特許 7479204 ベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法

(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】2024-04-25

(45)【発行日】2024-05-08

(54)【発明の名称】ベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20240426BHJP

   F28D 15/04 20060101ALI20240426BHJP

【ＦＩ】

F28D15/02 101H

F28D15/02 L

F28D15/04 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020098035

(22)【出願日】2020-06-04

(65)【公開番号】P2021188888

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-02-23

(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】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(72)【発明者】

【氏名】田中 賢吾

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／００３９５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０５１６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８８７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００４０７２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２０７０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２９５４８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－０９１１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８３０４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １５／００ － １５／０６

Ｈ０１Ｌ ２３／４２７

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１金属シートと第２金属シートとの間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、
前記第１金属シートは、凹部流路と、少なくとも１つ以上の突出部と、少なくとも１つ以上の流路溝とを備えており、
前記凹部流路は、前記第１金属シートの内面に設けられており、
前記突出部は、前記第１金属シートの内面から前記第２金属シートの内面に向かって突出しており、かつ前記突出部の頂面が前記第２金属シートの前記内面に当接しており、
前記流路溝は、底面溝部、側面溝部、および頂面溝部を有しており、
前記底面溝部は、前記凹部流路の底面に設けられており、
前記側面溝部は、前記突出部の側面に設けられ、かつ前記底面溝部に連結されており、
前記頂面溝部は、前記突出部の前記頂面に設けられ、かつ前記側面溝部に連結されている、ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項2】

前記流路溝は、溝幅ｗよりも溝深さｄが長い、請求項１に記載のベーパーチャンバ。

【請求項3】

前記第１金属シートの前記凹部流路におけるシート厚みｔ１に対する、前記第１金属シートの前記突出部におけるシート厚みｔ２の比（ｔ２／ｔ１）は、０．１以上１０．０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】

前記第１金属シートは、前記流路溝を複数備えており、かつ前記複数の流路溝が交差する交差部を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバの製造方法であって、
前記第１金属シートの前記流路溝のうち、少なくとも前記側面溝部をレーザーで形成するレーザー加工工程を有することを特徴とするベーパーチャンバの製造方法。

【請求項6】

前記レーザー加工工程において、前記流路溝をレーザーで形成する、請求項５に記載のベーパーチャンバの製造方法。

【請求項7】

前記レーザー加工工程の前に、前記第１金属シートの前記凹部流路および前記突出部をプレス成形で形成するプレス加工工程をさらに有する、請求項５または６に記載のベーパーチャンバの製造方法。

【請求項8】

前記レーザー加工工程の後に、前記第１金属シートと前記第２金属シートとをレーザーで溶接するレーザー溶接工程をさらに有する、請求項５～７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などの電気・電子機器に搭載されている半導体素子などの電子部品は、高性能化に伴う高密度搭載などによって、発熱量が増大する傾向にある。電気・電子機器を長時間にわたって正常に駆動するためには、電子部品を効率よく冷却する必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、第１金属シートと第２金属シートとを備え、第１金属シートが第１流路凹部、第１底面溝および第１流路突出部を有するベーパーチャンバが記載されている。特許文献１のベーパーチャンバでは、第１底面溝は、第１底面溝の長手方向に沿って見たときに、第１底面溝の幅方向の一側において第１底面溝に隣り合う第１流路突出部と、他側において第１底面溝に隣り合う第１流路突出部との間のギャップよりも小さい幅を有している。

【0004】

特許文献１のベーパーチャンバは、所定の関係を有する第１底面溝および第１流路突出部によって熱輸送効率の向上を図っている。しかしながら、近年増大している電気・電子機器における冷却性能の要求に対しては不十分である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１２８２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示の目的は、優れた熱輸送特性を有するベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

［１］ 第１金属シートと第２金属シートとの間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、前記第１金属シートは、凹部流路と、少なくとも１つ以上の突出部と、少なくとも１つ以上の流路溝とを備えており、前記凹部流路は、前記第１金属シートの内面に設けられており、前記突出部は、前記第１金属シートの内面から前記第２金属シートの内面に向かって突出しており、かつ前記突出部の頂面が前記第２金属シートの前記内面に当接しており、前記流路溝は、底面溝部、側面溝部、および頂面溝部を有しており、前記底面溝部は、前記凹部流路の底面に設けられており、前記側面溝部は、前記突出部の側面に設けられ、かつ前記底面溝部に連結されており、前記頂面溝部は、前記突出部の前記頂面に設けられ、かつ前記側面溝部に連結されている、ことを特徴とするベーパーチャンバ。
［２］ 前記流路溝は、溝幅ｗよりも溝深さｄが長い、上記［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］ 前記第１金属シートの前記凹部流路におけるシート厚みｔ１に対する、前記第１金属シートの前記突出部におけるシート厚みｔ２の比（ｔ２／ｔ１）は、０．１以上１０．０以下である、上記［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］ 前記第１金属シートは、前記流路溝を複数備えており、かつ前記複数の流路溝が交差する交差部を有する、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［５］ 上記［１］～［４］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバの製造方法であって、前記第１金属シートの前記流路溝のうち、少なくとも前記側面溝部をレーザーで形成するレーザー加工工程を有することを特徴とするベーパーチャンバの製造方法。
［６］ 前記レーザー加工工程において、前記流路溝をレーザーで形成する、上記［５］に記載のベーパーチャンバの製造方法。
［７］ 前記レーザー加工工程の前に、前記第１金属シートの前記凹部流路および前記突出部をプレス成形で形成するプレス加工工程をさらに有する、上記［５］または［６］に記載のベーパーチャンバの製造方法。
［８］ 前記レーザー加工工程の後に、前記第１金属シートと前記第２金属シートとをレーザーで溶接するレーザー溶接工程をさらに有する、上記［５］～［７］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバの製造方法。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、優れた熱輸送特性を有するベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。

【図4】図４は、図１のＣ－Ｃ線断面図である。

【図5】図５は、実施形態のベーパーチャンバの他の例を示す斜視図である。

【図6】図６は、実施形態のベーパーチャンバの他の例を示す斜視図である。

【図7】図７は、図６のＡ－Ａ線断面図である。

【図8】図８は、図６のＢ－Ｂ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態に基づき詳細に説明する。

【0011】

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、液相の作動流体の流れの乱れを抑制することによって、ベーパーチャンバ内の液相および気相の作業流体を効率的に循環させて、熱輸送特性の向上を図った。

【0012】

実施形態のベーパーチャンバは、第１金属シートと第２金属シートとの間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、前記第１金属シートは、凹部流路と、少なくとも１つ以上の突出部と、少なくとも１つ以上の流路溝とを備えており、前記凹部流路は、前記第１金属シートの内面に設けられており、前記突出部は、前記第１金属シートの内面から前記第２金属シートの内面に向かって突出しており、かつ前記突出部の頂面が前記第２金属シートの前記内面に当接しており、前記流路溝は、底面溝部、側面溝部、および頂面溝部を有しており、前記底面溝部は、前記凹部流路の底面に設けられており、前記側面溝部は、前記突出部の側面に設けられ、かつ前記底面溝部に連結されており、前記頂面溝部は、前記突出部の前記頂面に設けられ、かつ前記側面溝部に連結されている。

【0013】

図１は、実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、図１のＣ－Ｃ線断面図である。図１では、便宜上、ベーパーチャンバの内部構造がわかるように部分的に透過した状態を示している。また、図１では、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流れる方向を黒塗り矢印で示し、気相の作動流体Ｆ（Ｇ）の流れる方向を白抜き矢印で示している。

【0014】

図１～４に示すように、実施形態のベーパーチャンバ１は、第１金属シート１０および第２金属シート２０を有する。第１金属シート１０の内面１０ａおよび第２金属シート２０の内面２０ａが対向するように、第１金属シート１０および第２金属シート２０が接合される。すなわち、第１金属シート１０および第２金属シート２０は内部が閉じられている。また、ベーパーチャンバ１は、第１金属シート１０および第２金属シート２０の間に形成される内部空間Ｓに作動流体を有する。内部空間Ｓは、第１金属シート１０および第２金属シート２０によって密閉されている。ベーパーチャンバ１の内部に設けられる内部空間Ｓには、作動流体が封入されている。

【0015】

内部空間Ｓに封入されている作動流体は、ベーパーチャンバ１の冷却性能の観点から、純水、エタノール、メタノール、アセトンなどが挙げられる。

【0016】

ベーパーチャンバ１を構成する第１金属シート１０は、凹部流路１１と、少なくとも１つ以上の突出部１２と、少なくとも１つ以上の流路溝１３とを備える。

【0017】

図１に示すように、凹部流路１１は、第１金属シート１０の内面１０ａに設けられている。内面１０ａ側に設けられる凹部流路１１は、第１金属シート１０の外縁１０ｃから内面１０ａの中央に亘って凹んでいる。例えば、凹部流路は、内部空間Ｓから突出部１２および流路溝１３を除く空間である。凹部流路１１には、主に気相の作動流体が流れる。

【0018】

突出部１２は、第１金属シート１０の内面１０ａから第２金属シート２０の内面２０ａに向かって突出する。突出部１２の頂面１２ａは、第２金属シート２０の内面２０ａに当接する。

【0019】

突出部１２の頂面１２ａが第２金属シート２０の内面２０ａに当接できる限りにおいて、突出部１２の形状は特に限定されるものではない。また、第１金属シート１０が複数の突出部１２を備える場合、突出部１２の形状は、全て同じでもよいし、異なってもよい。ここでは、全ての突出部１２が円柱状である例を示している。

【0020】

流路溝１３は、底面溝部１４と側面溝部１５と頂面溝部１６とを有する。

【0021】

図１および図４に示すように、流路溝１３を構成する底面溝部１４は、凹部流路１１の底面１１ａに設けられる。また、図１に示すように、流路溝１３を構成する側面溝部１５は、突出部１２の側面１２ｂに設けられ、かつ底面溝部１４に連結されている。また、図１～３に示すように、流路溝１３を構成する頂面溝部１６は、突出部１２の頂面１２ａに設けられ、かつ側面溝部１５に連結されている。流路溝１３には、液相の作動流体が流れる。

【0022】

突出部１２の側面１２ｂに設けられる側面溝部１５は、側面１２ｂの底面側から頂面側まで、全長に亘って延在する。このように、突出部１２の高さ方向に延在する側面溝部１５は、第１金属シート１０の内面１０ａから第２金属シート２０の内面２０ａまで、内部空間Ｓにおけるベーパーチャンバ１の厚み方向の全長に亘って延在する。また、側面溝部１５の底面側端部は、底面溝部１４に連結される。側面溝部１５の頂面側端部は、頂面溝部１６に連結される。

【0023】

流路溝１３の溝幅ｗは、凹部流路１１の幅に比べて非常に小さい。凹部流路１１の最短幅は、隣接する突出部１２の最短距離、または突出部１２と第１金属シート１０の外縁１０ｃとの最短距離である。

【0024】

流路溝１３の溝深さｄは、凹部流路１１の深さに比べて非常に小さい。凹部流路１１の深さは、外縁１０ｃの内面１０ａから凹部流路の底面までの距離である。

【0025】

液相の作動流体は、矢印Ｆ（Ｌ）で示すように、流路溝１３を伝って流れる。ベーパーチャンバ１の厚み方向に亘って延在する側面溝部１５、ならびに側面溝部１５に連結される底面溝部１４および頂面溝部１６を有する流路溝１３が内部空間Ｓに設けられると、底面溝部１４および頂面溝部１６によって、ベーパーチャンバ１の面内方向に沿って流れる液相の作動流体の流れの乱れが抑制されることに加えて、側面溝部１５によって、ベーパーチャンバ１の厚み方向に沿って流れる液相の作動流体の流れの乱れが抑制されて、液相の作動流体がベーパーチャンバ１の厚み方向にも良好に流れる。ベーパーチャンバ１の厚み方向にも液相の作動流体が良好に流れると、液相の作動流体が蒸発部４１に存在しない状態、いわゆるドライアウトを抑制でき、液相および気相の作動流体の循環の流れが良好になり、内部空間Ｓ内での熱輸送が向上する。そのため、ベーパーチャンバ１は優れた熱輸送特性を有することができる。

【0026】

さらに、流路溝１３が内部空間Ｓに設けられると、作動流体は、ベーパーチャンバ１の厚み方向およびベーパーチャンバ１の厚み方向と垂直な方向である面内方向に沿って、良好に流れる。例えば図１に示すベーパーチャンバ１が紙面上で９０度傾く状態や上下反対になる状態など、ベーパーチャンバ１がどのような姿勢であっても、凝縮部４２で気相から液相になった作動流体は蒸発部４１に容易に戻る。このように、ベーパーチャンバ１の配置状態に依存せずに、液相および気相の作動流体の循環の流れが良好であるため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性は優れている。

【0027】

さらに、流路溝１３が内部空間Ｓに設けられると、内部空間Ｓにおける作動流体の蒸発面積が増えて、作動流体の蒸発量が増加する。その結果、内部空間Ｓ内での熱輸送量が向上するため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性は増加する。

【0028】

また、図１に示すように、底面溝部１４について、側面溝部１５と連結する端部（底面溝部の側面溝部側端部ともいう）と異なる端部同士が互いに連結されることが好ましい。底面溝部１４の側面溝部１５側端部と異なる端部同士が連結されると、隣り合う底面溝部１４同士が連結される。第１金属シート１０の内面１０ａに沿った液相の作動流体の流れが向上する。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性が向上する。

【0029】

また、図１に示すように、頂面溝部１６について、側面溝部１５と連結する端部（頂面溝部の側面溝部側端部ともいう）と異なる端部同士が互いに連結されることが好ましい。頂面溝部１６の側面溝部１５側端部と異なる端部同士が連結されると、隣り合う頂面溝部１６同士が連結される。第２金属シート２０の内面２０ａに沿った液相の作動流体の流れが向上する。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性が向上する。

【0030】

また、流路溝１３は、溝幅ｗよりも溝深さｄが長いことが好ましい。流路溝１３の溝深さｄが流路溝１３の溝幅ｗよりも長いと、液相の作動流体に対する流路溝１３の毛細管現象が発揮されやすくなる。液相の作動流体は、流路溝１３の毛細管現象によって、流路溝１３内を良好に流れる。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0031】

また、流路溝１３の溝幅ｗは、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。流路溝１３の溝深さｄと溝幅ｗは、好ましくはｄ／ｗが２．０以上２０．０以下である。流路溝１３の溝幅ｗや溝深さｄが上記下限値以上であると、流路溝１３を容易に形成できる。流路溝１３の溝幅ｗや溝深さｄが上記上限値以下であると、流路溝１３の毛細管現象が作動流体に作用しやすい。

【0032】

また、第１金属シート１０が複数の流路溝１３を備える場合、複数の流路溝１３は、互いに平行に延在することが好ましい。複数の流路溝１３が平行に延在する場合、隣り合う流路溝１３の溝間隔ｐは、好ましくは４０μｍ以上４００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下である。流路溝１３の溝間隔ｐは、隣り合う流路溝１３の溝幅の中心線間の距離である。流路溝１３の溝間隔ｐが４０μｍ以上であると、流路溝１３を容易に形成できる。流路溝１３の溝間隔ｐが４００μｍ以下であると、内部空間Ｓ内を作動流体が良好に流れるため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性が向上する。また、溝間隔ｐは溝幅ｗより５０μｍ以上１００μｍ以下大きいことが好ましい。溝間隔ｐおよび溝幅ｗがこのような関係であると、流路溝１３を容易に形成できる。また単位面積あたりの流路溝内の作動流体量が多く保てるため、作動流体が消失するドライアウトが発生しにくくなり、ベーパーチャンバ１の熱輸送量性能が向上する。

【0033】

また、流路溝１３を構成する底面溝部１４の溝幅ｗは、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。底面溝部１４の溝深さｄと溝幅ｗは、好ましくはｄ／ｗが２．０以上２０．０以下である。底面溝部１４の溝幅ｗや溝深さｄが上記下限値以上であると、底面溝部１４を容易に形成できる。底面溝部１４の溝幅ｗや溝深さｄが上記上限値以下であると、底面溝部１４の毛細管現象が作動流体にさらに作用しやすい。

【0034】

また、側面溝部１５の溝幅ｗは、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。側面溝部１５の溝深さｄと溝幅ｗは、好ましくはｄ／ｗが２．０以上２０．０μｍ以下である。側面溝部１５の溝幅ｗや溝深さｄが上記下限値以上であると、側面溝部１５を容易に形成できる。側面溝部１５の溝幅ｗや溝深さｄが上記上限値以下であると、側面溝部１５の毛細管現象が作動流体にさらに作用しやすい。

【0035】

また、頂面溝部１６の溝幅ｗは、好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。頂面溝部１６の溝深さｄと溝幅ｗは、好ましくはｄ／ｗが２．０以上２０．０μｍ以下である。頂面溝部１６の溝幅ｗや溝深さｄが上記下限値以上であると、頂面溝部１６を容易に形成できる。頂面溝部１６の溝幅ｗや溝深さｄが上記上限値以下であると、頂面溝部１６の毛細管現象が作動流体にさらに作用しやすい。

【0036】

このようなベーパーチャンバ１の熱輸送特性を向上する流路溝１３の形成、特に上記所定の溝幅ｗ、溝深さ、溝間隔ｐを有する流路溝１３や側面溝部１５の形成には、レーザーを用いた加工が好ましく、その中でもファイバレーザーを用いた加工がより好ましい。レーザーによる加工では、側面溝部１５を含む流路溝１３を所望の形状に短時間で形成することができる。一方で、従来のベーパーチャンバで採用されているエッチング液を用いたエッチング加工では、流路溝１３の形状の制御が困難、側面溝部１５の形成自体が困難など、レーザー加工に比べて加工性が非常に低い。

【0037】

また、第１金属シート１０および第２金属シート２０を構成する材料は、高い熱伝導率やレーザーによる加工容易性などの観点から、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が好ましい。その中でも、軽量化を図る目的のためには、アルミニウム、アルミニウム合金がより好ましく、機械的強度を高める目的のためには、ステンレス鋼がより好ましい。また、使用環境に応じて、第１金属シート１０および第２金属シート２０には、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金などを使用してもよい。

【0038】

また、図２～図４に示すように、第１金属シート１０の凹部流路１１におけるシート厚みｔ１に対する、第１金属シート１０の突出部１２におけるシート厚みｔ２の比（ｔ２／ｔ１）は、好ましくは０．１以上１０．０以下、より好ましくは０．２以上５．０以下、さらに好ましくは０．５以上２．０以下、最も好ましくは１．０、すなわち凹部流路１１におけるシート厚みｔ１と突出部１２におけるシート厚みｔ２とが同じである。比（ｔ２／ｔ１）が上記範囲内であると、第１金属シート１０のシート厚みのばらつきが抑制されるため、ベーパーチャンバ１を軽量化することができる。このような所定の比（ｔ２／ｔ１）を有する第１金属シート１０の形成には、プレス成形による加工が好適である。

【0039】

また、第１金属シート１０は、図１に示すように、流路溝１３を複数備えており、かつ複数の流路溝１３が交差する交差部１７を有することが好ましい。複数の流路溝１３が交差する状態としては、図１に示すように、複数の流路溝１３が直角に交差してもよいし、複数の流路溝１３が直角以外の角度で交差してもよい。交差部１７は、複数の底面溝部１４が交差することによって構成されてもよいし、複数の側面溝部１５が交差することによって構成されてもよいし、図１に示すように複数の頂面溝部１６が交差することによって構成されてもよい。複数の底面溝部１４で構成される交差部１７は、凹部流路１１の底面１１ａに設けられる。複数の側面溝部１５で構成される交差部１７は、突出部１２の側面１２ｂに設けられる。複数の頂面溝部１６で構成される交差部１７は、突出部１２の頂面１２ａに設けられる。

【0040】

第１金属シート１０が交差部１７を有すると、流路溝１３の毛細管現象に加えて交差部１７の毛細管現象が作用流体に作用し、内部空間Ｓ内での熱輸送がさらに向上する。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性がさらに向上する。

【0041】

また、図１および図４に示すように、第２金属シート２０の外面２０ｂに発熱体３０を装着すると、第２金属シート２０の内面２０ａにおける発熱体３０の背面の位置が凝縮部４２となり、液相の作動流体が底面溝部１４から側面溝部１５を介して頂面溝部１６に良好に流れる。液相および気相の作動流体の循環がさらに向上するため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。発熱体３０は、例えば半導体素子など、稼動中に熱を発生する電子部品のような部材である。

【0042】

また、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性の向上の観点から、頂面溝部１６を備える突出部１２は蒸発部４１を除く位置に配置されることが好ましい。

【0043】

ベーパーチャンバ１は、主に以下の冷却経路によって発熱体３０を冷却する。

【0044】

まず、第２金属シート２０の外面２０ｂと熱的に接続される発熱体３０で発生した熱は、第２金属シート２０の内面２０ａに位置する蒸発部４１に伝達される。蒸発部４１は、発熱体３０から受けた熱によって、頂面溝部１６を流れている液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる。蒸発によって加熱された気相の作動流体は、矢印Ｆ（Ｇ）で示すように、蒸発部４１から離れた位置の凝縮部４２に流れる。気相の作動流体が凝縮部４２に向かって流れる過程で、作動流体の温度が低下する。凝縮部４２では、温度の低下した気相の作動流体が凝縮されて液相の作動流体に相変化する。相変化で生じる潜熱は、第１金属シート１０や第２金属シート２０に伝達されて、ベーパーチャンバ１の外部に放出される。凝縮された液相の作動流体は、矢印Ｆ（Ｌ）で示すように、底面溝部１４に沿って、ベーパーチャンバ１の面内方向に良好に流れる。底面溝部１４を流れる液相の作動流体が側面溝部１５に伝わると、液相の作動流体は側面溝部１５に沿ってベーパーチャンバ１の厚み方向に良好に流れる。ベーパーチャンバ１の厚み方向に流れる液相の作動流体は、頂面溝部１６を介して、再び蒸発部４１に戻る。このような液相および気相の作動流体の良好な循環によって、ベーパーチャンバ１は発熱体３０を冷却できる。

【0045】

次に、上記のベーパーチャンバ１の製造方法について説明する。

【0046】

ベーパーチャンバ１の製造方法は、第１金属シート１０の流路溝１３のうち、少なくとも側面溝部１５をレーザーで形成するレーザー加工工程を有する。レーザー加工工程では、ファイバレーザーで側面溝部１５を形成することが好ましい。レーザー加工では、側面溝部１５を所望の形状に加工制御しやすく、側面溝部１５を短時間で形成できる。さらに、レーザーの中でも、ファイバレーザーは、加工制御および短時間加工がさらに優れている。一方で、従来のベーパーチャンバで採用されているエッチング液を用いたエッチング加工では、側面溝部１５の形成自体が困難である。

【0047】

また、レーザー加工工程において、流路溝１３をレーザーで形成することが好ましい。すなわち、流路溝１３を構成する底面溝部１４、側面溝部１５および頂面溝部１６をレーザーで形成することが好ましい。レーザーを用いると、側面溝部１５を含む流路溝１３を所望の形状に短時間で形成できる。一方、従来のエッチング加工では、側面溝部１５を含む流路溝１３を所望の形状に加工制御することが困難である。

【0048】

また、ベーパーチャンバ１の製造方法は、レーザー加工工程の前に、第１金属シート１０の凹部流路１１および突出部１２をプレス成形で形成するプレス加工工程をさらに有することが好ましい。第１金属シート１０をプレス成形することによって、凹部流路１１および突出部１２を容易に形成できる。

【0049】

また、ベーパーチャンバ１の製造方法は、レーザー加工工程の後に、第１金属シート１０と第２金属シート２０とをレーザーで溶接するレーザー溶接工程をさらに有することが好ましい。第１金属シート１０および第２金属シート２０をレーザーで溶接することによって、内部空間Ｓを内部に備えるベーパーチャンバ１を容易に製造できる。

【0050】

具体的には、凹部流路１１、突出部１２、流路溝１３などを備える第１金属シート１０の内面１０ａと第２金属シート２０の内面２０ａとが互いに対向し、第１金属シート１０の外縁１０ｃと金属シート２０の内面２０ａとが接触している状態の第１金属シート１０および第２金属シート２０に対して、レーザーを照射する。例えば、第１金属シート１０側から第１金属シート１０および第２金属シート２０の接触部分にレーザーを照射してもよいし、第２金属シート２０側から第１金属シート１０および第２金属シート２０の接触部分にレーザーを照射してもよいし、ベーパーチャンバ１の面内方向から第１金属シート１０および第２金属シート２０の接触部分にレーザーを照射してもよし、これらレーザーの照射を組み合わせてもよい。

【0051】

また、上記のベーパーチャンバ１は、様々な姿勢であっても良好な熱輸送特性を求められている、携帯電話などの電子機器に好適に用いられる。ベーパーチャンバ１を備える電子機器は、様々な使用状態であっても、ベーパーチャンバ１の高い熱輸送特性を有する。

【0052】

以上説明した実施形態によれば、ベーパーチャンバの内部空間内の液相の作動流体は、流路溝に沿ってベーパーチャンバの厚み方向にも良好に流れる。液相の作動流体の流れの乱れが抑制されるので、液相および気相の作動流体の循環の流れが向上し、ベーパーチャンバの内部空間内での熱輸送が増加する。そのため、ベーパーチャンバは優れた熱輸送特性を有することができる。

【0053】

なお、上記では、図１に示すように第２金属シート２０の外面２０ｂに発熱体３０を装着する例について示したが、発熱体３０は第１金属シート１０の外面１０ｂに装着してもよい。

【0054】

また、上記では、第２金属シート２０の内面２０ａが平面である例について示したが、第１金属シート１０に加えて、第２金属シート２０の内面２０ａについても、底面溝部１４を有してもよい。第２金属シート２０が底面溝部１４を有すると、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0055】

また、上記では、第２金属シート２０の内面２０ａが平面である例について示したが、第２金属シート２０の内面２０ａは、第１金属シート１０の内面１０ａと同様に、凹部流路、少なくとも１つ以上の突出部および少なくとも１つ以上の流路溝のいずれかの構成を有してもよい。第２金属シート２０が凹部流路、少なくとも１つ以上の突出部または少なくとも１つ以上の流路溝を有すると、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0056】

また、上記では、図１に示すように突出部１２が円柱形である例について示したが、突出部１２の形状は、頂面１２ａが第２金属シート２０の内面２０ａに当接できればよい。例えば、突出部１２の形状は、図５に示すように四角柱形でもよい。

【0057】

また、上記では、図１～４に示すように、第１金属シート１０のシート厚みの均一性が高い例について示したが、図６～８に示すように、第１金属シート１０の突出部１２におけるシート厚みが凹部流路１１におけるシート厚みよりも明確に大きくてもよい。この場合、底面溝部１４は、突出部１２の一部に進入してもよく、好ましくは図示するように突出部１２を貫通する。底面溝部１４が突出部１２の一部に進入するまたは突出部１２を貫通すると、液相の作動流体がさらに良好に流れるため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0058】

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。

【符号の説明】

【0059】

１ ベーパーチャンバ
１０ 第１金属シート
１０ａ 第１金属シートの内面
１０ｂ 第１金属シートの外面
１０ｃ 第１金属シートの外縁
１１ 凹部流路
１１ａ 凹部流路の底面
１２ 突出部
１２ａ 突出部の頂面
１２ｂ 突出部の側面
１３ 流路溝
１４ 底面溝部
１５ 側面溝部
１６ 頂面溝部
１７ 交差部
２０ 第２金属シート
２０ａ 第２金属シートの内面
２０ｂ 第２金属シートの外面
３０ 発熱体
４１ 蒸発部
４２ 凝縮部
Ｓ 内部空間
Ｆ（Ｌ） 液相の作動流体の流れ
Ｆ（Ｇ） 気相の作動流体の流れ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】