された熱伝導材料１６を囲むように配置される。シール部材１５Ｌ、１５Ｒは、横フレーム１１１と縦フレーム１１２の交差する領域に配置される。また、シール部材１５Ｄは、横フレーム１１１とフロントプレート１２が交差する領域に配置される。このような構成により、シール部材１５は、或る区画に充填された熱伝導材料１６が、或る区画の外に拡がることを規制することが可能となる。即ち、本開示の構成によれば、シール部材１５を備えない場合と比較して、熱伝導材料１６の流出に伴うブロック１３の冷却性能の低下、及び、作業性の低下を抑制することができる。
図５は、図４に示されたフレーム１１のＺ１方向の断面図である。
図６は、図４に示されたフレーム１１のＸ１方向の断面図である。
フェーズドアレイアンテナ１は、流動性を有する熱伝導材料１６の広がりを規制するシール部材１５Ｌ、１５Ｄ、１５Ｒ（以降、夫々を区別して説明する必要のないときシール部材１５と称する。）を備える。シール部材１５は、横フレーム１１１とブロック１３の間に介在し、横フレーム１１１とブロック１３の間に充填された熱伝導材料１６を囲むように配置される。シール部材１５Ｌ、１５Ｒは、横フレーム１１１と縦フレーム１１２の交差する領域に配置される。また、シール部材１５Ｄは、横フレーム１１１とフロントプレート１２が交差する領域に配置される。このような構成により、シール部材１５は、或る区画に充填された熱伝導材料１６が、或る区画の外に拡がることを規制することが可能となる。即ち、本開示の構成によれば、シール部材１５を備えない場合と比較して、熱伝導材料１６の流出に伴うブロック１３の冷却性能の低下、及び、作業性の低下を抑制することができる。
【0020】
図７は、ブロック１３を取り付けた後の、図４に示されたフレーム１１のＸ１方向の断面図である。
蓋部１４の蓋１４１は、Ｘ軸方向の厚さ及びＹ軸方向の厚さよりも、Ｚ軸方向の厚さが薄い板状の形状を有する。また、蓋部１４の蓋１４１は、フレーム１１、ブロック１３、及び、熱伝導材料１６にシール部材１４２を密着させる。蓋部１４のシール部材１４２は、ブロック１３とフレーム１１（横フレーム１１１）間に充填された熱伝導材料１６の拡がりを、フロントプレート１２に対向する方向に向けて規制する。本開示の構成によれば、或る区画に充填された熱伝導材料１６が、或る区画の外に拡がることを規制することが可能となる。即ち、本開示の構成によれば、蓋部１４を備えない場合と比較して、熱伝導材料１６の流出に伴うブロック１３の冷却性能の低下、及び、作業性の低下を抑制することができる。
蓋部１４の蓋１４１は、Ｘ軸方向の厚さ及びＹ軸方向の厚さよりも、Ｚ軸方向の厚さが薄い板状の形状を有する。また、蓋部１４の蓋１４１は、フレーム１１、ブロック１３、及び、熱伝導材料１６にシール部材１４２を密着させる。蓋部１４のシール部材１４２は、ブロック１３とフレーム１１（横フレーム１１１）間に充填された熱伝導材料１６の拡がりを、フロントプレート１２に対向する方向に向けて規制する。本開示の構成によれば、或る区画に充填された熱伝導材料１６が、或る区画の外に拡がることを規制することが可能となる。即ち、本開示の構成によれば、蓋部１４を備えない場合と比較して、熱伝導材料１６の流出に伴うブロック１３の冷却性能の低下、及び、作業性の低下を抑制することができる。
【0021】
図８は、ブロック１３を取り付けた後のフレーム１１のＺ方向を示す図である。
蓋部１４の蓋１４１は、ネジ１４３などの部材を用いてフレーム１１に対して着脱可能に設けられている。本開示の構成によれば、着脱可能に蓋１４１が設けられていない場合と比較して、ブロック１３とフレーム１１の間の熱伝導材料１６を充填、又は、除去しやすくなるという効果を奏する。
蓋部１４の蓋１４１は、ネジ１４３などの部材を用いてフレーム１１に対して着脱可能に設けられている。本開示の構成によれば、着脱可能に蓋１４１が設けられていない場合と比較して、ブロック１３とフレーム１１の間の熱伝導材料１６を充填、又は、除去しやすくなるという効果を奏する。
【0022】
ところで、図８に示された蓋部１４を用いた場合、熱伝導材料１６を充填又は除去する際に、フレーム１１から蓋部１４を取り外す必要があり、作業者が煩わしさを感じることがある。そこで、蓋１４１は、ブロック１３とフレーム１１の間に熱伝導材料１６を充填、又は、除去するための開口１４４を有していてもよい。
【0023】
図９は、開口１４４を有する蓋部１４を示す図である。
開口１４４は、フェーズドアレイアンテナ１の外部と、ブロック１３とフレーム１１間の隙間とを連通する 。更に、開口１４４には、フェーズドアレイアンテナ１の外部に熱伝導材料１６が流出することを規制する規制部材１４５が設けられていてもよい。規制部材１４５は、例えば、逆止弁のように熱伝導材料１６の流れを一方向に規制する部材でもよいし、キャップのように熱伝導材料１６の流れ自体を規制する部材でもよい。また、規制部材１４５は、例えば、内側（ブロック１３側）からの圧力を受けると閉じ、外側からの圧力を受けると開くような機構を有していてもよい。本開示の構成によれば、蓋部１４が開口１４４及び規制部材１４５を有しない場合と比較して、熱伝導材料１６を充填又は除去しやすくなるから、作業性の低下を抑制することができる。
開口１４４は、フェーズドアレイアンテナ１の外部と、ブロック１３とフレーム１１間の隙間とを連通する 。更に、開口１４４には、フェーズドアレイアンテナ１の外部に熱伝導材料１６が流出することを規制する規制部材１４５が設けられていてもよい。規制部材１４５は、例えば、逆止弁のように熱伝導材料１６の流れを一方向に規制する部材でもよいし、キャップのように熱伝導材料１６の流れ自体を規制する部材でもよい。また、規制部材１４５は、例えば、内側（ブロック１３側）からの圧力を受けると閉じ、外側からの圧力を受けると開くような機構を有していてもよい。本開示の構成によれば、蓋部１４が開口１４４及び規制部材１４５を有しない場合と比較して、熱伝導材料１６を充填又は除去しやすくなるから、作業性の低下を抑制することができる。
【0024】
ところで、図８に示された蓋部１４を用いた場合、蓋部１４を着脱する際に、ネジ１４３を締め付けたり、緩めたりする必要があり、作業者が煩わしさを感じることがある。そこで、蓋部１４は、蓋１４１を支持して、フレーム１１に対して開閉可能とするヒンジ１４６を有していても良い。
【0025】
図１０は、ヒンジ１４６を有する蓋部１４を示す図である。
ヒンジ１４６は、蓋部１４の－Ｙ軸方向の端部と、フレーム１１の－Ｚ軸方向の端部を連結する。更に、ヒンジ１４６は、例えば、蓋部１４を－Ｚ軸方向に回動可能にフレーム１１（横フレーム１１１）に設けられている。なお、ヒンジ１４６が固定される箇所は、蓋部１４、及び、フレーム１１のいずれの箇所であっても良く、少なくとも、蓋部１４をフレーム１１に対して回動可能に支持できる箇所であればよい。本開示の構成によれば、蓋部１４がヒンジ１４６を有しない場合と比較して、蓋部１４を着脱する必要がないから、作業性の低下を抑制することができる。
ヒンジ１４６は、蓋部１４の－Ｙ軸方向の端部と、フレーム１１の－Ｚ軸方向の端部を連結する。更に、ヒンジ１４６は、例えば、蓋部１４を－Ｚ軸方向に回動可能にフレーム１１（横フレーム１１１）に設けられている。なお、ヒンジ１４６が固定される箇所は、蓋部１４、及び、フレーム１１のいずれの箇所であっても良く、少なくとも、蓋部１４をフレーム１１に対して回動可能に支持できる箇所であればよい。本開示の構成によれば、蓋部１４がヒンジ１４６を有しない場合と比較して、蓋部１４を着脱する必要がないから、作業性の低下を抑制することができる。
【0026】
次に、ブロック１３をフレーム１１に取り付ける際の工程について説明する。ここで、フロントプレート１２、フレーム１１、及び、ブロック１３は、周知の技術によって、組み立てられたものとして説明は省略する。
【0027】
図１１は、ブロック１３をフレーム１１に取り付ける工程のフロー図である。
横フレーム１１１と縦フレーム１１２の交差する領域、及び、横フレーム１１１とフロントプレート１２が交差する領域（フレーム１１の交差領域）にシール部材１５を設ける（ステップＳＴ１１）。
横フレーム１１１と縦フレーム１１２の交差する領域、及び、横フレーム１１１とフロントプレート１２が交差する領域（フレーム１１の交差領域）にシール部材１５を設ける（ステップＳＴ１１）。
【0028】
フレーム１１で区画された空間にブロック１３を挿入する（ステップＳＴ１２）。ブロック１３は、ステップＳＴ１１で設けられたシール部材１５の＋Ｙ軸方向（上方）に配置される。更に、ブロック１３は、＋Ｙ軸方向に位置するフレーム１１との間にくさび機構などを挿入されることで、－Ｙ軸方向に位置するフレーム１１に押し当てられるように固定されてもよい。
【0029】
ステップＳＴ１２で配置されたブロック１３とフレーム１１の間、且つ、ステップＳＴ１１で配置されたシール部材１５で囲まれた領域に、流動性を有する状態の熱伝導材料１６を注入する（ステップＳＴ１３）。熱伝導材料１６は、例えば、注射器などを用いてブロック１３とフレーム１１の隙間に注入される。ここで、熱伝導材料１６は、融解して流動性を有する温度（融点）以上となるまで加熱されてもよい。更に、温度調節部１１８は、熱伝導材料１６の融点以上となるまで熱媒体１１４を加熱してもよい。そして、循環部１１７は、加熱された熱媒体１１４を、入口部１１５、分配流路１１３ａ、温度調節流路１１３ｂ、集合流路１１３ｃ、及び、出口部１１６へと循環させてもよい。
【0030】
ステップＳＴ１２で配置されたブロック１３、及び、フレーム１１に密着する位置に蓋部１４を配置する（ステップＳＴ１４）。ここで、ステップＳＴ１３とステップＳＴ１４は、工程の順番を入れ替えても良い。この場合、開口１４４を有する蓋部１４を採用し、熱伝導材料１６は、開口１４４から注入してもよい。
【0031】
次に、ブロック１３をフレーム１１から取り外す際の工程の例について説明する。
図１２は、ブロック１３をフレーム１１から取り外す工程のフロー図である。
図１２は、ブロック１３をフレーム１１から取り外す工程のフロー図である。
【0032】
ブロック１３とフレーム１１の間の熱伝導材料１６を、融解して流動性を有する温度（融点）以上となるまで加熱する（ステップＳＴ２１）。ここで、循環部１１７は、温度調節部１１８で熱伝導材料１６の融点以上となるまで加熱された熱媒体１１４を、入口部１１５、分配流路１１３ａ、温度調節流路１１３ｂ、集合流路１１３ｃ、及び、出口部１１６へと循環させてもよい。なお、ブロック１３をフレーム１１から取り外すときに、熱伝導材料１６が流動性を有している場合、ステップＳＴ２１は省略可能である。
【0033】
ブロック１３とフレーム１１の間で溶解した熱伝導材料１６を除去する（ステップＳＴ２２）。熱伝導材料１６の除去は、例えば、フレーム１１から蓋部１４を取り外すことで実施してもよいし、蓋部１４の開口１４４から注射器などで吸い取ることで実施してもよい。
【0034】
フレーム１１で区画された空間から、図１の矢印Ａの反対方向にブロック１３を引き出す（ステップＳＴ２３）。
【0035】
本開示の構成によれば、流動性を有する状態の熱伝導材料１６は、フレーム１１とブロック１３の間の微細な凹凸の隙間に侵入しやすくなるから、熱伝導材料１６が流動性を有さない場合と比較して、微細な凹凸の隙間に存在する空気の量を低減させること、即ち、ブロック１３及びフレーム１１の間の接触熱抵抗を低減することが可能となる。また、流動性を有する状態の熱伝導材料１６は、フレーム１１とブロック１３を固着しないから、熱伝導材料１６が流動性を有さない場合と比較して、ブロック１３を着脱する際の作業性の低下を抑制することが可能となる。
【0036】
・実施の形態２．
実施の形態１においては、温度調節流路１１３ｂは、横フレーム１１１だけに設けられていたが、縦フレーム１１２にも設けられていても良い。
図１３は、フレーム１１ａの構成を示す図である。
フレーム１１ａは、フロントプレート１２の一方の面を区画し、内部に熱媒体１１４の流路１１３（温度調節流路１１３ｂ１，１１３ｂ２、１１３ｂ３）を有する。図１３において、長破線で示された温度調節流路１１３ｂ１は、入口部１１５から流入した熱媒体１１４を温度調節流路１１３ｂ２に分配する。また、温度調節流路１１３ｂ１は、熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。図１３において、一点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂ２は、温度調節流路１１３ｂ１から分配された熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。図１３において、二点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂ３は、熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。また、温度調節流路１１３ｂ３は、温度調節流路１１３ｂ２を経由した熱媒体１１４を集合させる。また、温度調節流路１１３ｂ３は、出口部１１６に通じている。入口部１１５と出口部１１６の間には、循環部１１７及び温度調節部１１８が設けられている。
実施の形態１においては、温度調節流路１１３ｂは、横フレーム１１１だけに設けられていたが、縦フレーム１１２にも設けられていても良い。
図１３は、フレーム１１ａの構成を示す図である。
フレーム１１ａは、フロントプレート１２の一方の面を区画し、内部に熱媒体１１４の流路１１３（温度調節流路１１３ｂ１，１１３ｂ２、１１３ｂ３）を有する。図１３において、長破線で示された温度調節流路１１３ｂ１は、入口部１１５から流入した熱媒体１１４を温度調節流路１１３ｂ２に分配する。また、温度調節流路１１３ｂ１は、熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。図１３において、一点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂ２は、温度調節流路１１３ｂ１から分配された熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。図１３において、二点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂ３は、熱媒体１１４とブロック１３の間で熱交間する。また、温度調節流路１１３ｂ３は、温度調節流路１１３ｂ２を経由した熱媒体１１４を集合させる。また、温度調節流路１１３ｂ３は、出口部１１６に通じている。入口部１１５と出口部１１６の間には、循環部１１７及び温度調節部１１８が設けられている。
【0037】
図１４は、図１３に示されたフレーム１１ａのＹ１方向の断面図である。
図１５は、図１４に示されたフレーム１１ａのＸ１方向の断面図である。
図１６は、図１４に示されたフレーム１１ａのＺ１方向の断面図である。
フェーズドアレイアンテナ１は、流動性を有する熱伝導材料１６の広がりを規制するシール部材１５Ｌ、１５Ｄ、１５Ｒ（以降、夫々を区別して説明する必要のない特はシール部材１５と称する。）を備える。シール部材１５Ｌ、１５Ｒは、短手方向の断面がＬ字状の形状を有する。シール部材１５Ｌ、１５Ｒは、Ｌ字の一辺と他辺の接続部分を横フレーム１１１ａと縦フレーム１１２ａの交差する領域に配置される。そして、シール部材１５Ｌの一辺を構成するシール部材１５Ｌ１は横フレーム１１１ａに、シール部材１５Ｌの他辺を構成するシール部材１５Ｌ２は縦フレーム１１２ａに配置される。同様に、シール部材１５Ｒの一辺を構成するシール部材１５Ｒ１は横フレーム１１１ａに、シール部材１５Ｌの他辺を構成するシール部材１５Ｒ２は縦フレーム１１２ａに配置される。また、シール部材１５Ｄは、シール部材１５ＤＭ、１５ＤＬ、１５ＤＲを有する。シール部材１５ＤＭは、横フレーム１１１ａとフロントプレート１２が交差する領域に配置される。シール部材１５ＤＬ，１５ＤＲは、縦フレーム１１２ａとフロントプレート１２が交差する領域に配置される。シール部材１５は、フレーム１１ａとブロック１３の間に介在し、フレーム１１ａとブロック１３の間に充填された熱伝導材料１６を囲むように配置される。このような構成により、シール部材１５は、或る区画に充填された熱伝導材料１６が、或る区画の外に拡がることを規制することが可能となる。即ち、本実施の形態の構成によれば、シール部材１５を備えない場合と比較して、熱伝導材料１６の流出に伴うブロック１３の冷却性能の低下、及び、作業性の低下を抑制することができる。
図１５は、図１４に示されたフレーム１１ａのＸ１方向の断面図である。
図１６は、図１４に示されたフレーム１１ａのＺ１方向の断面図である。
フェーズドアレイアンテナ１は、流動性を有する熱伝導材料１６の広がりを規制するシール部材１５Ｌ、１５Ｄ、１５Ｒ（以降、夫々を区別して説明する必要のない特はシール部材１５と称する。）を備える。シール部材１５Ｌ、１５Ｒは、短手方向の断面がＬ字状の形状を有する。シール部材１５Ｌ、１５Ｒは、Ｌ字の一辺と他辺の接続部分を横フレーム１１１ａと縦フレーム１１２ａの交差する領域に配置される。そして、シール部材１５Ｌの一辺を構成するシール部材１５Ｌ１は横フレーム１１１ａに、シール部材１５Ｌの他辺を構成するシール部材１５Ｌ２は縦フレーム１１２ａに配置される。同様に、シール部材１５Ｒの一辺を構成するシール部材１５Ｒ１は横フレーム１１１ａに、シール部材１５Ｌの他辺を構成するシール部材１５Ｒ２は縦フレーム１１２ａに配置される。また、シール部材１５Ｄは、シール部材１５ＤＭ、１５ＤＬ、１５ＤＲを有する。シール部材１５ＤＭは、横フレーム１１１ａとフロントプレート１２が交差する領域に配置される。シール部材１５ＤＬ，１５ＤＲは、縦フレーム１１２ａとフロントプレート１２が交差する領域に配置される。シール部材１５は、フレーム１１ａとブロック１３の間に介在し、フレーム１１ａとブロック１３の間に充填された熱伝導材料１６を囲むように配置される。このような構成により、シール部材１５は、或る区画に充填された熱伝導材料１６が、或る区画の外に拡がることを規制することが可能となる。即ち、本実施の形態の構成によれば、シール部材１５を備えない場合と比較して、熱伝導材料１６の流出に伴うブロック１３の冷却性能の低下、及び、作業性の低下を抑制することができる。
【0038】
図１７は、ブロック１３を取り付けた後の、図１４に示されたフレーム１１ａのＺ１方向の断面図である。
本実施の形態においては、接触熱抵抗を低減するために、流動性を有する状態の熱伝導材料１６を横フレーム１１１ａとブロック１３の間だけでなく、縦フレーム１１２ａとブロック１３の間にも充填する。これにより、ブロック１３で発生した熱は、横フレーム１１１ａ内部の熱媒体だけでなく、縦フレーム１１２ａ内部の熱媒体にも熱輸送される。この構成を備えることで、実施の形態１の構成と比較して、より多くの熱媒体に熱輸送することが可能となるから、ブロック内で発生した熱を熱媒体に熱輸送する効率の低下を抑制することが可能となる。
本実施の形態においては、接触熱抵抗を低減するために、流動性を有する状態の熱伝導材料１６を横フレーム１１１ａとブロック１３の間だけでなく、縦フレーム１１２ａとブロック１３の間にも充填する。これにより、ブロック１３で発生した熱は、横フレーム１１１ａ内部の熱媒体だけでなく、縦フレーム１１２ａ内部の熱媒体にも熱輸送される。この構成を備えることで、実施の形態１の構成と比較して、より多くの熱媒体に熱輸送することが可能となるから、ブロック内で発生した熱を熱媒体に熱輸送する効率の低下を抑制することが可能となる。
【0039】
・実施の形態３．
実施の形態１、２においては、一つのブロック１３が、フレーム１１で区画された１つの空間に挿入されることで、フェーズドアレイアンテナ１に取り付けられていた。しかしながら、複数のブロック１３が、フレーム１１で区画された１つの空間に挿入されることで、フェーズドアレイアンテナ１に取り付けられてもよい。
実施の形態１、２においては、一つのブロック１３が、フレーム１１で区画された１つの空間に挿入されることで、フェーズドアレイアンテナ１に取り付けられていた。しかしながら、複数のブロック１３が、フレーム１１で区画された１つの空間に挿入されることで、フェーズドアレイアンテナ１に取り付けられてもよい。
【0040】
図１８は、フレーム１１で区画された１つの空間に２つのブロック１３を取り付けたフレーム１１のＺ方向を示す図である。
ブロック１３は、一点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂにヒートスプレッダ１３３が対向するように配置される。従って、ブロック１３ａは、＋Ｙ軸方向の面にヒートスプレッダ１３３が配置され、ブロック１３ｂは、－Ｙ軸方向の面にヒートスプレッダ１３３が配置される。
ブロック１３は、一点鎖線で示された温度調節流路１１３ｂにヒートスプレッダ１３３が対向するように配置される。従って、ブロック１３ａは、＋Ｙ軸方向の面にヒートスプレッダ１３３が配置され、ブロック１３ｂは、－Ｙ軸方向の面にヒートスプレッダ１３３が配置される。
【0041】
本実施の形態においては、実施の形態１の構成と比較して、ブロック１３で発生した熱をより多くの熱媒体で熱輸送することが可能となるから、ブロック内で発生した熱を熱媒体に熱輸送する効率の低下を抑制することが可能となる。
【0042】
・その他の応用例
実施の形態１、２においては、ブロック１３とフレーム１１との間にシール部材１５を配置した。これにより、ブロック１３で発生した熱を熱輸送する距離が、シール部材１５の厚みの分だけ増加し、増加分だけ熱輸送する効率が低下した。そこで、熱輸送効率の低下を抑制するために、シール部材１５と接触するブロック１３の面に、シール部材１５の厚み未満の高さ及びシール部材１５の幅と同じ幅分だけ凹ませた凹部を設けても良い。このような構成により、ブロック１３で発生した熱を熱輸送する距離が、凹部の高さ分だけ短くなるから、その分だけ熱輸送する効率の低下を抑制することが可能となる。
実施の形態１、２においては、ブロック１３とフレーム１１との間にシール部材１５を配置した。これにより、ブロック１３で発生した熱を熱輸送する距離が、シール部材１５の厚みの分だけ増加し、増加分だけ熱輸送する効率が低下した。そこで、熱輸送効率の低下を抑制するために、シール部材１５と接触するブロック１３の面に、シール部材１５の厚み未満の高さ及びシール部材１５の幅と同じ幅分だけ凹ませた凹部を設けても良い。このような構成により、ブロック１３で発生した熱を熱輸送する距離が、凹部の高さ分だけ短くなるから、その分だけ熱輸送する効率の低下を抑制することが可能となる。
【0043】
実施の形態１、２においては、フレーム１１で区画された空間にブロック１３を挿入する際に、フレーム１１から蓋部１４を取り外す又は回動させる必要があり、作業者が煩わしさを感じることがある。そこで、フレーム１１で区画された空間のＹ軸方向の高さＨ１を、ブロック１３のＹ軸方向の高さＨ２と、蓋部１４のＹ軸方向の高さＨ３の合計よりも高くなるように構成してもよい（Ｈ１＞Ｈ２＋Ｈ３）。このような構成により、空間の＋Ｙ軸方向に配置されたフレーム１１と蓋部１４の間からブロック１３を挿入することが可能となるから、作業者が煩わしさを低減することが可能となる。また、空間の－Ｙ軸方向に配置されたフレーム１１と蓋部１４を一体構造とすることで、フェーズドアレイアンテナ１の構造を簡略化することが可能になる。
【0044】
上記では、フェーズドアレイアンテナを用いた場合について説明したが、これに限定されることはなく、実装された電子部品の冷却のために熱媒体が供給される電子機器に適用しても良い。また、熱媒体は液体でも、気体であっても良い。
【0045】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【0046】
１ フェーズドアレイアンテナ、１１ フレーム、１１１ 横フレーム、１１２ 縦フレーム、１１４ 熱媒体、１１３ 流路、１２ フロントプレート、１３ ブロック、１３１ 筐体、１３２ 送信モジュール、１３３ ヒートスプレッダ、１４ 蓋部、１４１ 蓋、１４４ 開口、１４２ シール部材、１４３ ネジ、１４４ 開口、１４５ 規制部材、１４７ ネジ穴、１５ シール部材、１６ 熱伝導材料。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】