特開 2024-140561 熱拡散デバイス、電子機器及び熱拡散デバイス用のウィック

(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】P2024140561

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】熱拡散デバイス、電子機器及び熱拡散デバイス用のウィック

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/04 20060101AFI20241003BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20241003BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241003BHJP

   H01L 23/427 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F28D15/04 A

F28D15/02 L

F28D15/02 101H

H05K7/20 Q

H01L23/46 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051748

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(71)【出願人】

【識別番号】000139687

【氏名又は名称】株式会社安永

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】沼本 竜宏

(72)【発明者】

【氏名】森上 誠士

(72)【発明者】

【氏名】吉永 利行

(72)【発明者】

【氏名】松本 英二

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA03

5E322AA06

5E322AA11

5E322DC02

5F136CC14

(57)【要約】

【課題】熱輸送量の大きい熱拡散デバイスを提供する。
【解決手段】熱拡散デバイスの一実施形態であるベーパーチャンバー１は、厚さ方向Ｚに対向する第１内面１１ａ及び第２内面１２ａを有し、かつ、内部空間が設けられた筐体１０と、筐体１０の内部空間に封入された作動媒体２０と、筐体１０の内部空間に配置されたシート状のウィック３０と、を備える。ウィック３０は、厚さ方向Ｚに貫通する第１貫通孔６１と、厚さ方向Ｚに貫通する第２貫通孔６２と、を含む。第１貫通孔６１の周縁には、第１内面１１ａに近接する方向に突出する第１凸部７１が設けられている。第２貫通孔６２の周縁には、第２内面１２ａに近接する方向に突出する第２凸部７２が設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

厚さ方向に対向する第１内面及び第２内面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、
前記筐体の前記内部空間に封入された作動媒体と、
前記筐体の前記内部空間に配置されたシート状のウィックと、を備え、
前記ウィックは、前記厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、前記厚さ方向に貫通する第２貫通孔と、を含み、
前記第１貫通孔の周縁には、前記第１内面に近接する方向に突出する第１凸部が設けられており、
前記第２貫通孔の周縁には、前記第２内面に近接する方向に突出する第２凸部が設けられている、熱拡散デバイス。

【請求項2】

前記第１凸部の先端に向かって、前記第１凸部の外壁間の距離が狭くなる、請求項１に記載の熱拡散デバイス。

【請求項3】

前記第２凸部の先端に向かって、前記第２凸部の外壁間の距離が狭くなる、請求項２に記載の熱拡散デバイス。

【請求項4】

前記ウィックは、複数の前記第１貫通孔を含み、隣り合う前記第１貫通孔の中心間距離が一定である、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。

【請求項5】

前記ウィックは、複数の前記第２貫通孔を含み、隣り合う前記第２貫通孔の中心間距離が一定である、請求項４に記載の熱拡散デバイス。

【請求項6】

前記ウィックは、複数の前記第１貫通孔と複数の前記第２貫通孔とを含み、隣り合う前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との中心間距離が一定である、請求項５に記載の熱拡散デバイス。

【請求項7】

前記厚さ方向において、前記ウィックと前記第１内面との間の距離は、前記ウィックと前記第２内面との間の距離よりも小さい、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。

【請求項8】

前記第１凸部の高さが、前記第２凸部の高さと同等である、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。

【請求項9】

前記第１凸部の高さ及び前記第２凸部の高さのうち少なくとも一方の高さが、前記ウィックの導体厚さよりも大きい、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。

【請求項10】

前記第１凸部の高さが前記ウィックの導体厚さよりも大きく、かつ、前記第２凸部の高さが前記ウィックの導体厚さよりも大きい、請求項９に記載の熱拡散デバイス。

【請求項11】

請求項１～３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイスを備える、電子機器。

【請求項12】

厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、前記厚さ方向に貫通する第２貫通孔と、を含む、シート状のウィックであって、
前記第１貫通孔の周縁には、前記厚さ方向の一方向に突出する第１凸部が設けられており、
前記第２貫通孔の周縁には、前記厚さ方向の逆方向に突出する第２凸部が設けられている、熱拡散デバイス用のウィック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱拡散デバイス、電子機器及び熱拡散デバイス用のウィックに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、素子の高集積化及び高性能化による発熱量が増加している。また、製品の小型化が進むことで、発熱密度が増加するため、放熱対策が重要となっている。この状況はスマートフォン及びタブレット等のモバイル端末の分野において特に顕著である。熱対策部材としては、グラファイトシート等が用いられることが多いが、その熱輸送量は充分ではないため、様々な熱対策部材の使用が検討されている。中でも、非常に効果的に熱を拡散させることが可能である熱拡散デバイスとして、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバーの使用の検討が進んでいる。

【0003】

ベーパーチャンバーは、筐体の内部に、作動媒体（作動液ともいう）と、毛細管力によって作動媒体を輸送するウィックとが封入された構造を有する。作動媒体は、電子部品等の発熱素子からの熱を吸収する蒸発部において発熱素子からの熱を吸収してベーパーチャンバー内で蒸発した後、ベーパーチャンバー内を移動し、冷却されて液相に戻る。液相に戻った作動媒体は、ウィックの毛細管力によって再び発熱素子側の蒸発部に移動し、発熱素子を冷却する。これを繰り返すことにより、ベーパーチャンバーは外部動力を有することなく自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。

【0004】

特許文献１には、外縁部で接合された対向する上部筐体シートと下部筐体シートとを含み、内部空間を有する筐体と、上記内部空間に封入された作動液と、上記下部筐体シートのうち上記内部空間に配置され、上記作動液の流路を構成するマイクロチャネルと、上記筐体の上記内部空間に配置され、上記マイクロチャネルに接触して配置されたシート状のウィックと、を備え、上記ウィックと上記マイクロチャネルの接触面積は、上記内部空間を平面視した面積に対して５％～４０％である、ベーパーチャンバーが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２１／２２９９６１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載のべーパーチャンバーでは、筐体の内部空間で熱を放出して液体に戻った作動液は、ウィックの孔による毛細管力により、マイクロチャネルを移動して、再び熱源の近くに運ばれる。しかしながら、筐体の内部空間に配置されるウィックと、下部筐体シートに形成されたマイクロチャネルの凸状部との密着が充分でない場合には、液体の作動媒体が熱源の近くに輸送されにくくなってしまうため、ベーパーチャンバーの最大熱輸送量が低下してしまうおそれがある。

【0007】

なお、上記の問題は、ベーパーチャンバーに限らず、ベーパーチャンバーと同様の構成によって熱を拡散させることが可能な熱拡散デバイスに共通する問題である。

【0008】

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、熱輸送量の大きい熱拡散デバイスを提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記熱拡散デバイスを備える電子機器及び上記熱拡散デバイス用のウィックを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の熱拡散デバイスは、厚さ方向に対向する第１内面及び第２内面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、上記筐体の上記内部空間に封入された作動媒体と、上記筐体の上記内部空間に配置されたシート状のウィックと、を備える。上記ウィックは、上記厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、上記厚さ方向に貫通する第２貫通孔と、を含む。上記第１貫通孔の周縁には、上記第１内面に近接する方向に突出する第１凸部が設けられている。上記第２貫通孔の周縁には、上記第２内面に近接する方向に突出する第２凸部が設けられている。

【0010】

本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスを備える。

【0011】

本発明の熱拡散デバイス用のウィックは、厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、上記厚さ方向に貫通する第２貫通孔と、を含む、シート状のウィックである。上記第１貫通孔の周縁には、上記厚さ方向の一方向に突出する第１凸部が設けられている。上記第２貫通孔の周縁には、上記厚さ方向の逆方向に突出する第２凸部が設けられている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、熱輸送量の大きい熱拡散デバイスを提供することができる。さらに、本発明によれば、上記熱拡散デバイスを備える電子機器及び上記熱拡散デバイス用のウィックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、本発明の第１実施形態に係る熱拡散デバイスを構成するウィックの一例を模式的に示す斜視図である。

【図4】図４は、図３に示すウィックの平面図である。

【図5】図５は、図４に示すウィックのＡ－Ａ線断面図である。

【図6】図６は、図４に示すウィックのＢ－Ｂ線断面図である。

【図7】図７は、図２とは異なる位置での熱拡散デバイスの一例を模式的に示す断面図である。

【図8】図８は、第１凸部の形状の一例を模式的に示す断面図である。

【図9】図９は、第１凸部の形状の別の一例を模式的に示す断面図である。

【図10】図１０は、本発明の第２実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。

【図11】図１１は、本発明の第２実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す断面図である。

【0014】

以下、本発明の熱拡散デバイスについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

【0015】

本発明の熱拡散デバイスは、例えば、面状のベーパーチャンバーでもよく、管状のヒートパイプでもよい。

【0016】

なお、以下において説明する熱拡散デバイス用のウィックもまた、本発明の１つである。

【0017】

以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。

【0018】

以下の説明において、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の熱拡散デバイス」という。

【0019】

以下に示す図面は模式図であり、その寸法、縦横比の縮尺等は実際の製品と異なる場合がある。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0020】

本明細書において、要素間の関係性を示す用語（例えば「垂直」、「平行」、「直交」等）及び要素の形状を示す用語は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。また、本明細書において、「同等」又は「一定」とは、完全に同等又は一定である場合のみを意味する表現ではなく、実質的に同等又は一定である場合、例えば、数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

【0021】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１に示す熱拡散デバイスのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図の一例である。

【0022】

図１及び図２に示すベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）１は、気密状態に密閉された中空の筐体１０を備える。筐体１０は、厚さ方向Ｚに対向する第１内面１１ａ及び第２内面１２ａを有する。筐体１０には、内部空間が設けられている。ベーパーチャンバー１は、さらに、筐体１０の内部空間に封入された作動媒体２０と、筐体１０の内部空間に配置されたシート状のウィック３０と、を備える。ベーパーチャンバー１は、筐体１０の内部空間に配置された支柱４０をさらに備えてもよい。

【0023】

筐体１０には、封入した作動媒体２０を蒸発させる蒸発部が設定される。図１に示すように、筐体１０の外面には、発熱素子である熱源（ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅ）ＨＳが配置される。熱源ＨＳとしては、電子機器の電子部品、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）等が挙げられる。筐体１０の内部空間のうち、熱源ＨＳの近傍であって熱源ＨＳによって加熱される部分が、蒸発部に相当する。

【0024】

ベーパーチャンバー１は、全体として面状であることが好ましい。すなわち、筐体１０は、全体として面状であることが好ましい。ここで、「面状」とは、板状及びシート状を包含し、幅方向Ｘの寸法（以下、幅という）及び長さ方向Ｙの寸法（以下、長さという）が厚さ方向Ｚの寸法（以下、厚さ又は高さという）に対して相当に大きい形状、例えば幅及び長さが、厚さの１０倍以上、好ましくは１００倍以上である形状を意味する。

【0025】

ベーパーチャンバー１の大きさ、すなわち、筐体１０の大きさは、特に限定されない。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、用途に応じて適宜設定することができる。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、各々、例えば、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下又は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0026】

筐体１０は、外縁部が接合された対向する第１シート１１及び第２シート１２から構成されることが好ましい。

【0027】

筐体１０が第１シート１１及び第２シート１２から構成される場合、第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、ベーパーチャンバー等の熱拡散デバイスとして用いるのに適した特性、例えば熱伝導性、強度、柔軟性、可撓性等を有するものであれば、特に限定されない。第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、好ましくは金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、又はそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅である。第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、同じであってもよく、異なっていてもよいが、好ましくは同じである。

【0028】

筐体１０が第１シート１１及び第２シート１２から構成される場合、第１シート１１及び第２シート１２は、これらの外縁部において互いに接合される。かかる接合の方法は、特に限定されないが、例えば、レーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、ＴＩＧ溶接（タングステン－不活性ガス溶接）、超音波接合又は樹脂封止を用いることができ、好ましくはレーザー溶接、抵抗溶接又はロウ接を用いることができる。

【0029】

第１シート１１及び第２シート１２の厚さは、特に限定されないが、各々、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下である。第１シート１１及び第２シート１２の厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第１シート１１及び第２シート１２の各シートの厚さは、全体にわたって同じであってもよく、一部が薄くてもよい。

【0030】

第１シート１１及び第２シート１２の形状は、特に限定されない。例えば、第１シート１１及び第２シート１２は、各々、外縁部が外縁部以外の部分よりも厚い形状であってもよい。

【0031】

ベーパーチャンバー１全体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下である。筐体１０の内部空間の高さは特に限定されないが、好ましくは３０μｍ以上４００μｍ以下である。

【0032】

厚さ方向Ｚから見た筐体１０の平面形状は特に限定されず、例えば、三角形又は矩形等の多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状等が挙げられる。また、筐体１０の平面形状は、Ｌ字型、Ｃ字型（コの字型）、階段型等であってもよい。また、筐体１０は貫通口を有してもよい。筐体１０の平面形状は、ベーパーチャンバー等の熱拡散デバイスの用途、熱拡散デバイスの組み入れ箇所の形状、近傍に存在する他の部品に応じた形状であってもよい。

【0033】

作動媒体２０は、筐体１０内の環境下において気－液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、例えば、水、アルコール類、代替フロン等を用いることができる。例えば、作動媒体２０は水性化合物であり、好ましくは水である。

【0034】

ウィック３０は、毛細管力により作動媒体２０を移動させることができる毛細管構造を有する。

【0035】

ウィック３０を構成する材料は、特に限定されないが、好ましくは金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、又はそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅である。ウィック３０を構成する材料は、筐体１０を構成する材料と同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0036】

ウィック３０の大きさ及び形状は、シート状であれば特に限定されないが、例えば、筐体１０の内部空間において連続してウィック３０が配置されていることが好ましい。厚さ方向Ｚから見て、筐体１０の内部空間の全体にウィック３０が配置されていてもよく、厚さ方向Ｚから見て、筐体１０の内部空間の一部にウィック３０が配置されていてもよい。

【0037】

図２に示すように、筐体１０の内部空間には、第２内面１２ａに接する支柱４０が配置されていてもよい。筐体１０の内部空間に支柱４０を配置することによって筐体１０及びウィック３０を支持することが可能である。

【0038】

支柱４０を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂、金属、セラミックス、又はそれらの混合物、積層物等が挙げられる。また、支柱４０は、図２に示すように、筐体１０と一体であってもよく、例えば、筐体１０の第２内面１２ａをエッチング加工すること等により形成されていてもよい。

【0039】

支柱４０の形状は、筐体１０及びウィック３０を支持できる形状であれば特に限定されないが、支柱４０の高さ方向に垂直な断面の形状としては、例えば、矩形等の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。

【0040】

支柱４０は、図２に示すように、筐体１０の第２内面１２ａからウィック３０に向かって幅が狭くなるテーパー形状を有してもよい。これにより、ウィック３０側では支柱４０の間の流路を広くすることができる。

【0041】

図３は、本発明の第１実施形態に係る熱拡散デバイスを構成するウィックの一例を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示すウィックの平面図である。

【0042】

シート状のウィック３０は、厚さ方向Ｚに貫通する第１貫通孔６１と、厚さ方向Ｚに貫通する第２貫通孔６２と、を含む。

【0043】

第１貫通孔６１及び第２貫通孔６２は、例えば、ウィック３０を構成する金属箔に対して、プレス加工による打ち抜きを行うことによって形成することができる。

【0044】

第１貫通孔６１内及び第２貫通孔６２内において、作動媒体２０は、毛細管現象により移動することができる。第１貫通孔６１及び第２貫通孔６２の形状は特に限定されないが、厚さ方向Ｚに垂直な面での断面が円形又は楕円形であることが好ましい。第１貫通孔６１の形状と第２貫通孔６２の形状とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0045】

図５は、図４に示すウィックのＡ－Ａ線断面図である。

【0046】

図５に示すように、第１貫通孔６１の周縁には、厚さ方向の一方向（図５では厚さ方向Ｚの負方向）に突出する第１凸部７１が設けられている。図２に示す例では、ベーパーチャンバー１において、第１凸部７１は、第１内面１１ａに近接する方向に突出している。

【0047】

第１貫通孔６１の周縁に第１凸部７１が設けられていることにより、図２に示すベーパーチャンバー１においては、ウィック３０と筐体１０の第１内面１１ａとの間に、液体の作動媒体２０が移動する液体流路が構成される。

【0048】

特許文献１とは異なり、第１凸部７１がウィック３０と一体的に構成されていることにより、ウィック３０との密着性が低下することがない。そのため、特許文献１に比べて最大熱輸送量を向上させることができる。さらに、第１凸部７１により液体流路を形成することができるため、特許文献１のように筐体１０の第１内面１１ａを加工してマイクロチャネルを形成することが必ずしも必要でなくなる。

【0049】

第１凸部７１は、筐体１０の第１内面１１ａに接していてもよく、接していなくてもよい。第１凸部７１が第１内面１１ａに接している場合、第１凸部７１は、第１内面１１ａに接合されていてもよく、接合されていなくてもよい。

【0050】

ウィック３０は、第１凸部７１が周縁に設けられている第１貫通孔６１を少なくとも１つ含んでいればよい。第１凸部７１は、第１貫通孔６１の周縁の一部にのみ設けられていてもよいが、第１貫通孔６１の周縁の全体に設けられていることが好ましい。

【0051】

図６は、図４に示すウィックのＢ－Ｂ線断面図である。図７は、図２とは異なる位置での熱拡散デバイスの一例を模式的に示す断面図である。

【0052】

図６に示すように、第２貫通孔６２の周縁には、厚さ方向の逆方向（図６では厚さ方向Ｚの正方向）に突出する第２凸部７２が設けられている。図７に示す例では、ベーパーチャンバー１において、第２凸部７２は、第２内面１２ａに近接する方向に突出している。

【0053】

図７に示すベーパーチャンバー１においては、ウィック３０と筐体１０の第２内面１２ａとの間に、作動媒体２０の蒸気が移動する蒸気空間が構成される。このとき、第２凸部７２が周縁に設けられている第２貫通孔６２によって、気化された作動媒体２０を効率良く蒸気空間に移動させることができる。

【0054】

充分な蒸気空間を確保しながら液体流路を形成する観点からは、図２及び図７に示すように、厚さ方向Ｚにおいて、ウィック３０と第１内面１１ａとの間の距離は、ウィック３０と第２内面１２ａとの間の距離よりも小さいことが好ましい。

【0055】

筐体１０の内部空間に支柱４０が配置されている場合、第２凸部７２は、支柱４０と接していてもよく、接していなくてもよい。第２凸部７２が支柱４０と接している場合、第２凸部７２は、支柱４０に接合されていてもよく、接合されていなくてもよい。

【0056】

図７に示すように、第２凸部７２が支柱４０と接していると、ウィック３０と支柱４０との間に空間（図７においてＰで示す領域）が存在することになる。この空間Ｐは作動媒体２０の蒸気が移動する蒸気流路として利用できるため、第２凸部７２が設けられていない場合と比べて、ベーパーチャンバー１の熱輸送量を大きくすることができる。

【0057】

ウィック３０は、第２凸部７２が周縁に設けられている第２貫通孔６２を少なくとも１つ含んでいればよい。第２凸部７２は、第２貫通孔６２の周縁の一部にのみ設けられていてもよいが、第２貫通孔６２の周縁の全体に設けられていることが好ましい。

【0058】

第１凸部７１及び第２凸部７２は、例えば、ウィック３０を構成する金属箔に対して、プレス加工による打ち抜きを行うことによって形成することができる。その場合、第１凸部７１は、第１貫通孔６１と同時に形成されてもよく、第１貫通孔６１とは別に形成されてもよい。同様に、第２凸部７２は、第２貫通孔６２と同時に形成されてもよく、第２貫通孔６２とは別に形成されてもよい。プレス加工による打ち抜きにおいて、打ち抜きの深さ等を適宜調整することによって、第１凸部７１及び第２凸部７２の形状等を調整することができる。なお、打ち抜きの深さとは、例えば、パンチによって打ち抜きを行う際に、打ち抜き方向にどの程度までパンチを押し込むかを意味する。

【0059】

第１凸部７１の形状は特に限定されない。

【0060】

図８は、第１凸部の形状の一例を模式的に示す断面図である。

【0061】

図８に示すように、第１凸部７１の先端に向かって（図８では下側に向かって）、第１凸部７１の外壁間の距離が狭くなってもよい。すなわち、第１凸部７１は、テーパー形状を有してもよい。この場合、第１凸部７１は、厚さ方向に沿う断面において、第１凸部７１の先端側（図８では下側）に凸な形状であってもよく、第１凸部７１の基端側（図８では上側）に凸な形状であってもよい。

【0062】

図９は、第１凸部の形状の別の一例を模式的に示す断面図である。

【0063】

図９に示すように、第１凸部７１は、第１貫通孔６１を狭める蓋部を先端に有してもよい。

【0064】

第１凸部７１がテーパー形状を有する場合、図２に示す例において、筐体１０の第１内面１１ａに近接する方向に向かって、第１凸部７１の外壁間の距離が狭くなっていると、液体流路の圧力損失を低減できる。

【0065】

図示しないが、第１凸部７１の先端に向かって、第１凸部７１の外壁間の距離が広くなってもよい。すなわち、第１凸部７１は、逆テーパー形状を有してもよい。この場合、第１凸部７１は、厚さ方向に沿う断面において、第１凸部７１の先端側に凸な形状であってもよく、第１凸部７１の基端側に凸な形状であってもよい。第１凸部７１は、第１貫通孔６１を狭める蓋部を先端に有してもよい。

【0066】

あるいは、第１凸部７１の先端に向かって、第１凸部７１の外壁間の距離が一定であってもよい。この場合、第１凸部７１は、第１貫通孔６１を狭める蓋部を先端に有してもよい。

【0067】

同様に、第２凸部７２の形状は特に限定されない。

【0068】

例えば、第２凸部７２の先端に向かって、第２凸部７２の外壁間の距離が狭くなってもよい。すなわち、第２凸部７２は、テーパー形状を有してもよい。この場合、第２凸部７２は、厚さ方向に沿う断面において、第２凸部７２の先端側に凸な形状であってもよく、第２凸部７２の基端側に凸な形状であってもよい。第２凸部７２は、第２貫通孔６２を狭める蓋部を先端に有してもよい。

【0069】

第２凸部７２がテーパー形状を有する場合、図７に示す例において、筐体１０の第２内面１２ａに近接する方向に向かって、第２凸部７２の外壁間の距離が狭くなっていると、蒸気流路の圧力損失を低減できる。

【0070】

また、第２凸部７２の先端に向かって、第２凸部７２の外壁間の距離が広くなってもよい。すなわち、第２凸部７２は、逆テーパー形状を有してもよい。この場合、第２凸部７２は、厚さ方向に沿う断面において、第２凸部７２の先端側に凸な形状であってもよく、第２凸部７２の基端側に凸な形状であってもよい。第２凸部７２は、第２貫通孔６２を狭める蓋部を先端に有してもよい。

【0071】

あるいは、第２凸部７２の先端に向かって、第２凸部７２の外壁間の距離が一定であってもよい。この場合、第２凸部７２は、第２貫通孔６２を狭める蓋部を先端に有してもよい。

【0072】

第１凸部７１が周縁に設けられている第１貫通孔６１の径は、特に限定されないが、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下である。なお、厚さ方向Ｚで第１貫通孔６１の径が異なる場合には、最も小さい部分の径を第１貫通孔６１の径と定義する。

【0073】

第２凸部７２が周縁に設けられている第２貫通孔６２の径は、特に限定されないが、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下である。なお、厚さ方向Ｚで第２貫通孔６２の径が異なる場合には、最も小さい部分の径を第２貫通孔６２の径と定義する。

【0074】

第１貫通孔６１の径と第２貫通孔６２の径とは、同じであってもよく、異なっていてもよいが、第１貫通孔６１の径と第２貫通孔６２の径とが同じであることが好ましい。

【0075】

図４等に示すように、ウィック３０は、複数の第１貫通孔６１を含むことが好ましい。その場合、第１貫通孔６１の形状、径等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0076】

第１貫通孔６１の配置は特に限定されないが、好ましくは所定の領域において均等に、より好ましくは全体にわたって均等に、例えば隣り合う第１貫通孔６１の中心間距離（ピッチ）が一定となるように配置される。

【0077】

隣り合う第１貫通孔６１の中心間距離が一定であると、厚さ方向Ｚから見た面において、液体の作動媒体２０を均一にいきわたらせることができる。そのため、ベーパーチャンバー１の特性を均一とすることができる。

【0078】

隣り合う第１貫通孔６１の中心間距離は、特に限定されないが、例えば、３０μｍ以上１５０μｍ以下である。

【0079】

図４等に示すように、ウィック３０は、複数の第２貫通孔６２を含むことが好ましい。その場合、第２貫通孔６２の形状、径等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0080】

第２貫通孔６２の配置は特に限定されないが、好ましくは所定の領域において均等に、より好ましくは全体にわたって均等に、例えば隣り合う第２貫通孔６２の中心間距離（ピッチ）が一定となるように配置される。

【0081】

隣り合う第２貫通孔６２の中心間距離が一定であると、厚さ方向Ｚから見た面において、作動媒体２０の蒸気を均一にいきわたらせることができる。そのため、ベーパーチャンバー１の特性を均一とすることができる。

【0082】

隣り合う第２貫通孔６２の中心間距離は、特に限定されないが、例えば、３０μｍ以上１５０μｍ以下である。

【0083】

ウィック３０は、複数の第１貫通孔６１と複数の第２貫通孔６２とを含むことが好ましい。第１貫通孔６１の配置及び第２貫通孔６２の配置は特に限定されないが、隣り合う第１貫通孔６１と第２貫通孔６２との中心間距離が一定であることが好ましい。

【0084】

隣り合う第１貫通孔６１と第２貫通孔６２との中心間距離が一定であると、ウィック３０の反りを抑制することができる。

【0085】

隣り合う第１貫通孔６１と第２貫通孔６２との中心間距離は、特に限定されないが、例えば、２０μｍ以上１００μｍ以下である。

【0086】

第１凸部７１の高さ（図５中、ｔ_１で示す長さ）は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

【0087】

第２凸部７２の高さ（図６中、ｔ_２で示す長さ）は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

【0088】

第１凸部７１の高さｔ_１は、第２凸部７２の高さｔ_２と同等であることが好ましい。この場合、ウィック３０を厚さ方向Ｚに反転した場合でもウィック３０の形状が変わらないため、筐体１０の内部空間にウィック３０を配置する際に使いやすい。

【0089】

また、第１凸部７１の高さｔ_１及び第２凸部７２の高さｔ_２のうち少なくとも一方の高さが、ウィック３０の導体厚さ（図５及び図６中、ｔ_０で示す長さ）よりも大きいことが好ましい。特に、第１凸部７１の高さｔ_１がウィック３０の導体厚さｔ_０よりも大きく、かつ、第２凸部７２の高さｔ_２がウィック３０の導体厚さｔ_０よりも大きいことが好ましい。

【0090】

第１凸部７１の高さｔ_１がウィック３０の導体厚さｔ_０よりも大きいと、第１凸部７１が充分に高くなるため、液体流路が形成されやすくなる。一方、第２凸部７２の高さｔ_２がウィック３０の導体厚さｔ_０よりも大きいと、第２凸部７２が充分に高くなるため、蒸気流路が形成されやすくなる。

【0091】

なお、ウィック３０の導体厚さｔ_０とは、ウィック３０の導体部分の肉厚を意味する。導体部分の肉厚がシート内で一定でない場合には、最大部分の厚さをウィック３０の導体厚さｔ_０と定義する。ウィック３０の導体厚さｔ_０は、特に限定されないが、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下である。

【0092】

ウィック３０が複数の第１貫通孔６１を含む場合、第１凸部７１の形状、高さ等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0093】

ウィック３０が複数の第２貫通孔６２を含む場合、第２凸部７２の形状、高さ等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0094】

ウィック３０は、第１凸部７１が周縁に設けられている第１貫通孔６１と、第２凸部７２が周縁に設けられている第２貫通孔６２とに加えて、第１凸部７１及び第２凸部７２が設けられていない第３貫通孔をさらに含んでもよい。

【0095】

筐体１０の内部空間に支柱４０が配置されている場合、支柱４０の高さは、例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下である。

【0096】

図２又は図７に示す断面において、支柱４０の幅は、筐体１０の変形を抑制できる強度を与えるものであれば特に限定されないが、支柱４０のウィック３０側の端部の高さ方向に垂直な断面の円相当径は、例えば１００μｍ以上２０００μｍ以下であり、好ましくは３００μｍ以上１０００μｍ以下である。支柱４０の円相当径を大きくすることにより、筐体１０の変形をより抑制することができる。一方、支柱４０の円相当径を小さくすることにより、作動媒体２０の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。

【0097】

筐体１０の内部空間に複数の支柱４０が配置されている場合、支柱４０の形状、高さ等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0098】

支柱４０の配置は特に限定されないが、好ましくは所定の領域において均等に、より好ましくは全体にわたって均等に、例えば隣り合う支柱４０の中心間距離（ピッチ）が一定となるように配置される。支柱４０を均等に配置することにより、ベーパーチャンバー等の熱拡散デバイスの全体にわたって均一な強度を確保することができる。支柱４０の中心間距離は、例えば１００μｍ以上１００００μｍ以下である。

【0099】

［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係る熱拡散デバイスの一例を模式的に示す断面図である。なお、図１１は、図１０に示す熱拡散デバイスのＸＩ－ＸＩ線に沿った断面図の一例である。

【0100】

図１０及び図１１に示す熱拡散デバイス２のように、筐体１０の内部空間に支柱が配置されていなくてもよい。

【0101】

熱拡散デバイス２は、全体として面状であってもよく、管状であってもよい。すなわち、筐体１０は、全体として面状であってもよく、管状であってもよい。ここで、「管状」とは、幅もしくは長さのどちらか一方が、厚さの１０倍以上である形状を意味する。熱拡散デバイス２が全体として管状である場合、筒の形状は特に限定されず、例えば、角筒状、円筒状、楕円筒状等の形状が挙げられる。

【0102】

［その他の実施形態］
本発明の熱拡散デバイスは、上記実施形態に限定されるものではなく、熱拡散デバイスの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

【0103】

本発明の熱拡散デバイスにおいて、筐体は、１個の蒸発部を有してもよく、複数の蒸発部を有してもよい。すなわち、筐体の外壁面には、１個の熱源が配置されてもよく、複数の熱源が配置されてもよい。

【0104】

本発明の熱拡散デバイスにおいて、筐体が第１シート及び第２シートから構成される場合、第１シートと第２シートとは、端部が一致するように重なっていてもよいし、端部がずれて重なっていてもよい。

【0105】

本発明の熱拡散デバイスにおいて、筐体が第１シート及び第２シートから構成される場合、第１シートを構成する材料と、第２シートを構成する材料とは異なっていてもよい。例えば、強度の高い材料を第１シートに用いることにより、筐体にかかる応力を分散させることができる。また、両者の材料を異なるものとすることにより、一方のシートで一の機能を得、他方のシートで他の機能を得ることができる。上記の機能としては、特に限定されないが、例えば、熱伝導機能、電磁波シールド機能等が挙げられる。

【0106】

本発明の熱拡散デバイスは、放熱を目的として電子機器に搭載され得る。したがって、本発明の熱拡散デバイスを備える電子機器も本発明の１つである。本発明の電子機器としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、ゲーム機器、ウェアラブルデバイス等が挙げられる。本発明の熱拡散デバイスは上記のとおり、外部動力を必要とせず自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。そのため、本発明の熱拡散デバイスを備える電子機器により、電子機器内部の限られたスペースにおいて、放熱を効果的に実現することができる。

【0107】

本明細書には、以下の内容が開示されている。

【0108】

＜１＞
厚さ方向に対向する第１内面及び第２内面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、
上記筐体の上記内部空間に封入された作動媒体と、
上記筐体の上記内部空間に配置されたシート状のウィックと、を備え、
上記ウィックは、上記厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、上記厚さ方向に貫通する第２貫通孔と、を含み、
上記第１貫通孔の周縁には、上記第１内面に近接する方向に突出する第１凸部が設けられており、
上記第２貫通孔の周縁には、上記第２内面に近接する方向に突出する第２凸部が設けられている、熱拡散デバイス。

【0109】

＜２＞
上記第１凸部の先端に向かって、上記第１凸部の外壁間の距離が狭くなる、＜１＞に記載の熱拡散デバイス。

【0110】

＜３＞
上記第２凸部の先端に向かって、上記第２凸部の外壁間の距離が狭くなる、＜１＞又は＜２＞に記載の熱拡散デバイス。

【0111】

＜４＞
上記ウィックは、複数の上記第１貫通孔を含み、隣り合う上記第１貫通孔の中心間距離が一定である、＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイス。

【0112】

＜５＞
上記ウィックは、複数の上記第２貫通孔を含み、隣り合う上記第２貫通孔の中心間距離が一定である、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイス。

【0113】

＜６＞
上記ウィックは、複数の上記第１貫通孔と複数の上記第２貫通孔とを含み、隣り合う上記第１貫通孔と上記第２貫通孔との中心間距離が一定である、＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイス。

【0114】

＜７＞
上記厚さ方向において、上記ウィックと上記第１内面との間の距離は、上記ウィックと上記第２内面との間の距離よりも小さい、＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイス。

【0115】

＜８＞
上記第１凸部の高さが、上記第２凸部の高さと同等である、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイス。

【0116】

＜９＞
上記第１凸部の高さ及び上記第２凸部の高さのうち少なくとも一方の高さが、上記ウィックの導体厚さよりも大きい、＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイス。

【0117】

＜１０＞
上記第１凸部の高さが上記ウィックの導体厚さよりも大きく、かつ、上記第２凸部の高さが上記ウィックの導体厚さよりも大きい、＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイス。

【0118】

＜１１＞
＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の熱拡散デバイスを備える、電子機器。

【0119】

＜１２＞
厚さ方向に貫通する第１貫通孔と、上記厚さ方向に貫通する第２貫通孔と、を含む、シート状のウィックであって、
上記第１貫通孔の周縁には、上記厚さ方向の一方向に突出する第１凸部が設けられており、
上記第２貫通孔の周縁には、上記厚さ方向の逆方向に突出する第２凸部が設けられている、熱拡散デバイス用のウィック。

【産業上の利用可能性】

【0120】

本発明の熱拡散デバイスは、携帯情報端末等の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、ＣＰＵ等の熱源の温度を下げ、電子機器の使用時間を延ばすために使用することができ、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等に使用することができる。

【符号の説明】

【0121】

１ ベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）
２ 熱拡散デバイス
１０ 筐体
１１ 第１シート
１１ａ 第１内面
１２ 第２シート
１２ａ 第２内面
２０ 作動媒体
３０ ウィック
４０ 支柱
６１ 第１貫通孔
６２ 第２貫通孔
７１ 第１凸部
７２ 第２凸部
ｔ_０ ウィックの導体厚さ
ｔ_１ 第１凸部の高さ
ｔ_２ 第２凸部の高さ
ＨＳ 熱源
Ｐ ウィックと支柱との間の空間
Ｘ 幅方向
Ｙ 長さ方向
Ｚ 厚さ方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】