特開 2024-69313 放熱部材

(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】P2024069313

(43)【公開日】2024-05-21

(54)【発明の名称】放熱部材

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20240514BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20240514BHJP

   F28D 15/04 20060101ALI20240514BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

F28D15/02 M

F28D15/04 A

F28D15/04 B

F28D15/02 101H

F28D15/02 102G

H05K7/20 W

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024033596

(22)【出願日】2024-03-06

(62)【分割の表示】P 2022503729の分割

【原出願日】2021-02-25

(31)【優先権主張番号】P 2020031035

(32)【優先日】2020-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020031049

(32)【優先日】2020-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020031059

(32)【優先日】2020-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阿部 裕一

(57)【要約】

【課題】放熱部材において、放熱効率の更なる向上を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】本開示による放熱部材は、セラミックスからなる平板状の中間部材、第１部材および第２部材を有する。中間部材は、互いに反対側に位置する第１面および第２面を貫通する複数の貫通孔を有する。第１部材は、中間部材の第１面と対向する第３面に第１溝部を有する。第２部材は、中間部材の第２面と対向する第４面に複数の第２溝部を有し、第４面の反対側に位置する第５面に熱源が配置される。第２溝部の内面の面粗さは、中間部材の第２面の面粗さよりも大きい。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックスからなる平板状の中間部材であって、互いに反対側に位置する第１面および第２面を貫通する複数の貫通孔を有する前記中間部材と、
セラミックスからなる平板状の第１部材であって、前記中間部材の前記第１面と対向する第３面に第１溝部を有する前記第１部材と、
セラミックスからなる平板状の第２部材であって、前記中間部材の前記第２面と対向する第４面に複数の第２溝部を有し、前記第４面の反対側に位置する第５面に熱源が配置される前記第２部材と
を有し、
前記第２溝部の内面の面粗さは、前記中間部材の前記第２面の面粗さよりも大きい、放熱部材。

【請求項2】

前記中間部材は、前記貫通孔の内面の面粗さが前記第１面の面粗さよりも大きい、請求項１に記載の放熱部材。

【請求項3】

前記貫通孔は、前記第１面側から前記第２面側に向かって縮径する、請求項１に記載の放熱部材。

【請求項4】

前記第１溝部および前記第２溝部は、格子状である、請求項１～３のいずれか一つに記載の放熱部材。

【請求項5】

前記中間部材は、前記第１面と前記貫通孔との間に面取部を有する、請求項１～４のいずれか一つに記載の放熱部材。

【請求項6】

前記第１溝部は、前記第３面に対して凹んだ第１凹部と、前記第１凹部内に位置する複数の第１凸部とを有し、
前記複数の第１凸部のうち少なくとも１つと前記第１面との間に隙間を有する、請求項１～５のいずれか一つに記載の放熱部材。

【請求項7】

前記第２溝部は、前記第４面に対して凹んだ第２凹部と、前記第２凹部内に位置する複数の第２凸部とを有し、
前記複数の第２凸部のうち少なくとも１つと前記第２面との間に隙間を有する、請求項１～６のいずれか一つに記載の放熱部材。

【請求項8】

前記中間部材は、縁部と、中央部と、前記中央部および前記縁部の間に位置し、前記中央部および前記縁部を繋ぐ複数の接続部とを有し、
前記複数の貫通孔は、前記接続部に位置する複数の第１貫通孔と、前記中央部に位置し、前記第１貫通孔よりも開口面積が大きい少なくとも１つの第２貫通孔とを含む、請求項１～７のいずれか一つに記載の放熱部材。

【請求項9】

前記中央部における前記貫通孔の密度は、前記接続部における前記貫通孔の密度よりも小さい、請求項８に記載の放熱部材。

【請求項10】

前記中間部材は、縁部と、中央部と、前記中央部および前記縁部の間に位置し、前記中央部および前記縁部を繋ぐ複数の接続部とを有し、
平面視において、前記第１溝部および前記第２溝部は、前記縁部と重複する、請求項１～９のいずれか一つに記載の放熱部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、放熱部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、作動液の蒸発および凝縮のサイクルを利用して高温部から低温部へ効率良く熱を移動させる放熱部材（ヒートパイプ）が知られている。

【0003】

特許文献１には、平板状の上部材と平板状の下部材との間に平板状の中間部材を介在させた金属製のヒートパイプが開示されている。上部材の下面および下部材の上面には、それぞれ格子状の溝が形成されている。また、中間部材には、放射状に延びる複数の蒸気孔と、毛細管力を発生させる複数の微細な貫通孔とが形成されている。

【0004】

特許文献１に記載のヒートパイプでは、上部材および下部材の各凹部に蒸気孔が連通することで、作動液の蒸気を平面方向へ拡散させる蒸気拡散流路が形成される。また、上部材および下部材の各凹部に貫通孔が連通することで、平面方向と直交する垂直方向に作動液を帰還させる微細な毛細管流路が形成される。

【0005】

また、特許文献２には、セラミックスからなるヒートパイプが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４１１２６０２号公報

【特許文献2】特開昭５９－１７３６９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本開示は、放熱部材において、放熱効率の更なる向上を図ることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様による放熱部材は、セラミックスからなる平板状の中間部材、第１部材および第２部材を有する。中間部材は、互いに反対側に位置する第１面および第２面を貫通する複数の貫通孔を有する。第１部材は、中間部材の第１面と対向する第３面に第１溝部を有する。第２部材は、中間部材の第２面と対向する第４面に複数の第２溝部を有し、第４面の反対側に位置する第５面に熱源が配置される。また、第２溝部の内面の面粗さは、中間部材の第２面の面粗さよりも大きい。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、放熱効率の更なる向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る放熱部材の斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る第１部材をＺ軸負方向側からＺ軸正方向に見た図である。

【図3】図３は、実施形態に係る第２部材をＺ軸正方向側からＺ軸負方向に見た図である。

【図4】図４は、実施形態に係る中間部材をＺ軸正方向側からＺ軸負方向に見た図である。

【図5】図５は、中間部材３０における中央部周辺の拡大図である。

【図6】図６は、図４に示す中間部材に対して図２に示す溝形成領域および図３に示す溝形成領域を重畳させた図である。

【図7】図７は、実施形態に係る放熱部材における作動液の流れを説明するための図である。

【図8】図８は、実施形態に係る放熱部材における作動液の流れを説明するための図である。

【図9】図９は、図８に示すＨ部の拡大図である。

【図10】図１０は、第１変形例に係る貫通孔の構成を示す図である。

【図11】図１１は、第２変形例に係る貫通孔の構成を示す図である。

【図12】図１２は、第３変形例に係る放熱部材の側面図である。

【図13】図１３は、第４変形例に係る放熱部材の側面図である。

【図14】図１４は、第５変形例に係る放熱部材の側面図である。

【図15】図１５は、第６変形例に係る放熱部材の側面図である。

【図16】図１６は、第７変形例に係る放熱部材の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本開示による放熱部材を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

【0012】

また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。

【0013】

また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。

【0014】

まず、実施形態に係る放熱部材の全体構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る放熱部材の斜視図である。

【0015】

図１に示すように、放熱部材１は、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０を有する。第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０は、いずれも板状であり、第１部材１０と第２部材２０とで中間部材３０を挟み込むように積層される。

【0016】

放熱部材１は、内部空間を有しており、この内部空間には作動液が封入される。作動液としては、たとえば、水、炭化水素系化合物、エタノールまたはメタノールなどの有機液体、アンモニアなどの液体が用いられ得る。

【0017】

第１部材１０は、作動液注入孔１４および気体排出孔１５を有している。作動液は、作動液注入孔１４から放熱部材１の内部空間に注入される。この作動液の注入に伴い、第１部材１０の内部空間に存在する気体が気体排出孔１５から外部へ排出される。作動液注入孔１４は、第１部材１０の四隅のうち１つの角部の近傍に位置し、気体排出孔１５は、作動液注入孔１４と対角線上に位置する角部の近傍に位置する。

【0018】

作動液注入孔１４および気体排出孔１５は、封止部材４，５によって閉塞される。作動液注入孔１４および気体排出孔１５が閉塞されることにより、放熱部材１の内部空間が密閉されて作動液が内部空間に封止された状態となる。これにより、たとえば高温負荷時における内圧の上昇に耐えることができ、熱拡散性を高めることができる。

【0019】

封止部材４，５としては、たとえば、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０と同じ材質のセラミックスが用いられ得る。また、封止部材４，５としては、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０と異なる材質のセラミックスが用いられてもよい。また、封止部材４，５としては、セラミックスに限らず、金属および樹脂等が用いられてもよい。また、作動液注入孔１４および気体排出孔１５と封止部材４，５との間には、接着剤が介在してもよい。かかる接着剤としては、たとえば、シリコーンやポリイミドなどの樹脂が用いられ得る。

【0020】

作動液は、たとえば作動領域１００の内部空間の全体積に対して１０体積％以上９５体積％以下の割合で充填される。好ましくは、上記割合は、３０体積％以上７５体積％以下である。さらに好ましくは、上記割合は、４０体積％以上６５体積％以下である。また、放熱部材１の内部空間のうち作動液以外の残部は、蒸気化した作動液を一部含む真空状態となっている。これにより、高温環境下においても気液平衡を保つことができることからドライアウトしにくく、また、低温環境下においても効率よく熱拡散するため、様々な温度域において熱拡散性を高くすることができる。

【0021】

第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０は、セラミックスからなる。第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０を構成するセラミックスとしては、たとえば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、コージェライト（Ｍｇ_２Ａｌ_３（ＡｌＳｉ_５Ｏ_１８））、シリコン含浸炭化珪素（ＳｉＳｉＣ）などが用いられ得る。また、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０を構成するセラミックスは、単結晶体であってもよい。

【0022】

金属製の放熱部材は、材質や工法上の理由から剛性が得られにくく、薄型化が困難であった。また、金属製の放熱部材は、作動液と接触する部分が金属であることから、耐腐食性の点で改善の余地があった。これに対し、実施形態に係る放熱部材１は、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０が全てセラミックスからなるため、金属製の放熱部材と比較して薄型化が容易であり、耐腐食性にも優れる。

【0023】

図１に示す例において、放熱部材１は、第１部材１０を上向きにした状態で設置されているが、放熱部材１の設置の態様は図１の例に限定されない。たとえば、放熱部材１は、第１部材１０を下向きにして設置されてもよい。また、放熱部材１は、図１に示すような横置きに限らず縦置きされてもよい。

【0024】

次に、第１部材１０の構成について図２を参照して説明する。図２は、実施形態に係る第１部材１０をＺ軸負方向側からＺ軸正方向に見た図である。

【0025】

図２には、第１部材１０の下面、具体的には、中間部材３０の上面（第１面）と対向する面（第３面）を示している。図２に示すように、第１部材１０は、第３面に格子状の第１溝部１１を有する。

【0026】

第１溝部１１は、第３面に対して凹んだ第１凹部１１ａと、第１凹部１１ａ内に位置する複数の第１凸部１１ｂとを有する。第１凹部１１ａは、第３面の中央部に位置しており、平面視における輪郭はたとえば四角形である。複数の第１凸部１１ｂは、第１凹部１１ａ内において互いに間隔を空けて縦方向（Ｙ軸方向）および横方向（Ｘ軸方向）に配列されている。これら第１凹部１１ａおよび複数の第１凸部１１ｂにより、第１溝部１１は格子状を有する。

【0027】

以下、第１部材１０の第３面のうち、第１溝部１１が位置する領域を「溝形成領域１００」と記載する。なお、上述した作動液注入孔１４および気体排出孔１５は、溝形成領域１００に位置している。

【0028】

次に、第２部材２０の構成について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る第２部材２０をＺ軸正方向側からＺ軸負方向に見た図である。

【0029】

図３には、第２部材２０の上面、具体的には、中間部材３０の下面（第２面）と対向する面（第４面）を示している。図３に示すように、第２部材２０は、第４面に格子状の第２溝部２１を有する。

【0030】

第２溝部２１は、第４面に対して凹んだ第２凹部２１ａと、第２凹部２１ａ内に位置する複数の第２凸部２１ｂとを有する。第２凹部２１ａは、第４面の中央部に位置しており、平面視における輪郭はたとえば四角形である。複数の第２凸部２１ｂは、第２凹部２１ａ内において互いに間隔を空けて縦方向（Ｙ軸方向）および横方向（Ｘ軸方向）に配列されている。これら第２凹部２１ａおよび複数の第２凸部２１ｂにより、第２溝部２１は格子状を有する。

【0031】

以下、第２部材２０の第４面のうち、第２溝部２１が位置する領域を「溝形成領域２００」と記載する。

【0032】

第２部材２０における溝形成領域２００の大きさは、第１部材１０における溝形成領域１００の大きさと同一である。また、第２部材２０の第４面における溝形成領域２００の位置は、第１部材１０の第３面における溝形成領域１００の位置と同一である。

【0033】

第２部材２０の上面（第４面）の反対側に位置する下面（第５面）には、熱源が配置される。

【0034】

このように、第１溝部１１および第２溝部２１の形状を格子状とすることで、放熱部材１の内部空間において作動液を効率よく循環させることができる。なお、第１溝部１１および第２溝部２１の形状は、必ずしも格子状であることを要しない。

【0035】

次に、中間部材３０の構成について図４を参照して説明する。図４は、実施形態に係る中間部材３０をＺ軸正方向側からＺ軸負方向に見た図である。

【0036】

図４に示すように、中間部材３０は、矩形枠状の縁部３１と、縁部３１の内方に位置する平面視円形の中央部３２と、中央部３２および縁部３１の間に位置し、中央部３２および縁部３１を繋ぐ複数の接続部３３とを有する。図４に示す例において、中央部３２は、中間部材３０の中央に位置する。また、複数の接続部３３は、互いに間隔をあけて、中央部３２から縁部３１に向かって拡幅しながら放射状に延びる。

【0037】

中間部材３０は、さらに、複数の蒸気孔３５と複数の貫通孔３７とを有する。複数の蒸気孔３５および複数の貫通孔３７は、いずれも、中間部材３０の上面（第１面）および下面（第２面）を貫通する。

【0038】

複数の蒸気孔３５は、作動液の蒸気の流路の一部として機能する。複数の蒸気孔３５は、隣り合う２つの接続部３３の間に位置している。すなわち、複数の蒸気孔３５と複数の接続部３３とは周方向に交互に位置している。複数の蒸気孔３５は、複数の接続部３３と同様、互いに間隔をあけて、中央部３２から縁部３１に向かって拡幅しながら放射状に延びる。

【0039】

複数の貫通孔３７は、作動液の流路の一部として機能する。貫通孔３７は、上述した蒸気孔３５と比較して開口面積が小さい微細な孔である。具体的には、貫通孔３７は、貫通孔３７を通過する作動液に毛細管現象を発生させることができる程度に小さい。

【0040】

複数の貫通孔３７は、中間部材３０の中央部３２と複数の接続部３３とに位置している。ここで、複数の貫通孔３７の具体的な構成について図５を参照して説明する。図５は、中間部材３０における中央部３２周辺の拡大図である。

【0041】

図５に示すように、複数の貫通孔３７は、中間部材３０をＺ軸正方向からＺ軸負方向に見たときの開口径（言い換えれば、第１部材１０側の開口径）が異なる複数種類（ここでは、３種類）の貫通孔、具体的には、複数の第１貫通孔３７ａ、１つの第２貫通孔３７ｂおよび複数の第３貫通孔３７ｃを含む。

【0042】

複数の第１貫通孔３７ａは、中間部材３０の各接続部３３に位置している。たとえば、第１部材１０側から見た第１貫通孔３７ａの開口径は、たとえば２５０μｍ以上７００μｍ以下である。

【0043】

第２貫通孔３７ｂは、中間部材３０の中央部３２の中央に位置している。第２貫通孔３７ｂは、第１貫通孔３７ａよりも大径である。たとえば、第１部材１０側から見た第２貫通孔３７ｂの開口径は、たとえば５５０μｍ以上９００μｍ以下である。なお、第２貫通孔３７ｂは、中央部３２に複数設けられてもよい。

【0044】

複数の第３貫通孔３７ｃは、中間部材３０の各接続部３３に位置している。具体的には、複数の第３貫通孔３７ｃは、接続部３３のうち中央部３２近傍の領域に位置している。また、複数の第３貫通孔３７ｃは、中間部材３０の中央部３２にも位置している。具体的には、複数の第３貫通孔３７ｃは、中央部３２の外周部側すなわち接続部３３近傍の領域に位置している。第３貫通孔３７ｃは、第１貫通孔３７ａよりも小径である。たとえば、第１部材１０側から見た第３貫通孔３７ｃの開口径は、たとえば２００～４００μｍである。

【0045】

このように、複数の貫通孔３７は、中間部材３０の中央から外周に向かって、開口径が大きい第２貫通孔３７ｂ、開口径が小さい第３貫通孔３７ｃ、開口径が中程度である第１貫通孔３７ａの順に位置している。

【0046】

中間部材３０の中央部３２は、接続部３３と比べて蒸気孔３５までの距離が長いことから、中央部３２において作動液の環流が停滞し易い。すなわち、放熱部材１の中央部は、ヒートスポットになり易い。これに対し、実施形態に係る放熱部材１では、中間部材３０の中央部３２に開口径が大きい第２貫通孔３７ｂを設けることで、中央部３２において発生した蒸気を第２貫通孔３７ｂから低温側へ移動させることができる。これにより、放熱部材１の中央部における作動液の環流を促進することができる。したがって、放熱部材１の中央部がヒートスポットとなることを抑制することができる。

【0047】

中間部材３０の中央部３２における貫通孔３７の密度は、中間部材３０の接続部３３における貫通孔３７の密度よりも小さい。言い換えれば、中間部材３０をＺ軸正方向側からＺ軸負方向に見たときに、中央部３２の面積に占める貫通孔３７（第２貫通孔３７ｂおよび複数の第３貫通孔３７ｃ）の開口面積の割合は、接続部３３の面積に占める貫通孔３７（複数の第１貫通孔３７ａおよび複数の第３貫通孔３７ｃ）の開口面積の割合と比較して少ない。このように、中央部３２における貫通孔３７の密度を相対的に小さくすることで、中間部材３０の強度低下を抑制することができる。

【0048】

図６は、図４に示す中間部材３０に対して図２に示す溝形成領域１００および図３に示す溝形成領域２００を重畳させた図である。

【0049】

図６に示すように、第１部材１０および第２部材２０に形成される溝形成領域１００，２００は、中間部材３０の縁部３１と重複する。つまり、溝形成領域１００，２００は、中間部材３０において複数の蒸気孔３５および複数の貫通孔３７が形成される領域（以下、「孔形成領域」と記載する）よりも外方に広がっている。

【0050】

このように、第１部材１０および第２部材２０の溝形成領域１００，２００を中間部材３０の孔形成領域よりも広くすることで、溝形成領域１００，２００を孔形成領域と同程度とした場合と比較して、放熱部材１の内部空間を外方に広げることができる。

【0051】

熱源は、放熱部材１の中央部に配置され、放熱部材１の温度は、熱源から離れるほど、すなわち、放熱部材１の外周部に近くなるほど低くなる。また、作動液の蒸気は、低温領域に移動することによって凝縮して液体となる。したがって、放熱部材１の内部空間を外方に広げることで、作動液の凝縮がより生じ易くなる。このため、ドライアウトを生じ難くすることができる。

【0052】

なお、ここでは、第１溝形成領域１１０および第２溝形成領域１２０が中間部材３０の孔形成領域よりも外方に広がっている場合の例を示したが、これに限らず、中間部材３０の孔形成領域が第１溝形成領域１１０および第２溝形成領域１２０よりも外方に広がっていてもよい。

【0053】

次に、実施形態に係る放熱部材１における作動液の流れについて図７および図８を参照して説明する。図７および図８は、実施形態に係る放熱部材１における作動液の流れを説明するための図である。なお、図７は、図６に示す図から縁部３１を省略した図であり、図８は、図７におけるＩＸ－ＩＸ矢視断面図である。また、図７および図８では、蒸気の流れを白抜きの矢印で示し、液体の流れを黒塗りの矢印で示している。

【0054】

作動液は、熱源により加熱されることで気化して蒸気となる。上述したように、熱源は、第２部材２０（図１，図３参照）の下面（第５面）の中央部に配置される。このため、作動液の蒸気は、熱源が配置される高温側空間（第２部材２０と中間部材３０とで挟まれた空間）の中央部において発生する。

【0055】

作動液の蒸気は、溝形成領域２００（第２溝部２１）を通って放熱部材１の面内方向（ＸＹ平面方向）に拡散しつつ（図７に示す白抜きの矢印参照）、複数の蒸気孔３５を通って上方の低温側空間（第１部材１０と中間部材３０とで挟まれた空間）へ移動する（図８参照に示す白塗りの矢印参照）。

【0056】

低温側空間へ移動した蒸気は、温度の低下によって凝縮して液体となる。液体化した作動液は、溝形成領域１００（第１溝部１１）の毛細管力により、溝形成領域１００を放熱部材１の中央部へ向かって移動する（図７に示す黒塗りの矢印参照）。この過程において、作動液は、貫通孔３７に入り込み、貫通孔３７の毛細管力によって高温側空間へ戻される（図８に示す黒塗りの矢印参照）。以上のサイクルが繰り返されることで、放熱部材１は、熱源から熱を移動させることができる。

【0057】

次に、中間部材３０に形成される貫通孔３７の具体的な構成について図９を参照して説明する。図９は、図８に示すＨ部の拡大図である。

【0058】

図９に示すように、貫通孔３７は、中間部材３０の板面のうち低温側の面である上面３０１（第１面）から高温側の面である下面３０２（第２面）に向かって縮径している。言い換えれば、貫通孔３７の開口径は、低温側から高温側に向かって狭くなっている。

【0059】

貫通孔３７の低温側の開口径を相対的に大きくすることで、作動液が貫通孔３７に入り込み易くなる。また、貫通孔３７の高温側の開口径を相対的に小さくすることで、貫通孔３７における毛細管力の大きさを高温側に向かうに従って大きくすることができる。これにより、低温側から貫通孔３７に入り込んだ作動液を、徐々に大きくなる毛細管力によって高温側へ加速度的に引っ張ることができる。

【0060】

このように、放熱部材１によれば、貫通孔３７をテーパ状に形成することで、作動液の循環効率を高めることができる。また、放熱部材１によれば、貫通孔３７をテーパ状に形成することで、作動液や蒸気の逆流を抑制することもできる。

【0061】

なお、上述したように、複数の貫通孔３７のうち第２貫通孔３７ｂ（図５参照）は、蒸気の流路としても利用される。このため、第２貫通孔３７ｂについては、蒸気が移動し易いように、開口径が一定のストレート状に形成されてもよい。

【0062】

貫通孔３７の内面３７１の面粗さは、中間部材３０の上面３０１（第１面）の面粗さよりも大きい。面粗さが大きくなるほど濡れ性が高くなる。このため、作動液は、面粗さがより大きい貫通孔３７の内部に入り込み易くなる。

【0063】

このように、貫通孔３７の内面３７１の面粗さを中間部材３０の上面３０１（第１面）の面粗さよりも大きくすることで、作動液の循環効率を高めることができる。

【0064】

また、第２溝部２１の内面２１１の面粗さは、貫通孔３７の内面３７１の面粗さよりも大きい。これにより、作動液は、貫通孔３７の内部から第２溝部２１に排出されやすくなる。

【0065】

このように、第２溝部２１の内面２１１の面粗さを貫通孔３７の内面３７１の面粗さよりも大きくすることで、作動液の循環効率を高めることができる。

【0066】

次に、上述した放熱部材１の製造方法の一例について説明する。まず、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０の原料を用い、ドクターブレード法またはロールコンパクション法等にてグリーンシートを形成し、複数のグリーンシートを積層することによって積層体を得る。

【0067】

つづいて、得られた積層体に対してレーザ加工や金型による打ち抜きを施すことにより、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０の各成形体を得る。たとえば、積層体に対してレーザ加工を施すことにより、複数の蒸気孔３５および複数の貫通孔３７が形成された中間部材３０の成形体を得ることができる。このときのレーザ加工により、貫通孔３７の内面３７１の面粗さを中間部材３０の上面３０１（第１面）の面粗さよりも大きくすることができる。

【0068】

また、得られた積層体に対してレーザ加工を施すことにより、溝形成領域１００，２００が形成された第１部材１０および第２部材２０の成形体が得られる。このときのレーザ加工におけるレーザの出力を調整することにより、第２溝部２１の内面２１１の面粗さを貫通孔３７の内面３７１の面粗さよりも大きくすることができる。

【0069】

つづいて、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０の各成形体を、第２部材２０、中間部材３０および第１部材１０の順番で積層して焼成することにより、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０が一体化した焼成体が得られる。このように、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０は一体成形される。したがって、接着剤等が不要であることから、信頼性の高い放熱部材１を得ることができる。

【0070】

つづいて、第１部材１０に設けられた作動液注入孔１４から焼成体の内部に作動液を注入する。焼成体の内部に存在する気体は、作動液の注入に伴って第１部材１０の気体排出孔１５から外部へ排出される。

【0071】

つづいて、封止部材４，５および接着剤を用いて作動液注入孔１４および気体排出孔１５を閉塞する。これにより、放熱部材１が得られる。

【0072】

（第１変形例）
図１０は、第１変形例に係る貫通孔の構成を示す図である。図１０に示すように、第１変形例に係る放熱部材１Ａは、中間部材３０Ａを有する。

【0073】

第１変形例に係る中間部材３０Ａは、上面３０１（第１面）と貫通孔３７との間に面取部３７２を有する。面取部３７２は、たとえば、上面３０１（第１面）と貫通孔３７の内面３７１と接続する湾曲凸面を有する。

【0074】

このように、上面３０１（第１面）と貫通孔３７との間に面取部３７２を設けることで、作動液が貫通孔３７に入り込み易くすることができる。

【0075】

なお、面取部３７２は、必ずしも曲面状（Ｒ面状）であることを要せず、たとえば平面状（Ｃ面状）であってもよい。

【0076】

面取部３７２を有する中間部材３０Ａの成形体を製造する場合、たとえば、グリーンシートの積層体に対してレーザ加工や金型による打ち抜きを施す際に、レーザ加工の出力を調整したり金型の形状を調整したりすればよい。その後、得られた成形体を第１部材１０および第２部材２０とともに焼成することにより、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０Ａが一体化した焼成体を得ることができる。

【0077】

（第２変形例）
図１１は、第２変形例に係る貫通孔の構成を示す図である。図１１に示すように、第２変形例に係る放熱部材１Ｂは、中間部材３０Ｂを有する。

【0078】

第２変形例に係る中間部材３０Ｂは、ＸＹ平面に対して蛇行している。そして、放熱部材１Ｂは、第１溝部１１が有する複数の第１凸部１１ｂの少なくとも１つと中間部材３０Ｂの上面３０１との間に第１の隙間３１０を有する。

【0079】

かかる放熱部材１Ｂによれば、第１溝部１１だけでなく、第１の隙間３１０にも作動液を流通させることができる。作動液は、第１の隙間３１０における毛細管力によって貫通孔３７へ導かれて貫通孔３７へ入り込む。このように、放熱部材１Ｂによれば、第１の隙間３１０を有することで、作動液の循環効率をさらに高めることができる。

【0080】

また、放熱部材１Ｂは、第２溝部２１が有する複数の第２凸部２１ｂの少なくとも１つと中間部材３０Ｂの下面３０２との間に第２の隙間３２０を有する。

【0081】

かかる放熱部材１Ｂによれば、第２溝部２１だけでなく第２の隙間３２０にも作動液の蒸気を流通させることができる。このように、放熱部材１Ｂによれば、第２の隙間３２０を有することで、作動液の蒸気の拡散を促進させることができる。すなわち、作動液の循環効率を高めることができる。

【0082】

ＸＹ平面に対して蛇行している中間部材３０Ｂの成形体を製造する場合、たとえば、グリーンシートを積層する際に積層体に対して加える圧力を調整すればよい。たとえば、積層体に対して圧力を不均一に加えることで、ＸＹ平面に対して蛇行している中間部材３０Ｂの成形体を得ることができる。その後、得られた成形体を第１部材１０および第２部材２０とともに焼成することにより、第１部材１０、第２部材２０および中間部材３０Ｂが一体化した焼成体を得ることができる。

【0083】

また、第２溝部２１の内面２１１の面粗さは、中間部材３０の下面３０２（第２面）の面粗さよりも大きい。これにより、作動液は、中間部材３０の下面３０２（第２面）から第２溝部２１に排出されやすくなる。

【0084】

このように、第２溝部２１の内面２１１の面粗さを中間部材３０の下面３０２（第２面）の面粗さよりも大きくすることで、作動液の循環効率を高めることができる。

【0085】

なお、中間部材３０の上面３０１（第１面）、貫通孔３７の内面３７１、下面３０２（第２面）、第２溝部２１の内面２１１の面粗さは、例えば算術平均粗さＲａがそれぞれ０．０８μｍ以上０．４μｍ以下、０．３μｍ以上０．６μｍ以下、０．０８μｍ以上０．４μｍ以下、０．５μｍ以上０．８μｍ以下の範囲内で調整しても良い。

【0086】

（第３変形例）
図１２は、第３変形例に係る放熱部材の側面図である。図１２に示すように、放熱部材１Ｃは、高温側である第２部材２０の下面（第５面）に導体６を有していてもよい。

【0087】

金属製の放熱部材は、放熱部材自体が導体となるため、回路等を形成するためには絶縁体を設ける必要がある。これに対し、絶縁体であるセラミックスからなる放熱部材１Ｃによれば、導体６を配線や電極として使用することで、電子部品を直接実装することが可能である。

【0088】

（第４変形例）
図１３は、第４変形例に係る放熱部材の側面図である。図１３に示すように、放熱部材１Ｄは、高温側である第２部材２０の下面（第５面）に、導体６の少なくとも一部を覆う被覆層７を有していてもよい。

【0089】

（第５変形例）
図１４は、第５変形例に係る放熱部材の側面図である。図１４に示すように、放熱部材１Ｅは、低温側である第１部材１０の上面（第６面）にヒートシンク８を有していてもよい。ヒートシンク８の材質は、金属であってもよいし、セラミックスであってもよい。ヒートシンク８は、たとえば複数のフィン８１を有する。これにより、放熱効果をさらに高めることができる。

【0090】

（第６変形例）
図１５は、第６変形例に係る放熱部材の側面図である。図１５に示すように、放熱部材１Ｆは、セラミックスからなる複数のフィン１８が上面（第６面）に一体的に形成された第１部材１０Ｆを有していてもよい。第１部材１０Ｆは、たとえば、グリーンシートの積層体に対して金型による打ち抜きやレーザ加工を施して複数のフィン１８を形成した成形体を焼成することにより得られる。かかる放熱部材１Ｆによれば、フィン１８を取り付けるための接着剤等が不要となるため、信頼性を向上させることができる。また、接着剤等によって放熱が妨げられることがない。

【0091】

複数のフィン１８のうち一部は、第１部材１０Ｆの溝形成領域１００、第２部材２０の溝形成領域２００、中間部材３０の蒸気孔３５および貫通孔３７によって形成される放熱部材１Ｆの内部空間よりも外方に位置していることが好ましい。これにより、放熱効果をさらに高めることができる。

【0092】

（第７変形例）
図１６は、第７変形例に係る放熱部材の側面図である。図１６に示すように、放熱部材１Ｇは、低温側である第１部材１０の上面（第６面）に温調プレート９を有していてもよい。温調プレート９は、たとえば、水冷式、空冷式、抵抗加熱式のものを用いることができる。

【0093】

上述してきたように、実施形態に係る放熱部材（一例として、放熱部材１，１Ａ～１Ｇ）は、セラミックスからなる平板状の中間部材（一例として、中間部材３０，３０Ａ，３０Ｂ）、第１部材（一例として、第１部材１０，１０Ｆ）および第２部材（一例として、第２部材２０）を有する。中間部材は、互いに反対側に位置する第１面（一例として、上面３０１）および第２面（一例として、下面３０２）を貫通する複数の貫通孔（一例として、貫通孔３７）を有する。第１部材は、中間部材の第１面と対向する第３面（一例として、下面）に第１溝部（一例として、第１溝部１１）を有する。第２部材は、中間部材の第２面と対向する第４面（一例として、上面）に複数の第２溝部（一例として、第２溝部２１）を有し、第４面の反対側に位置する第５面（一例として、下面）に熱源が配置される。また、第２溝部の内面の面粗さは、中間部材の第２面の面粗さよりも大きい。これにより、作動液は、中間部材の第２面から第２溝部に排出されやすくなるため、作動液の循環効率を高めることができる。

【0094】

中間部材は、貫通孔の内面の面粗さが第１面の面粗さよりも大きい。これにより、作動液が貫通孔の内部に入り込み易くなるため、作動液の循環効率を高めることができる。したがって、放熱効率の更なる向上を図ることができる。

【0095】

第１溝部および第２溝部は、格子状である。これにより、放熱部材の内部空間において作動液を効率よく循環させることができる。

【0096】

第２溝部の内面の面粗さは、貫通孔の内面の面粗さよりも大きい。これにより、作動液が貫通孔の内部から第２溝部に排出されやすくなるため、作動液の循環効率を高めることができる。

【0097】

第１溝部は、第３面に対して凹んだ第１凹部（一例として、第１凹部１１ａ）と、第１凹部内に位置する複数の第１凸部（第１凸部１１ｂ）とを有する。また、実施形態に係る放熱部材は、複数の第１凸部のうち少なくとも１つと第１面との間に隙間（一例として、第１の隙間３１０）を有する。これにより、作動液が第１溝部だけでなく上記隙間にも流通するようになるため、作動液の循環効率を高めることができる。

【0098】

第２溝部は、第４面に対して凹んだ第２凹部（一例として、第２凹部２１ａ）と、第２凹部内に位置する複数の第２凸部（一例として、第２凸部２１ｂ）とを有する。また、実施形態に係る放熱部材は、複数の第２凸部のうち少なくとも１つと第２面との間に隙間（一例として、第２の隙間３２０）を有する。これにより、作動液の蒸気が第２溝部だけでなく上記隙間にも流通するようになるため、作動液の循環効率を高めることができる。

【0099】

中間部材は、縁部（一例として、縁部３１）と、中央部（一例として、中央部３２）と、中央部および縁部の間に位置し、中央部および縁部を繋ぐ複数の接続部（一例として、接続部３３）とを有する。また、複数の貫通孔は、接続部に位置する複数の第１貫通孔（一例として、第１貫通孔３７ａ）と、中央部に位置し、第１貫通孔よりも開口面積が大きい少なくとも１つの第２貫通孔（一例として、第２貫通孔３７ｂ）とを含む。中間部材の中央部に開口径が大きい第２貫通孔を設けることで、放熱部材の中央部がヒートスポットとなることを抑制することができる。

【0100】

平面視において、第１溝部および第２溝部は、縁部と重複する。放熱部材の内部空間を外方に広げることで、作動液の凝縮が生じ易くなることから、ドライアウトを生じ難くすることができる。

【0101】

貫通孔は、第１面側から第２面側に向かって縮径する。低温側の開口径を相対的に大きくすることで、作動液が貫通孔に入り込み易くすることができる。また、高温側の開口径を相対的に小さくすることで、貫通孔における毛細管力の大きさを高温側に向かうに従って大きくすることができる。したがって、作動液の循環効率を高めることができる。すなわち、放熱効率の更なる向上を図ることができる。

【0102】

中間部材は、第１面と貫通孔との間に面取部（一例として、面取部３７２）を有する。これにより、作動液が貫通孔に入り込み易くすることができる。

【0103】

中間部材の中央部における貫通孔の密度は、中間部材の接続部における貫通孔の密度よりも小さい。このように、中央部における貫通孔の密度を相対的に小さくすることで、中間部材の強度低下を抑制することができる。

【0104】

なお、上述した実施形態および変形例では、貫通孔の形状が、中間部材の第１面側から第２面側に向かって縮径する形状（テーパ状）である場合の例について説明したが、貫通孔の形状は、テーパ状に限定されない。たとえば、貫通孔の形状は、中間部材の第１面側から第２面側に向かって拡径する形状（逆テーパ状）であってもよい。また、貫通孔の形状は、中間部材の第１面側から第２面側にかけて径が略一定な形状（ストレート状）であってもよい。

【0105】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１ ：放熱部材
４，５ ：封止部材
６ ：導体
７ ：被覆層
８ ：ヒートシンク
９ ：温調プレート
１０ ：第１部材
１１ ：第１溝部
１１ａ ：第１凹部
１１ｂ ：第１凸部
１４ ：作動液注入孔
１５ ：気体排出孔
２０ ：第２部材
２１ ：第２溝部
２１ａ ：第２凹部
２１ｂ ：第２凸部
３０ ：中間部材
３１ ：縁部
３２ ：中央部
３３ ：接続部
３５ ：蒸気孔
３７ ：貫通孔
３７ａ ：第１貫通孔
３７ｂ ：第２貫通孔
３７ｃ ：第３貫通孔
１００ ：溝形成領域
２００ ：溝形成領域

【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】