特許 6998979 ベーパーチャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-23

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】ベーパーチャンバ

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20220111BHJP

   F28D 15/04 20060101ALI20220111BHJP

   H01L 23/427 20060101ALI20220111BHJP

【ＦＩ】

F28D15/02 101H

F28D15/02 M

F28D15/04 C

F28D15/04 J

H01L23/46 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020015656

(22)【出願日】2020-01-31

(65)【公開番号】P2021124210

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2020-02-25

【審判番号】

【審判請求日】2021-04-02

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 義勝

(72)【発明者】

【氏名】川畑 賢也

(72)【発明者】

【氏名】青木 博史

【合議体】

【審判長】平城 俊雅

【審判官】田村 佳孝

【審判官】山崎 勝司

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１９９２１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／０２９５６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－３０３４９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F28D15/02

F28D15/04

H01L23/46

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の板状体と該一方の板状体と対向する他方の板状体とにより空洞部が形成されたコンテナと、
前記空洞部に封入された作動流体と、
前記空洞部に収容された、前記コンテナに溶接されて溶接部が形成されたウィック構造体と、
を備え、
前記ウィック構造体は前記コンテナに溶接されることで、前記ウィック構造体と前記コンテナの接触部及び前記ウィック構造体を構成する微細部材同士の接触部が溶融して前記コンテナに接合され、
前記ウィック構造体が、金属製のメッシュ部材を有し、前記ウィック構造体を構成する前記微細部材である、第１の方向に延びる第１の金属細線、第２の方向に延びる第２の金属細線において、前記ウィック構造体と前記コンテナの接触部及び前記第１の金属細線と前記第２の金属細線の接触部が溶融して一体化し、
前記ウィック構造体は、溶融して一体化している前記第１の金属細線の一部の箇所が前記一方の板状体の内面と直接接触し、溶融して一体化している前記第２の金属細線の一部の箇所が前記一方の板状体の内面と直接接触していることで、前記一方の板状体の内面上に、該一方の板状体の内面と面状に接触した状態で延在し、
放熱部にて気相から液相へ相変化した前記作動流体は、前記ウィック構造体の毛細管力にて、前記放熱部から受熱部へ還流されるベーパーチャンバ。

【請求項2】

前記溶接部が、電極を当てて溶接を行う抵抗スポット溶接及びレーザを当てて溶接を行うレーザスポット溶接からなる群から選択された少なくとも１種のスポット溶接で形成された溶接部である請求項１に記載のベーパーチャンバ。

【請求項3】

前記ウィック構造体の側面が、該ウィック構造体の側面に対向する前記コンテナの内周面から距離Ｘに位置し、該距離Ｘが、該距離Ｘに対して平行方向の前記ウィック構造体の寸法の０％超５％以下である請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。

【請求項4】

前記溶接部が、複数、形成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。

【請求項5】

前記一方の板状体の前記空洞部の外方に位置する周縁部と前記他方の板状体の前記空洞部の外方に位置する周縁部とが、ファイバレーザによる溶接にて接合されてコンテナが形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。

【請求項6】

前記メッシュ部材が、ステンレス製のメッシュ部材である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウィック構造体が所定の位置に安定して固定され、さらに、ウィック構造体の毛細管力が優れることで、液相の作動流体の流通性に優れたベーパーチャンバに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載等により、発熱量が増大し、近年、その冷却がより重要となっている。また、電子部品等の発熱体は、電子機器の小型化から、狭小空間に配置されることがある。狭小空間に配置された電子部品等の発熱体の冷却方法として、ベーパーチャンバ、平面型ヒートパイプ等が使用されることがある。また、電子機器の高機能化から、冷却を要する部位の面積が増大化する場合があり、これに応じて、ベーパーチャンバ、平面型ヒートパイプ等の面積の増大化が要求される場合がある。

【0003】

作動流体の流通性が円滑化された、ウィック構造体を備えたベーパーチャンバとして、上板と、下板と、前記上板と前記下板との間に配置された複数の側壁と、前記上板、前記下板、および複数の前記側壁によって密閉されたコンテナと、該コンテナ内に収容され、前記上板および前記下板に接するウィック構造体を備え、前記ウィック構造体は、蒸発部に位置するそれぞれの第１終端から前記側壁に向けて延び、直線部を有する複数の第１ウィック部と、複数の第１ウィック部の第２終端同士を接続する第２ウィック部と、を有したベーパーチャンバが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、複数の第１ウィック部が直線部を有することで、気相の作動流体の流路が蒸発部から離れた低温領域まで真っ直ぐに延び、蒸発部から低温領域に向かう気相の作動流体が通る経路を短くして、気相の作動流体が速やかに低温領域まで移動できることで、熱輸送効率を高めるものである。

【0004】

しかし、特許文献１では、ウィック構造体はコンテナの上板と下板に狭持されることで、コンテナ内に固定されている。従って、ベーパーチャンバの設置姿勢等によっては、ウィック構造体の位置がコンテナの受熱部からずれてしまうことがあった。ウィック構造体の位置がコンテナの受熱部からずれてしまうと、液相の作動流体がコンテナの受熱部に十分に還流されず、ベーパーチャンバが十分な熱輸送特性を発揮できなくなる場合があった。特に、ベーパーチャンバの面積の増大化が要求される場合には、ウィック構造体の位置ずれ防止、すなわち、ウィック構造体の固定安定性に改善の余地があった。

【0005】

そこで、コンテナ内部におけるウィック構造体の位置ずれを防止するために、ろう材やはんだ等の接合用材料でウィック構造体をコンテナに接合することも行われている。しかし、接合用材料を用いてウィック構造体をコンテナに接合すると、接合用材料がウィック構造体の毛細管構造に浸入してウィック構造体の毛細管力が低下してしまうので、ウィック構造体の還流特性に改善の余地があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１７／１０４８１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記事情に鑑み、本発明は、ウィック構造体のコンテナ内部における固定安定性に優れ、さらに、ウィック構造体の毛細管力が優れることで液相の作動流体の還流特性に優れたベーパーチャンバ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】

【0008】

本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］一方の板状体と該一方の板状体と対向する他方の板状体とにより空洞部が形成されたコンテナと、
前記空洞部に封入された作動流体と、
前記空洞部に収容された、前記コンテナに溶接されて溶接部が形成されたウィック構造体と、
を備えるベーパーチャンバ。
［２］前記溶接部が、電極を当てて溶接を行う抵抗スポット溶接及びレーザを当てて溶接を行うレーザスポット溶接からなる群から選択された少なくとも１種のスポット溶接で形成された溶接部である［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］前記ウィック構造体の側面が、該ウィック構造体の側面に対向する前記コンテナの内周面から距離Ｘに位置し、該距離Ｘが、該距離Ｘに対して平行方向の前記ウィック構造体の寸法の０％超５％以下である［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］前記溶接部が、複数、形成されている［１］乃至［３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［５］前記一方の板状体の前記空洞部の外方に位置する周縁部と前記他方の板状体の前記空洞部の外方に位置する周縁部とが、ファイバレーザによる溶接にて接合されてコンテナが形成されている［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［６］前記ウィック構造体が、金属製のメッシュ部材を有する［１］乃至［５］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［７］前記メッシュ部材が、ステンレス製のメッシュ部材である［１］乃至［６］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。

【0009】

本発明のベーパーチャンバでは、ウィック構造体はコンテナに溶接されることでコンテナに接合、固定されている。上記から、ウィック構造体には溶接部が形成され、該溶接部は溶接痕としてウィック構造体に現れている。ウィック構造体はコンテナに溶接されることで、ウィック構造体とコンテナの接触部及びウィック構造体を構成する微細部材同士の接触部が溶融してコンテナに接合される。ウィック構造体がコンテナに接合されるにあたり、上記各接触部以外の部位では、ウィック構造体を構成する微細部材の溶融が抑制され、またコンテナの溶融が抑制されている。

【0010】

本明細書中、「ウィック構造体の主表面」とは、コンテナの平面方向、すなわち、一方の板状体と他方の板状体の平面方向に沿って延在した表面を意味する。また、「ウィック構造体の側面」とは、ウィック構造体の厚さ方向の表面を意味する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の態様によれば、ウィック構造体がコンテナに溶接にて接合されていることにより、コンテナ内部におけるウィック構造体の固定安定性に優れたベーパーチャンバを得ることができる。従って、本発明のベーパーチャンバによれば、ウィック構造体がコンテナの受熱部から位置ずれすることを防止できる。また、本発明の態様によれば、ウィック構造体がコンテナに溶接にて接合されていることにより、ウィック構造体とコンテナの接触部及びウィック構造体を構成する微細部材同士の接触部が溶融し、上記各接触部以外の部位はウィック構造体の溶融もコンテナの溶融も抑制された状態で、ウィック構造体がコンテナに接合されている。また、ウィック構造体をコンテナに接合するにあたり、接合用材料を用いる必要はない。従って、本発明のベーパーチャンバによれば、接合時に、毛細管力を生じさせるウィック構造体の多孔質構造に、ろう材やはんだ等の接合用材料が浸入することを防止できるので、ウィック構造体がコンテナに接合されていても、優れた毛細管力を有し、液相の作動流体の還流特性に優れている。

【0012】

本発明の態様によれば、溶接部が、抵抗スポット溶接及びレーザスポット溶接からなる群から選択された少なくとも１種のスポット溶接で形成された溶接部であることにより、毛細管力を生じさせるウィック構造体の多孔質構造に、ろう材やはんだ等の接合用材料が浸入することをより確実に防止できるので、ウィック構造体の、液相の作動流体の還流特性が確実に向上する。

【0013】

本発明の態様によれば、ウィック構造体の側面が、該側面に対向するコンテナの内周面から距離Ｘに位置し、該距離Ｘが、該距離Ｘに対して平行方向の前記ウィック構造体の寸法の０％超５％以下であることにより、ウィック構造体によって、一方の板状体と他方の板状体との間の封止性が損なわれることを防止しつつ、液相の作動流体を受熱部に十分に還流させてベーパーチャンバのドライアウトを確実に防止できるので、ベーパーチャンバの冷却特性及び液相の作動流体の還流特性が確実に向上する。

【0014】

本発明の態様によれば、溶接部が、複数、形成されていることにより、コンテナ内部におけるウィック構造体の固定安定性がさらに向上し、また、コンテナ内部におけるウィック構造体の位置精度も向上する。

【0015】

コンテナの周縁部が、ファイバレーザ溶接にて封止されていることにより、一方の板状体と他方の板状体間の接合強度が向上してコンテナに優れた封止性を付与でき、また、一方の板状体と他方の板状体の接合時におけるコンテナへの熱負荷を防止できるので、コンテナに優れた機械的強度を付与できる。

【0016】

本発明の態様によれば、ウィック構造体が金属製のメッシュ部材を有することにより、ウィック構造体を構成する微細部材である細線状部材同士の接触部及び細線状部材とコンテナの接触部のみの溶融が円滑化されるので、コンテナ内部におけるウィック構造体の固定安定性を得つつ、ウィック構造体はさらに優れた毛細管力を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバの側面断面の説明図である。

【図2】本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバの内部を説明する平面図である。

【図3】本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバのウィック構造体の溶接部の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバについて、図面を用いながら説明する。図１は、本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバの側面断面の説明図である。図２は、本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバの内部を説明する平面図である。図３は、本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバのウィック構造体の溶接部の説明図である。

【0019】

図１に示すように、本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバ１は、対向する２枚の板状体、すなわち、一方の板状体１１と一方の板状体１１と対向する他方の板状体１２とを重ねることにより空洞部１３が形成された、平面型であるコンテナ１０と、空洞部１３内に封入された作動流体（図示せず）と、を有している。また、空洞部１３の内部空間には、毛細管構造を有するウィック構造体１５が収容されている。また、他方の板状体１２の内面とウィック構造体１５との間の空間部が、気相の作動流体が流通する蒸気流路１８となっている。

【0020】

一方の板状体１１は、中央部３１と中央部３１の外方に位置する周縁部３２を含めて全体が平坦な平板状である。他方の板状体１２も平板状であるが、周縁部４２を除いた中央部４１が凸状に塑性変形されている。また、他方の板状体１２では、中央部４１は平坦な平板状となっており、中央部４１の外方に位置する周縁部４２も平坦な平板状となっている。他方の板状体１２の、外側に向かって突出し、凸状に塑性変形された中央部４１が、コンテナ１０の凸部１４であり、凸部１４の内部が空洞部１３となっている。従って、空洞部１３の外方に、コンテナ１０の周縁部位置が位置し、一方の板状体１１の周縁部３２と他方の板状体１２の周縁部４２が位置している。空洞部１３は、脱気処理により減圧されている。

【0021】

ウィック構造体１５は、空洞部１３に収容された、毛細管力を生じる部材である。ウィック構造体１５は、多孔質であることで毛細管構造を有している。また、ウィック構造体１５は、平面状の部材であり、平面型であるコンテナ１０の平面に沿って延在している。ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５は、コンテナ１０とは別体、すなわち、コンテナ１０とは別の部材である。ウィック構造体１５は、一方の板状体１１の内面上に、一方の板状体１１の内面と面状に接触した状態で延在している。ウィック構造体１５の主表面５０は、空洞部１３に対して露出している。

【0022】

ウィック構造体１５は、毛細管力を生じる構造であれば、特に限定されず、例えば、金属製のメッシュ、金属細線の編組体、金属細線の線条体等の部材を有する構造体を挙げることができる。ウィック構造体１５の材質は、使用状況に応じて適宜選択可能であり、ステンレス、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金等をあげることができる。このうち、軽量性と機械的強度を有し、コンテナ１０への溶接が容易な点から、ステンレスが好ましい。なお、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５として、ステンレス製のメッシュ部材が用いられている。

【0023】

図１、２に示すように、ウィック構造体１５は、コンテナ１０の内面に溶接されている。ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５は、一方の板状体１１の内面に溶接されている。また、一方の板状体１１の外面には、ベーパーチャンバ１の冷却対象である発熱体１００が熱的に接続される。図２では、一方の板状体１１の外面の中央部に発熱体１００が熱的に接続されている。

【0024】

ウィック構造体１５は一方の板状体１１の内面に溶接されているので、ウィック構造体１５には、溶接痕である溶接部２０が形成されている。溶接部２０は、ウィック構造体１５の厚さ方向に延在し、主表面５０から一方の板状体１１の内面まで達している。ウィック構造体１５は、コンテナ１０の内面に溶接されることで、コンテナ１０の内部に、接合、固定されている。ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５は、コンテナ１０の内面に複数箇所（図２では、２箇所）にて溶接されている。従って、ウィック構造体１５は、主表面５０に複数箇所（図２では、２箇所）の溶接部２０が現れている。溶接部２０の位置は、特に限定されないが、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５の周縁部に形成されている。すなわち、平面視において、発熱体１００が熱的に接続されている部位と重なり合わない部位に、溶接部２０が形成されている。なお、本明細書中、「平面視」とは、ベーパーチャンバ１の平面に対して鉛直方向から視認した状態を意味する。

【0025】

溶接部２０は、例えば、スポット溶接で形成された溶接部である。スポット溶接による溶接部２０の形成方法としては、例えば、一方の板状体１１とウィック構造体１５を重ね合わせて積層体を形成し、該積層体の両側から電極を当てて溶接を行う抵抗スポット溶接、該積層体の片側からレーザを当てて溶接を行うレーザスポット溶接が挙げられる。

【0026】

図３に示すように、ベーパーチャンバ１では、抵抗スポット溶接、レーザスポット溶接等の溶接にて、ウィック構造体１５に溶接部２０を形成することにより、ウィック構造体１５とコンテナ１０の接触部２１及びウィック構造体１５を構成する第１の方向に延びる金属細線１５－１と第２の方向に延びる金属細線１５－２の接触部２１’が溶融して一体化している。一方で、接触部２１、２１’以外の部位は金属細線１５－１、１５－２の溶融もコンテナ１０の溶融も抑制された状態で、ウィック構造体１５がコンテナ１０に接合されている。また、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５をコンテナ１０に接合するにあたり、別途、ろう材やはんだ等の接合用材料を用いる必要はない。従って、ベーパーチャンバ１では、毛細管力を生じさせるウィック構造体１５の微細空隙１６に、ろう材やはんだ等の接合用材料が浸入することを防止できる。上記から、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５がコンテナ１０に接合されていても、ウィック構造体１５の溶接部２０における毛細管力の低下を防止できる。

【0027】

また、ベーパーチャンバ１では、抵抗スポット溶接、レーザスポット溶接等の溶接にて、ウィック構造体１５に溶接部２０を形成することにより、ウィック構造体１５とコンテナ１０間に、優れた接合強度を付与することができる。なお、ベーパーチャンバ１では、抵抗スポット溶接にて溶接部２０を形成している。

【0028】

図１に示すように、ウィック構造体１５の固定位置は、特に限定されないが、例えば、ウィック構造体１５の側面５１が、ウィック構造体１５の側面５１に対向するコンテナ１０の内周面から所定の距離Ｘの間隔を有することが好ましい。ウィック構造体１５の側面５１とコンテナ１０の内周面が所定の距離Ｘの間隔を有することにより、一方の板状体１１の周縁部３２と他方の板状体１２の周縁部４２を接合して空洞部１３を封止するにあたり、ウィック構造体１５の存在によって空洞部１３の封止性が損なわれることを防止できる。距離Ｘの下限値としては、空洞部１３の封止作業を確実に容易化する点から、距離Ｘに対して平行方向のウィック構造体１５の寸法の０％超好ましく、１％が特に好ましい。一方で、距離Ｘの上限値は、液相の作動流体を受熱部に十分に還流させてベーパーチャンバ１のドライアウトを確実に防止する点から、距離Ｘに対して平行方向のウィック構造体１５の寸法の５％が好ましく、４％が特に好ましい。

【0029】

また、ウィック構造体１５の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、ウィック構造体１５の、空洞部１３に露出した主表面５０が、主表面５０に対向するコンテナ１０の内面から所定の距離Ｙの間隔を有することが好ましい。ウィック構造体１５の主表面５０とコンテナ１０の内面が所定の距離Ｙの間隔を有することにより、気相の作動流体の蒸気流路１８を確実に確保することができ、結果、気相の作動流体の流通特性が向上する。距離Ｙの下限値としては、気相の作動流体の蒸気流路１８をより確実に確保して、気相の作動流体の流通特性をさらに向上させる点から、０．７ｍｍが好ましく、０．９ｍｍが特に好ましい。一方で、一方で、距離Ｙの上限値は、ウィック構造体１５の容積を十分に確保して液相の作動流体を受熱部に円滑に還流させる点から、１．３ｍｍが好ましく、１．１ｍｍが特に好ましい。なお、ベーパーチャンバ１では、Ｙの値は約１．０ｍｍとなっている。

【0030】

ウィック構造体１５の厚さは、例えば、０．０２ｍｍ～０．２０ｍｍを挙げることができる。ウィック構造体１５としてメッシュ部材を用いる場合、ウィック構造体１５の厚さは、例えば、必要に応じて、複数のシート状のメッシュ部材を積み重ねたり、１枚のシート状のメッシュ部材を折り曲げたりして、シート状を厚さ方向に重ねることで調整することができる。ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５として、一方の板状体１１の中央部３１内面の略全体にわたって、１枚のシート状のメッシュ部材を平面状に敷いている。

【0031】

コンテナ１０の平面視の形状は、特に限定されず、ベーパーチャンバ１の使用条件等により、円形状、長柵状、多角形状等、適宜選択可能である。なお、図２に示すように、ベーパーチャンバ１では、四角形状となっている。

【0032】

コンテナ１０の材料としては、例えば、ステンレス、銅、アルミニウム、チタン、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金等を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、コンテナ１０の材料は、ウィック構造体１５の材料と同じでもよく、異なっていてもよい。コンテナ１０の材料とウィック構造体１５の材料が同じ場合、例えば、ウィック構造体１５の材料をステンレス、コンテナ１０の材料もステンレスとしてもよい。

【0033】

ベーパーチャンバ１の厚さとしては、例えば、０．２ｍｍ～１．０ｍｍを挙げることができる。また、一方の板状体１１と他方の板状体１２の平均厚さは、同じでもよく、例えば、それぞれ、０．０５ｍｍ～０．１ｍｍを挙げることができる。また、一方の板状体１１の平均厚さと他方の板状体１２の平均厚さは、異なっていてもよい。なお、一方の板状体１１の平均厚さが、他方の板状体１２の平均厚さよりも肉厚化されることで、一方の板状体１１の変形が防止されて、コンテナ１０と発熱体１００との熱的接続性が向上する。

【0034】

また、一方の板状体１１の周縁部３２と他方の板状体１２の周縁部４２を重ね合わせた状態で、周縁部３２、４２の全周を接合することで、密閉容器であるコンテナ１０が形成され、空洞部１３が封止される。周縁部３２、４２の接合方法としては、特に限定されず、例えば、拡散接合、ろう付け、レーザ溶接、超音波溶接、摩擦接合、圧接接合等を挙げることができる。このうち、優れた生産性とコンテナ１０の封止性の点から、レーザ溶接が好ましい。また、一方の板状体１１と他方の板状体１２間の接合強度が向上してコンテナ１０に優れた封止性を付与しつつ、一方の板状体１１と他方の板状体１２の接合時におけるコンテナ１０への熱負荷を防止してコンテナ１０に優れた機械的強度を付与できる点から、ファイバレーザによるレーザ溶接が特に好ましい。

【0035】

周縁部３２、４２の接合幅としては、特に限定されないが、例えば、１．０ｍｍ～４．０ｍｍを挙げることができる。

【0036】

空洞部１３に封入される作動流体としては、コンテナ１０の材料との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水を挙げることができ、その他に、代替フロン、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコール、これらと水との混合物等を挙げることができる。

【0037】

次に、本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバ１の動作について、図１、２を用いながら説明する。ベーパーチャンバ１のうち、発熱体１００と熱的に接続された部位（発熱体１００とコンテナ１０が接触している部位）が受熱部として機能する。ベーパーチャンバ１が発熱体１００から受熱すると、空洞部１３に封入された液相の作動流体が、受熱部にて液相から気相へ相変化し、相変化した気相の作動流体が、蒸気流路１８を流通してベーパーチャンバ１の受熱部から放熱部（発熱体１００とコンテナ１０の接触部から所定距離離れた部位）へ移動する。受熱部から放熱部へ移動した気相の作動流体は、放熱部にて潜熱を放熱して、気相から液相へ相変化する。放熱部にて放出された潜熱は、さらにベーパーチャンバ１の外部環境へ放出される。放熱部にて気相から液相へ相変化した作動流体は、コンテナ１０に溶接されたウィック構造体１５の毛細管力にて、放熱部から受熱部へ還流される。

【0038】

次に、本発明の実施形態例に係るベーパーチャンバ１の製造方法について説明する。ベーパーチャンバ１では、先ず、一方の板状体１１の内面中央部にウィック構造体１５を載置し、スポット溶接等の溶接手段にて、ウィック構造体１５を一方の板状体１１の内面に溶接して固定する。次に、ウィック構造体１５を搭載した一方の板状体１１と、周縁部４２を除いた中央部４１が凸状に塑性変形されている他方の板状体１２と、を重ね合わせて、一方の板状体１１の周縁部３２と他方の板状体１２の周縁部４２を積層させる。このとき、ウィック構造体１５が凸状に塑性変形されている他方の板状体１２の中央部４１に収容されるように、一方の板状体１１と他方の板状体１２を重ね合わせる。その後、一方の板状体１１の周縁部３２と他方の板状体１２の周縁部４２を、注液口となる部位を除いて周方向に溶接して、空洞部１３を有するコンテナ１０を形成する。次に、注液口から、作動流体を空洞部１３へ注入し、空洞部１３を脱気して減圧処理後、注液口を封止することで、ベーパーチャンバ１を製造することができる。

【0039】

ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５がコンテナ１０に溶接にて接合されていることにより、コンテナ１０の内部におけるウィック構造体１５の固定安定性に優れている。従って、ベーパーチャンバ１によれば、ウィック構造体１５がコンテナ１０の受熱部から位置ずれすることを防止できるので、十分な量の液相の作動流体を受熱部に確実に還流させることができる。また、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５がコンテナ１０に溶接にて接合されていることにより、接合時にウィック構造体１５の毛細管構造にろう材やはんだ等の接合用材料が浸入することを防止できるので、ウィック構造体がコンテナに接合されても、優れた毛細管力を有し、液相の作動流体の還流特性に優れている。

【0040】

また、ベーパーチャンバ１では、溶接部２０が、抵抗スポット溶接及びレーザスポット溶接からなる群から選択された少なくとも１種のスポット溶接で形成された溶接部であることにより、接合時に、毛細管力を生じさせるウィック構造体１５の毛細管構造に、ろう材やはんだ等の接合用材料が浸入することをより確実に防止できるので、ウィック構造体１５の、液相の作動流体の還流特性がさらに向上する。また、ベーパーチャンバ１では、溶接部２０が、複数、形成されていることにより、コンテナ１０の内部におけるウィック構造体１５の固定安定性がさらに向上し、また、コンテナ１０の内部におけるウィック構造体の位置精度も向上する。

【0041】

また、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５が金属製のメッシュ部材であることにより、ウィック構造体１５を構成する微細部材である金属細線１５－１、１５－２の接触部及び金属細線１５－１、１５－２とコンテナ１０の接触部のみの溶融が円滑化される。従って、コンテナ１０の内部におけるウィック構造体１５の固定安定性を得つつ、ウィック構造体１５はさらに優れた毛細管力を発揮することができる。

【0042】

次に、本発明のベーパーチャンバの他の実施形態例について説明する。ベーパーチャンバ１では、他方の板状体１２の中央部４１は平坦な平板状となっていたが、これに代えて、他方の板状体１２外面に複数の凹部を設けることで、減圧されている空洞部１３の内部空間を維持する複数の支持部が形成されていてもよい。この場合、空洞部１３側に相当する他方の板状体１２の内面に、複数の支持部が凸設されていることとなる。また、支持部の先端部は、空洞部１３の内部空間を確実に維持する点から、ウィック構造体１５の主表面５０と接していることが好ましい。

【0043】

また、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５として、一方の板状体１１の中央部３１内面２１の略全体にわたって、１枚のシート状のメッシュ部材を平面状に敷いていた。これに代えて、発熱体１００が熱的に接続される一方の板状体１１の受熱部では、ウィック構造体１５として、複数枚のシート状のメッシュ部材が重ね合わされて積層された態様としてもよい。この場合、受熱部以外の部位では、ウィック構造体１５は１枚のシート状のメッシュ部材としてもよい。すなわち、受熱部におけるウィック構造体１５の厚さが、受熱部以外の部位におけるウィック構造体１５の厚さよりも厚い態様としてもよい。一方の板状体１１の受熱部では複数枚のシート状のメッシュ部材が重ね合わされていることにより、受熱部におけるウィック構造体１５の毛細管力及び液相の作動流体の貯留量がさらに向上して、発熱体１００の発熱量が増大しても、受熱部におけるドライアウトを確実に防止できる。

【0044】

また、ベーパーチャンバ１では、ウィック構造体１５は２箇所でコンテナ１０に溶接され、溶接部２０が２箇所に形成されていたが、これに代えて、ウィック構造体１５は３箇所以上でコンテナ１０に溶接されて溶接部２０が３箇所以上形成されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明のベーパーチャンバは、ウィック構造体のコンテナ内部における固定安定性に優れ、さらに、ウィック構造体の毛細管力が優れることで液相の作動流体の還流特性に優れるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、携帯用の情報端末や２in１タブレット等のパーソナルコンピュータなどの高機能化された電子機器に搭載された電子部品を冷却する分野で利用価値が高い。

【符号の説明】

【0046】

１ ベーパーチャンバ
１０ コンテナ
１１ 一方の板状体
１２ 他方の板状体
１３ 空洞部
１５ ウィック構造体
２０ 溶接部

【図1】

【図2】

【図3】