JP2010205949A - 排熱ソケット - Google Patents

Abstract

【課題】熱拡散を得意とする熱拡散モジュールと拡散された熱を放熱する放熱部とをフレキシブルかつ最適に組み合わせることで、種々の電子基板に対応が容易な排熱ソケットを提供する。
【解決手段】本発明の排熱ソケット１は、平板形状の本体部５を有する熱拡散モジュール２を装着する装着部３と、装着部３に接続し、熱拡散モジュール２から伝導される熱を放熱する放熱部４と、を備え、熱拡散モジュール２の少なくとも一部が、装着部３と熱的に接触する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路、発光素子、パワーデバイスなどの電子部品を冷却する熱拡散モジュールを装着する排熱ソケットに関する。

電子機器、産業機器および自動車などには、半導体集積回路、ＬＥＤ素子、パワーデバイスなどの電子部品が使用されている。これらの電子部品は、筐体に装着される電子基板に実装される。この際に、中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）をはじめとする半導体集積回路は、ソケットに装着された上で電子基板に実装されることが多い（例えば、特許文献１参照）。このようなソケットは、半導体集積回路と電子基板を電気信号によって接続するだけである。一方で、半導体集積回路などの電子部品は、内部を流れる電流によって発熱する発熱体になっている。発熱体の発熱が一定温度以上となると、動作保証ができなくなる問題もあり、他の部品や筐体へ悪影響を及ぼし、結果として電子機器や産業機器そのものの性能劣化を引き起こす可能性がある。

上述の通り、ソケットは、電子部品と電子基板を電気的に接続するだけであって、電子部品が発する熱を冷却できない。このため、従来の電子基板においては、電子部品を冷却するために、電子部品の表面にヒートシンクを立設することが行われていた（例えば、特許文献２参照）。

あるいは、電子部品と接触して熱を奪う受熱部と、受熱部から熱を輸送する輸送部と、輸送された熱をフィンによって放散する放熱部とを組み合わせたヒートパイプなどが、電子部品の表面に立設されることも行われていた（例えば特許文献３参照）。
特開２００８−２３４８３６号公報 特開２００６−２３７３６６号公報 特開２００４−３７００１号公報

特許文献２のように、電子部品にヒートシンクを立設する場合には、電子基板の鉛直方向に大きな実装空間を必要とする。電子基板が内蔵される電子機器が、産業機器や据え置き型の電子機器（例えばデスクトップパソコン）であれば、電子基板の鉛直方向に大きな実装空間を占めることはできるが、電子機器が小型・薄型の機器である場合（例えば、携帯端末やノートブックパソコンなど）には、このような実装空間の余裕がない。

あるいは、据え置き型の電子機器であっても、高密度実装が要求されるので、電子基板の鉛直方向にヒートパイプを実装することは難しい。更には、同一ジャンルの電子機器にもかかわらず、据え置き機器と携帯機器とで、電子基板に実装する部材が異なることは、製造工程を増加させるデメリットもある。

また、特許文献３のような、平面方向に広がりを有するヒートパイプを電子部品に装着させる場合には、その形状や構造が予め決まっているので、電子基板の形状や構造と合致しない問題も生じうる。ヒートパイプに限らず、平板形状を有する金属製のヒートスプレッダを電子部品に装着させる場合でも、ヒートスプレッダの形状や構造が予め決まっていれば、電子基板の形状や構造にフレキシブルに対応できない。

あるいは、電子基板が製造された後で、電子部品に金属製の板部材を装着させる場合には、電子基板の形状や構造に合わせて板部材を整形する必要がある。この場合でも、製造工程を増加させる問題がある。

また、発熱体である電子部品から熱を奪うには、金属のみで形成される板部材やヒートシンクよりも、封入された冷媒の気化と凝縮により熱を拡散するヒートパイプが優れていることが多い。しかし、ヒートパイプは、内部に冷媒を封入する必要があるので、ヒートパイプの製造後に、電子基板の形状や構造に合わせて、外形やサイズを整形できない問題がある。

一方で、ヒートパイプは、熱を拡散することについては金属製の板部材よりも優れていることが多いが、熱を拡散するだけでなく外気へ熱を放散することについては、金属製の板部材が優れていることも多い。特に、電子部品とその周辺程度をカバーする面積であれば、ヒートパイプの能力は維持できるが、この面積を超えて更なる領域をカバーする大きさのヒートパイプは、大型化によって熱拡散効率が悪くなる場合もある。冷却する必要のある電子部品や電子部品が実装される電子基板は、多種多様であり、これらに全てあわせることのできるヒートパイプを多種多様に製造しておくことは困難である。また、電子部品の特性、形状、サイズによっては、集中的な熱拡散を行う部材は、種々に変わりうる。

また、電子基板に実装された電子部品では、電子部品そのものよりもソケットや電子基板との電気信号のやり取り部分で多くの熱が発生する。このため、電子部品から発生する熱は、平面的な広がりを持って拡散する必要がある。

このように、多種多様の電子部品や電子基板に合致する冷却装置は、集中的な熱拡散特性に優れる熱拡散モジュールと広範な放熱特性に優れる板部材との、最適な組み合わせを必要とする。

しかしながら従来の技術は、以下の（１）〜（５）の問題を有する。

（１）ヒートシンクを用いる場合には、電子基板と鉛直方向の実装空間を占領してしまう。

（２）予め定まる形状を有する受熱部や放熱部を備えた一体型の冷却装置は、種々の電子基板に対応ができない。

（３）予め大きなサイズの熱拡散モジュールを用意することは、種々の電子基板へのフレキシブルな対応ができない。

（４）事後的に、電子基板の形状や構造に対応できるように、金属板のみを電子部品に装着する場合には、熱拡散特性が弱く冷却能力が劣る。更には、製造工程を増加させる。

（５）電子部品に金属板を装着する場合には、電子部品からの熱移動に負担が大きくなり、放熱を行う金属板での負担が大きい。

特に、集中的に熱を拡散する熱拡散モジュール本体（金属製のヒートスプレッダ、冷媒を用いるヒートパイプ、液冷ジャケットなど）は、規格や種類によって大きさや発熱量の定まる電子部品にあわせた複数種の大きさの展開でよい。一方、拡散された熱を広く放熱する放熱部材は、電子部品よりも電子基板の形状や構造に依存するので、規格化された電子部品（例えばＣＰＵであれば、ある品番のＣＰＵのサイズは決まっており、このＣＰＵが幅広く種々の電子機器に用いられるだけである）と異なり、放熱部材の形状や大きさには、幅広いバリエーションが求められる。同一の電子部品であっても、実装される電子基板は様々であるからである。このため、上記の問題（２）〜（５）にある問題を解決するには、発熱体である電子部品からの集中的な熱拡散を行う熱拡散モジュール（このサイズは予め決めやすい）と、拡散された熱を放熱する放熱部材（幅広いサイズのバリエーションが要求される）とを、最適に組み合わせることが求められる。

このような課題に鑑みると、電子機器、電子基板、実装される電子部品、の形状、構造のバライエティにフレキシブルに対応しつつ効率よい冷却を行う装置は、（Ａ）発熱体からの集中的な熱拡散、（Ｂ）拡散された熱の効率的および広範な放散、のそれぞれを得意とする部材を、フレキシブルに組み合わせることを必要とする。

本発明は、上記（１）〜（５）の問題を解決しつつ、熱拡散を得意とする熱拡散モジュールと拡散された熱を放熱する放熱部とをフレキシブルかつ最適に組み合わせることで、種々の電子基板に対応が容易な排熱ソケットを提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の排熱ソケットは、平板形状の本体部を有する熱拡散モジュールを装着する装着部と、装着部に接続し、熱拡散モジュールから伝導される熱を放熱する放熱部と、を備え、熱拡散モジュールの少なくとも一部は、装着部の少なくとも一部と熱的に接触する。

本発明の排熱ソケットは、発熱体である電子部品表面に、熱拡散モジュールを平面的に装着できる。このため、電子基板の鉛直方向における実装体積を最小限に低減できる。熱拡散モジュールがソケットに装着されるだけで、熱拡散と放熱を一体化した冷却装置が提供できる。

また、ヒートパイプ、ヒートスプレッダ、液冷ジャケットなど、様々な熱拡散モジュールであって、予め規格化された形状・サイズを有する熱拡散モジュールを容易に装着できる。このため、電子基板の形状・構造に合わせた種々の形状やサイズを有する放熱部と、種々のバリエーションで合体され、電子基板の形状・構造にフレキシブルに適合する冷却装置が実現できる。

また、熱拡散モジュールを差し替えるだけで、冷却特性が異なる冷却装置を実現でき、発熱体の特性に合わせた冷却装置を容易に実現できる。

また、熱拡散モジュールと排熱ソケットを別個に提供することで、ユーザー側において多数のバリエーションに基づく冷却装置を構成できる。

本発明の第１の発明に係る排熱ソケットは、平板形状の本体部を有する熱拡散モジュールを装着する装着部と、装着部に接続し、熱拡散モジュールから伝導される熱を放熱する放熱部と、を備え、熱拡散モジュールの少なくとも一部は、装着部の少なくとも一部と熱的に接触する。

この構成により、排熱ソケットは、発熱体に接触する熱拡散モジュールを装着できる。更に、熱拡散モジュールと別体である放熱部と熱拡散モジュールと、を熱的に接続できるので、熱拡散モジュールから拡散される熱を冷却できる。また、規格化されやすい熱拡散モジュールと、電子基板の形状や構造に合わせてフレキシビリティを有する放熱部とが、様々に組み合わされるので、フレキシビリティの高い冷却装置が実現できる。

本発明の第２の発明に係る排熱ソケットでは、第１の発明に加えて、装着部は、本体部の外周の少なくとも一部を固定する。

この構成により、熱拡散モジュールは、本体部の外周から装着部に熱を伝導できる。また、熱拡散モジュールが装着部により固定され、熱拡散モジュールと放熱部とが合体される。

本発明の第３の発明に係る排熱ソケットでは、第１から第２のいずれかの発明に加えて、熱拡散モジュールは、本体部から突出する突出部を有し、突出部が、装着部と熱的に接触する。

この構成により、熱拡散モジュールが拡散する熱が、効率よく装着部（更には放熱部）に伝導される。

本発明の第４の発明に係る排熱ソケットでは、第３の発明に加えて、突出部の表面および裏面の少なくとも一方が、装着部の表面および裏面の少なくとも一方と熱的に接触する。

この構成により、突出部と装着部とが面的な接触を有し、突出部と装着部との間の熱抵抗が小さくなる。

本発明の第５の発明に係る排熱ソケットでは、第１から第４のいずれかの発明に加えて、熱拡散モジュールは、本体部の表面および裏面のいずれか一方の面に発熱体を接触させる受熱面と、受熱面と逆の面である放熱面と、を有し、突出部は、受熱面に比較して放熱面に偏った位置から突出する。

この構成により、発熱体から奪った熱は、放熱面および外縁に向けて拡散されて、突出部に到達しやすくなる。突出部は、装着部と熱的に接触するので、熱拡散モジュールが拡散して到達した熱が、直接的に装着部に伝導しやすくなる。

本発明の第６の発明に係る排熱ソケットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、熱拡散モジュールは、積層された複数の板部材を有し、突出部は、複数の板部材の一部が、他の板部材よりもその面積が大きいことで形成される。

この構成により、突出部が容易に形成され、強度も確保できる。

本発明の第７の発明に係る排熱ソケットでは、第１から第６のいずれかの発明に加えて、熱拡散モジュールは、発熱体と熱拡散部材とを封止し、発熱体が電子部品である場合には、電子部品は電子基板に電気接続可能である。

この構成により、排熱ソケットは、電子部品と熱拡散モジュールとが一体となった部品からの熱を、装着できる。

本発明の第８の発明に係る排熱ソケットでは、第１から第７のいずれかの発明に加えて、装着部は、熱拡散モジュールから伝導される熱を冷却する冷却部を備える。

この構成により、放熱部の負担を軽減できる。

本発明の第９の発明に係る排熱ソケットでは、冷却部は、装着部内部を冷媒が循環する循環路、装着部内部を冷気が循環する循環路およびペルチェ素子の少なくとも一つを含む。

この構成により、放熱部の負担を軽減できる。

本発明の第１０の発明に係る排熱ソケットでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、放熱部は、装着部の外縁より突出する放熱板である。

この構成により、熱拡散モジュールから伝導された熱が、効率よく、外気に放散される。 本発明の第１１の発明に係る排熱ソケットでは、第１０の発明に加えて、放熱板は、装着部の側面の一部のみから突出する。

この構成により、排熱ソケットを小型化できる。

本発明の第１２の発明に係る排熱ソケットでは、第１０から第１１のいずれかの発明に加えて、装着部の側面に着脱可能である。

この構成により、熱拡散モジュールと種々の放熱板とが、フレキシブルに組み合わされる。

本発明の第１３の発明に係る排熱ソケットでは、第１２の発明に加えて、放熱板は、固定部材および弾性部材の少なくとも一つによって、装着部に固定される。

この構成により、放熱板が、容易かつ確実に固定できる。

本発明の第１４の発明に係る排熱ソケットでは、第１０から第１３のいずれかの発明に加えて、熱拡散モジュールは、積層された複数の板部材を有し、放熱板の厚みは、板部材の厚みよりも大きい。

この構成により、放熱板の法熱効率が高まる。

本発明の第１５の発明に係る排熱ソケットでは、第１から第１４のいずれかの発明に加えて、熱拡散モジュールは、金属製ヒートスプレッダおよび冷媒を封止したヒートパイプの少なくとも一方である。

この構成により、熱拡散モジュールは、発熱体から奪った熱を集中的に拡散できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

なお、本明細書におけるヒートパイプとは、内部空間に封入された冷媒が、発熱体からの熱を受けて気化し、気化した冷媒が冷却されて凝縮することを繰り返すことで、発熱体を冷却する機能を実現する部材、部品、装置、デバイスを意味する。ヒートパイプには「パイプ」なる単語が含まれているが、いわゆる部材としてのパイプを必須要件とするのではなく、冷媒の気化・凝縮で発熱体を冷却できるデバイス全般の呼称より、本明細書において「ヒートパイプ」との用語が使用される。

（実施の形態１）
（ヒートパイプの概念説明）
本発明の熱拡散モジュールは、ヒートパイプの機能や動作を利用しているので、まずヒートパイプの概念について説明する。

ヒートパイプは、内部に冷媒を封入しており、受熱面となる面を、電子部品をはじめとする発熱体に接している。内部の冷媒は、発熱体からの熱を受けて気化し、気化する際に発熱体の熱を奪う。気化した冷媒は、ヒートパイプの中を移動する。この移動によって発熱体の熱が運搬されることになる。移動した気化した冷媒は、放熱面などにおいて（あるいはヒートシンクや冷却ファンなどの二次冷却部材によって）冷却されて凝縮する。凝縮して液体となった冷媒は、ヒートパイプの内部を還流して再び受熱面に移動する。受熱面に移動した冷媒は、再び気化して発熱体の熱を奪う。

このような冷媒の気化と凝縮の繰り返しによって、ヒートパイプは発熱体を冷却する。このため、ヒートパイプは、その内部に気化した冷媒を拡散する蒸気拡散路と、凝縮した冷媒を還流させる毛細管流路を有することが好適である。

ヒートパイプには、筒状の形状を有して垂直方向に気化した冷媒を拡散させると共に垂直方向に凝縮した冷媒を還流させる構造を有するものや、発熱体と接する受熱部と冷媒を冷却する冷却部とが別体であってパイプで接続される構造を有するものなどがある。

これらの構造を有するヒートパイプは、その体積が大きく（特に垂直方向に体積が大きくなりやすい）、実装する空間が狭小である場合には不適である。このため、平板状で薄型のヒートパイプが望まれることも多い。このため、平板状のヒートパイプも提案されている。しかし、従来技術では平板状のヒートパイプを構成することが難しかったが、複数の薄板を積層しつつ、積層される板に切り欠き部と貫通孔を備えることで、薄い内部空間に蒸気拡散路と毛細管流路とを形成することを、発明者は実現している。

（全体概要）
まず、排熱ソケットの全体概要について説明する。図１、図２は、本発明の実施の形態１における排熱ソケットの斜視図である。

図１に示される排熱ソケットと図２に示される排熱ソケットとは、熱拡散モジュールが突出部を備えているかの違いを有する。

排熱ソケット１は、平板状の本体部５を有する熱拡散モジュール２を装着する装着部３と、装着部３に接続して熱拡散モジュール２から伝導される熱を放熱する放熱部４とを備えている。熱拡散モジュール２は、その少なくとも一部を装着部３と熱的に接触させる。この熱的な接触により、熱拡散モジュール２から装着部３（更には放熱部４）へ熱が伝導する。熱拡散モジュール２は、開放空間１３に装着される。

図１に示される排熱ソケットでは、熱拡散モジュール２は、突出部などを有しない平板形状の本体部５からなる。装着部３は、本体部５の外周の少なくとも一部を固定すればよく、図１、２に示されるように、外周の全てを固定してもよいし、外周の一部のみを固定しても良い。また、装着部３は放熱部４と熱拡散モジュール２とを熱的に接続できればよいので、装着部３と放熱部４とは別体の要素であってもよいし一体の要素であっても良い。

熱拡散モジュール２は、発熱体１２から奪った熱を拡散する。拡散された熱は熱拡散モジュール２の外周に到達する。熱拡散モジュールの外周は、装着部３と熱的に接触しているので、熱拡散モジュール２が拡散した熱は、装着部３に伝導する。装着部３は、放熱部４と接続しているので、装着部３は、熱を放熱部４に伝導する。放熱部４は、伝導された熱を外気に放散する。このようにして、排熱ソケット１は、装着した熱拡散モジュール２とセットになって、発熱体１２を冷却できる。

すなわち、排熱ソケット１は、発熱体１２から熱を奪って集中的に拡散する熱拡散モジュール２と伝導された熱を放散する放熱部４とを組み合わせる。この際には、種々の熱拡散モジュールと種々の形状（特に事後的に整形可能な形状）を有する放熱部４とを組み合わせることができるので、発熱体１２を効率的に冷却できるだけでなく、フレキシビリティの高い冷却装置（熱拡散モジュール２が装着された排熱ソケット１は、発熱体１２を冷却できる冷却装置となりうる）を実現できる。

発熱体１２からの熱を、放熱部４が直接放散する場合には、放熱部４の負担が大きく、冷却効果が小さい。熱拡散モジュール２と放熱部４とが組み合わされることで、集中的な熱拡散と広範な放熱とが最適に組み合わされる。

排熱ソケット１は、熱拡散モジュール２を装着して発熱体１２を冷却できればよいので、装着する熱拡散モジュール２の種類、形状を選ばない。排熱ソケット１は、発熱体１２の電気ソケットの延長上にあるソケットとして利用できる。

また、熱拡散モジュール２は、ヒートスプレッダ、ヒートパイプ、液冷ジャケットなど、発熱体１２から熱を奪って拡散する部材であれば何でもよい。

ヒートスプレッダは、金属など熱伝導率の高い素材で形成される平板状の熱拡散部材であり、ヒートパイプは、上述の様に内部空間に冷媒を封入し、冷媒の気化と凝縮の繰り返しによって熱を拡散し、液冷ジャケットは、内部空間を移動する冷媒の動きによって熱を拡散する。これらはいずれも、発熱体１２から熱を奪って外縁に拡散する。熱拡散モジュール２としては、発熱体１２から熱を奪って拡散する機能を有するものであって、装着部３に装着可能な形状（好ましくは平板形状）を有していれば、ヒートスプレッダ、ヒートパイプ、液冷ジャケットのいずれでもあるいはこれら以外のいずれであっても構わない。

次に、図２に示される排熱ソケット１は、本体部５から突出する突出部６を有する熱拡散モジュール２を装着する。

熱拡散モジュール２は、本体部５から突出する突出部６を有し、突出部６の表面１０および裏面９の少なくとも一部が、装着部３の表面および裏面の少なくとも一部と熱的に接触する。

図２に示されるように、排熱ソケット１は、開放空間１３を有しており、この開放空間１３に熱拡散モジュール２を装着する。図２の矢印は、別体である熱拡散モジュール２が開放空間１３に装着される状態を示している。開放空間１３は、熱拡散モジュール２を装着可能な形状とサイズを有しており、開放空間１３に熱拡散モジュール２が挿入されると、弾性体や留め具などによって、熱拡散モジュール２が開放空間１３の内部で固定される。装着部３は、いくつかの種類の熱拡散モジュール２にあわせた開放空間１３を予め有しておき、開放空間１３に熱拡散モジュール２を装着する。なお、開放空間１３が熱拡散モジュール２よりも大きいサイズを有する場合でも、余ってしまう空間に充填材を充填することで、装着部３は、熱拡散モジュール２を装着できる。

熱拡散モジュール２が装着部３に装着されることで、熱拡散モジュール２と装着部３とが熱的に接触でき、熱拡散モジュール２は、装着部３に熱を伝導できるようになる。

装着部３は、放熱部４を接続する。放熱部４は、装着部３と接続しているので、装着部３は放熱部４に熱を伝導できる。図２においては、放熱部４は、装着部３の側面１１に接続しているが、放熱部４は、装着部３の表面や裏面など種々の場所に接続されればよい。

放熱部４は、金属製の板部材や熱伝導性や放熱特性の高い素材で形成された部材を含み、伝導される熱を放散する。熱拡散モジュール２が熱の拡散特性に優れているのに対して、放熱部４は、放熱特性に優れる。

また、放熱部４は、板部材で形成されていることが適当であるが、電子基板の形状・構造に合わせて多種のバリエーションを有していてもよいし、電子基板の形状・構造に合わせて事後的に整形されてもよい。熱拡散モジュールと一体化されている放熱部を事後的に整形（切り取りや折り曲げなど）する場合には、熱拡散モジュールに負担や衝撃を与えるデメリットがあるが、放熱部４は、熱拡散モジュール２と分離された状態にできるので、放熱部４を整形する場合でも、熱拡散モジュールへの負担や衝撃がない。

勿論、予め多種多様な放熱部４を有する排熱ソケット１を用意しておくことで、熱拡散モジュールと組み合わされて構成される冷却装置のバリエーションは容易に広がる。この場合も、熱拡散モジュール２よりも製造コストと製造工程の少ない放熱部４のバリエーションを広げるだけで済む。

次に、排熱ソケット１の動作概要について説明する。

排熱ソケット１は、電子基板に実装された電子部品である発熱体１２に合わせて実装される。

装着部３は、熱拡散モジュール２を装着する。熱拡散モジュール２は、装着部３の開放空間１３に挿入されて固定される。このとき、熱拡散モジュール２は、表面と裏面を有しているが、表面および裏面の一方は、発熱体１２に接する受熱面８となり、受熱面と逆の面が放熱面７となる。熱拡散モジュール２は、受熱面８において発熱体と接触する。このとき、直接的に接触するだけでなく、熱伝導が可能であれば間接的に接触することも含む。例えば、熱的接合剤（サーマルグリースやサーマルグリースにフィラーなどを添加した素材）を介して、受熱面８は、発熱体１２と接触する。

熱拡散モジュール２は、受熱面から奪い取った発熱体１２の熱を平面方向および垂直方向に拡散する。この結果、熱拡散モジュール２は、発熱体から奪い取った熱を放熱面７側であって特に放熱面７の外周に、熱を拡散する。熱拡散モジュール２が突出部６を有していない場合には、熱拡散モジュール２の側面から装着部３に熱が伝導する。一方、熱拡散モジュール２が突出部６を有している場合には、この突出部６に拡散された熱が到達する。突出部６の裏面９は、装着部３の表面と熱的に接触するので（直接的な接触および間接的な接触）突出部６（特に裏面９）は、装着部３に熱を伝導する。

装着部３は、放熱部４を接続しているので、装着部３は、放熱部４に熱を伝える。放熱部４は、外気あるいは電子機器の筐体などに熱を放散する。このとき、放熱部４が大きな表面積を有していれば、外気へ効率的に熱を放散できる。更には、放熱部４は、電子基板の形状・構造に合わせて様々に熱を放散できるので、発熱体１２の熱量にあわせた放熱を行える。このように、排熱ソケット１に熱拡散モジュール２が装着されることで、熱拡散モジュール２、装着部３、放熱部４との伝導経路によって、発熱体１２が冷却される。

ここで、発熱体１２が電子基板の一方に偏って実装されている場合には、放熱部４は、図２に示されるように装着部３の側面の一部のみから延伸する。具体的には放熱部４は、電子基板上で空間余裕度のある方向に延伸する。あるいは、電子基板の形状・構造によっては、単数の放熱部４を大きくできない場合には、複数の放熱部４が、装着部３の側面のそれぞれから延伸すればよい。あるいは、電子基板の形状・構造に合わせて、事後的に放熱部４が整形されても良い。

このように、熱拡散モジュール２は、規格や種類で一定形状や一定サイズに定まりやすいが、放熱部４は、種々の形状やサイズのバリエーションを有しやすい。排熱ソケット１は、このように熱拡散モジュール２と放熱部４を、バリエーション豊かに組み合わせて、多様な電子基板に実装される発熱体を冷却できる。熱拡散モジュール２が排熱ソケット１に装着されることで、冷却装置が構成され、この冷却装置は、熱拡散モジュール２と放熱部４との様々な組み合わせによって、発熱体１２を冷却できる。

なお、排熱ソケット１の他の面から見た状態を説明する。

図３は、本発明の実施の形態１における排熱ソケットの底面図である。図４は、本発明の実施の形態１における排熱ソケットの正面図である。図３は、排熱ソケット１を底面から見た状態を示しており、図４は、排熱ソケット１を上面から見た状態を示している。

図３に示されるとおり、発熱体１２は、熱拡散モジュール２の受熱面８に接している。熱拡散モジュール２は、受熱面８から奪った熱を、矢印に示されるように、外縁に拡散する。外縁に拡散した熱は、受熱面８と逆の面である放熱面７に伝わり、放熱面７に偏った位置であって本体部５の外縁から突出する突出部６に伝わる。

図４に示されるように、突出部６が装着部３と熱的に接触するので、突出部６は、伝導された熱を装着部３に伝導する。装着部３は、接続される放熱部４に熱を伝導し、放熱部４が熱を外気に放散する。

図５は、本発明の実施の形態１における排熱ソケットの側面図である。図５は、排熱ソケット１に熱拡散モジュール２が装着された状態を、側面から見た状態を示している。破線矢印は、発熱体１２からの熱が伝導する状態を示している。熱拡散モジュール２は、受熱面８で、発熱体１２から熱を奪う。熱拡散モジュール２は、図５中の破線矢印に示されるように、平面方向および垂直方向に熱を拡散する。このため、放熱面７の外縁から突出する突出部６に熱が伝導する。突出部６の裏面９が装着部３と接しているので、突出部６に到達した熱は、装着部３に伝導する。装着部３は、接続される放熱部４に熱を伝導する。放熱部４は、破線矢印に示されるように、伝導された熱を外気に放散する。

このように、排熱ソケット１は、熱拡散モジュール２が装着されることで、発熱体１２の熱を、放熱部４を介して外気に放散する
次に、各部の詳細について説明する。

（熱拡散モジュール）
まず、熱拡散モジュールについて説明する。

図６は、本発明の実施の形態１における熱拡散モジュールの斜視図である。図７は、本発明の実施の形態１における熱拡散モジュールの底面図である。

図６、図７のいずれも、突出部６を有する熱拡散モジュール２を示しているが、図１に示される熱拡散モジュール２のように、突出部６を有さなくてもよい。

なお、図６は、本体部５の対向する両側面から突出部６を突出させる熱拡散モジュール２を示している。一方、図７は、本体部５の全側面から突出部６を突出させる熱拡散モジュール２を示している。

熱拡散モジュール２は、金属のような熱伝導率の高い素材で形成された平板形状のヒートスプレッダ、内部に封入した冷媒の気化と凝縮により熱を拡散するヒートパイプ、内部を循環する冷媒によって熱を拡散する液冷ジャケットなど、発熱体からの熱を拡散する部材を広く含む。

図６、図７に示されるように、熱拡散モジュール２は、平板形状の本体部５と、本体部５から突出する突出部６を有する。また、発熱体と接触する面である受熱面８と受熱面と逆側の面である放熱面７を有する。

本体部５は、平板形状を有しているのが好適であるが、厚みや外形形状は任意に定まればよく、湾曲を有していても良い。また、本体部５の大きさも任意に定められればよいが、一例として、本体部５は、２０ｍｍ角以上１００ｍｍ角以下の方形を有し、更に１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みを有している。このように規定されるサイズは、冷却対象となる発熱体である電子部品のサイズや回路基板への実装上の容易性などから導入される。本体部５がこの一例であるサイズを有することで、実装と冷却のバランスが適切に図られる。

熱拡散モジュール２は、本体部５から突出する突出部６を備える。突出部６は、本体部５のいずれの位置から突出しても良いが、装着部３との熱的な接触が容易となる位置から突出するのが好ましい。図６、６では、突出部６は、放熱面７と表面が一致しており、本体部５の側面から突出する。熱拡散モジュール２は、その外周である側面を固定する装着部３に装着されるので、突出部６は、本体部５の側面から突出するのが好ましい。突出部６が本体部５の側面から突出することで、突出部６の裏面９が装着部３と熱的に接触しやすくなるからである。また、突出部６は、表面１０、裏面９、側面を有しているが、表面１０もしくは裏面９は側面よりも更に広い面積で装着部３と接触できるので、表面１０もしくは裏面９が装着部３に接触しやすい位置である本体部５の側面から突出部６が突出しているのが好ましい。

また、突出部６が本体部５の側面から突出する場合には、突出部６は、受熱面８よりも放熱面７側に偏った位置から突出することが好ましい。

あるいは、突出部６は、放熱面７と表面１０が同一面となるように、放熱面７に揃って突出することでもよい。これは、図６、図７に示されるように、突出部６が本体部５の放熱面７と一体になっているような構造を示す。

発熱体１２の熱は、本体部５の平面方向に加えて垂直方向にも拡散する。特に、受熱面８が発熱体１２による熱を受ける面であるが、放熱面７は、冷たい外気に触れる面であるので、本体部５が拡散する熱は、受熱面８よりも放熱面７に近づきやすい。このため、突出部６は、装着部３に熱を伝導する役割を担うので、より熱の集まりやすい放熱面７に近い位置に設けられることが好適である。

図６、図７に示される突出部６は、放熱面７と同一面になるように、突出部６は、本体部５の側面から突出する。更に、突出部６の裏面９が装着部３の表面と面的に接触して、熱を伝導する。もちろん、図６、図７と異なり、放熱面７と同一面とならない形態で、突出部６が本体部５の側面から突出しても良い。

図６では、突出部６は、方形を有する本体部５の対向する２つの側面から突出している。図７では、突出部６は、方形を有する本体部５の全ての側面から突出している。突出部６は、本体部５が拡散した熱を装着部３に伝導するので、本体部５のいずれの位置から突出しても構わない。ただし、突出部６は、装着部３を介して放熱部４に熱を伝導するので、放熱部４が存在する位置に合わせて突出することが適当である。例えば、図２においては、放熱部４は、方形外形を有する装着部３の一つの側面から延伸している。このため、突出部６は、この放熱部４の延伸する側面に合わせた本体部５の側面から突出すればよい。但し、突出部６は、装着部３への固定を強化する役割も担うので、放熱部４の延伸位置のみに合わせる必要はない。

（ヒートパイプ型の熱拡散モジュール）
次に、熱拡散モジュール２が平板形状を有するヒートパイプである場合を説明する。

なお、熱拡散モジュール２が金属製のヒートスプレッダであっても冷媒を封止したヒートパイプであっても、突出部６を備えて、装着部３に装着されることに違いはない。また、発熱体１２から奪い取った熱を、装着部３を介して放熱部４に伝えて、発熱体１２を冷却する仕組みも、ヒートスプレッダでもヒートパイプであっても同様である。

また、突出部６の構造や構成も、ヒートスプレッダであってもヒートパイプであっても相違はない。

図８は、本発明の実施の形態１における熱拡散モジュールの分解図である。図８は、複数の板部材が積層されて形成されるヒートパイプ３０を示しており、このヒートパイプ３０を構成する板部材を積層前の状態に分解した構成を示している。なお、図８に示されるヒートパイプ３０は、熱拡散モジュール２の一例である。

ヒートパイプ３０は、本体部５と突出部６とを備える。

まず本体部５は、冷媒の気化と凝縮によって発熱体を冷却するヒートパイプの機能を有する部分である。本体部５は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散する蒸気拡散路２３と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路２４とを備える。図８より明らかな通り、本体部５は、薄型で平板状を有する。なお、本体部５は、方形、円形、楕円形、多角形など種々の形状を有してよい。

本体部５は、平板状の上部板２０、上部板２０と対向する下部板２１および上部板２０と下部板２１との間に積層される単数又は複数の中間板２２を備える。上部板２０、下部板２１および中間板２２が積層されて接合されることで、冷媒を封入できる内部空間２７が形成される。中間板２２は、蒸気拡散路２３と毛細管流路２４を形成する。

内部空間２７は、冷媒を封入し、蒸気拡散路２３は、気化した冷媒を拡散し、毛細管流路２４は、凝縮した冷媒を還流する。

（上部板）
上部板２０について説明する。

上部板２０は、平板状であり、所定の形状、面積を有している。なお、湾曲や屈曲を有していてもよい。

上部板２０は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、上部板２０は、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよい。

なお、突出部６を形成するために、上部板２０の形状、面積が、下部板２１や中間板２２と異なっていてもよい。例えば、上部板２０は、下部板２１や中間板２２に比較して、はみ出す部分を有していてもよい。上部板２０が、下部板２１や中間板２２よりも、その面積が大きいことでも良い。このはみ出す部分が、突出部６を形成する。

上部板２０は、その一方の面であって中間板２２と対向する面に、蒸気拡散路２３および毛細管流路２４の少なくとも一方と連通する凹部２８を有していることも好ましい。凹部２８が毛細管流路２４と連通することで、凝縮した冷媒が、上部板２０から毛細管流路２４へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部２８が蒸気拡散路２３と連通することで、気化した冷媒が、上部板２０の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。

上部板２０は、中間板２２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。上部板２０は、便宜上「上部」との呼称となっているが、物理的に上部の位置に存在しなければならないわけではなく、下部板２１と特段に区別されるものでもない。また、上部板２０が発熱体と接する受熱面となっても、受熱面と逆の放熱面となってもかまわない。

また、上部板２０は、冷媒の注入口３０を備えている。上部板２０、中間板２２、下部板２１が積層されて接合されると内部空間２７が形成される。この内部空間２７は、冷媒を封入する必要があるので、上部板２０などの接合後に注入口３０から冷媒が封入される。注入口３０は、冷媒が封入されると封止されて内部空間は密封される。

なお、冷媒は、積層後に注入口３０から封入されても良く、上部板２０、下部板２１、中間板２２が積層される際に冷媒が封入されてもよい。

（下部板）
下部板２１は、上部板２０と対向して単数又は複数の中間板２２を挟む。

下部板２１は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板２０と対向して本体部５を形成するので、上部板２０と同一の形状、面積であることが好ましい。

但し、突出部６を形成するために、下部板２１の形状、面積が、上部板２０や中間板２２と異なっていてもよい。例えば、下部板２１は、上部板２０や中間板２２に比較して、はみ出した部分を有していてもよい。このはみ出した部分が、突出部６を形成する。

下部板２１は、その一方の面であって中間板２２と対向する面に、蒸気拡散路２３と毛細管流路２４に連通する凹部２８を有していることも好適である。凹部２８は、毛細管流路２４と連通することで凝縮した冷媒が、下部板２１から毛細管流路２４へ伝わりやすくなる。また、凹部２８が蒸気拡散路２３と連通することで、気化した冷媒が、下部板２１の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。これは、上部板２０に凹部２８が設けられることと同様である。

下部板２１は、便宜上「下部」との呼称となっているが、物理的に下部の位置に存在しなければならないわけではなく、上部板２０と特段に区別されるものでもない。

下部板２１は、中間板２２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。

また、下部板２１が、発熱体と接しても接しなくてもよい。

（中間板）
中間板２２は、単数又は複数の板材である。図８では、本体部５は、４枚の中間板２２を有している。中間板２２は、上部板２０と下部板２１の間に積層される。

中間板２２は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板２０および下部板２１に挟まれて本体部５を形成するので、上部板２０および下部板２１と同一の形状であることが好ましい。なお、上部板２０および下部板２１に挟まれるので、中間板２２の面積は、上部板２０および下部板２１と同一でも良く、若干小さくてもよい。

但し、突出部６を形成するために、中間板２２の形状や面積が、上部板２０や下部板２１と異なっていてもよい。例えば、ある特定の中間板２２（中間板２２が複数ある場合には、そのいずれか１枚か複数枚の中間板）は、上部板２０や下部板２１および他の中間板２２に対して、はみ出した部分を有していても良い。このはみ出した部分が、積層されて本体部５が形成された場合に、突出部６を形成する。例えば、上部板２０、下部板２１、他の中間板２２が所定角の方形を有している場合に、特定の中間板２２は、所定角の方形のある辺からはみ出した領域を有しているとする。上部板２０、下部板２１、中間板２２の全てが積層された際には、このはみ出した領域は、本体部５の側面からはみ出すことになる。この側面からはみ出した領域が、突出部６を形成する。

なお、突出部６は、上部板２０、下部板２１、中間板２２のいずれのはみ出しにより形成されてもかまわない。

また、中間板２２は、上部板２０および下部板２１と接続される際に用いられる突起や接着部を有していても良い。加えて、中間板２２は、微小な断面積を有する内部貫通孔２６を有している。この内部貫通孔２６は、毛細管流路２４を形成する。

上部板２０と下部板２１の間に中間板２２が積層されて接合されることで、本体部５が形成される。中間板２２は、単数でも複数でもよい。但し、後述するように、より微小な断面積を有する毛細管流路２４を形成するためには、中間板２２は、複数であることが好ましい。

（中間板と蒸気拡散路および毛細管流路）
次に、蒸気拡散路２３および毛細管流路２４について、図９も参照しながら説明する。図９は、本発明の実施の形態１における中間板の一例を示す正面図である。

中間板２２は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する蒸気拡散路２３と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路２４を形成する。

まず、蒸気拡散路２３について説明する。

中間板２２は、切り欠き部２５と内部貫通孔２６を有している。

切り欠き部２５は、蒸気拡散路２３を形成する。上部板２０と下部板２１の間に中間板２２が積層された場合に、切り欠き部２５は空隙を形成する。この空隙が蒸気拡散路２３となる。

ここで、切り欠き部２５が、本体部５の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成されることで、蒸気拡散路２３も、本体部５の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。切り欠き部２５によって、下部板２１と上部板２０とがつながる場合には、下部板２１で受熱して気化した冷媒は、平面方向および厚み方向に移動して、気化した冷媒（および熱）が下部板２１から上部板２０にまで達する。すなわち、蒸気拡散路２３は、平面方向および厚み方向の両方に（もちろん、蒸気拡散路２３の形状によっていずれか一方の場合もありえる）かけて、気化した冷媒を移動させる。

特に、図９に示されるように、切り欠き部２５が中間板２２の中央部から放射状に形成されている場合には、蒸気拡散路２３も本体部５の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体は、本体部５の略中央部に設置されることが多いので、冷媒は本体部５の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、本体部５の中央部付近の冷媒が最初に気化する。このとき、蒸気拡散路２３が本体部５の略中央部から放射状に形成されていることで、中央付近で生じた気化冷媒は、放射状に拡散する。結果として、気化冷媒（発熱体から奪われた熱）は、発熱体と反対側の放熱面に到達し、放熱面から突出部６に伝わる。

このように、中間板２２が切り欠き部２５を有し、平面方向および厚み方向の少なくとも一方に広がる蒸気拡散路２３が形成されることで、本体部５の内部においては、気化した冷媒が平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。結果として、発熱体からの熱は、中央から周辺に向けて本体部５内部を平面方向に拡散する。結果として、薄型で平板状のヒートパイプであっても、発熱体の熱を効率よく移動できる。

なお、切り欠き部２５（すなわち蒸気拡散路２３）は、放射状でなくとも別の形状であってもよい。

蒸気拡散路２３が放射状であることで、気化した冷媒が平面方向に拡散するとしても、拡散した後冷却されて凝縮した冷媒が高速に還流しなければ、発熱体の冷却能力は十分でない。本体部５は、拡散した後で凝縮した冷媒を、本体部５の全面を効率よく活用して還流させる毛細管流路２４を有していることにより、高い平面方向および厚み方向の少なくとも一方の拡散（および還流）性能を実現している。更に、毛細管流路２４と連通する凹部２８によって、凝縮した冷媒は更なる効率で還流できる。凹部２８は、凝縮した冷媒の還流を促進させる役割も有する。

次に毛細管流路２４について説明する。

中間板２２は、内部貫通孔２６を有している。内部貫通孔２６は、微小な貫通孔であり、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路２４を形成する。中間板２２が図９に示されるように切り欠き部２５を有する場合には、切り欠き部２５以外の部分に内部貫通孔２６が形成される。

ここで、中間板２２が単数の場合には、中間板２２に設けられている内部貫通孔２６がそのまま毛細管流路２４になる。

これに対して、中間板２２が複数である場合には、複数の中間板２２のそれぞれに設けられた内部貫通孔２６の一部のみが重なって、内部貫通孔２６の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２４が形成される。このように、中間板２２が複数である場合には、内部貫通孔２６そのものの断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２４が形成されるので、毛細管流路２４における凝縮した冷媒の還流をより効果的にできる。毛細管流路２４の断面積が小さいことで、毛細管現象による液体の移動が促進されるからである。

なお、ここで、中間板２２のそれぞれには、複数の内部貫通孔２６が設けられる。複数の内部貫通孔２６が、複数の流路を有する毛細管流路を形成できるからである。

内部貫通孔２６は、中間板２２の表面から裏面にかけて貫通しており、その形状は円形でも楕円形でも方形でもよい。但し、内部貫通孔２６の一部同士が重なって毛細管流路２４を形成することから、内部貫通孔２６は方形であることが適当である。これは製造上の容易性からも適当である。

内部貫通孔２６は、掘削、プレス、ウェットエッチング、ドライエッチングなどで形成されれば良い。

中間板２２が複数の場合には、内部貫通孔２６は、複数の中間板２２のそれぞれに設けられる。ここで、複数の中間板２２は、その内部貫通孔２６の一部同士のみがそれぞれ重なるように積層されるので、内部貫通孔２６の位置は、隣接する中間板２２毎にずれていることが適当である。例えば、ある中間板２２における内部貫通孔２６の位置と、この中間板２２と隣接する別の中間板２２における内部貫通孔２６の位置は、内部貫通孔２６の断面の一部ずつが重なるようにずれている。このように、隣接する中間板２２毎に内部貫通孔２６の位置がずれていることで、複数の中間板２２が積層された場合に、内部貫通孔２６の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２４が形成される。

毛細管流路２４は、複数の中間板２２が積層される際に、内部貫通孔２６の一部同士が重なり合って、内部貫通孔２６の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する。このような内部貫通孔２６の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、本体部５の垂直方向に積層され、垂直方向の孔同士が接続することで、垂直方向の流路が形成される。また、垂直方向において階段状の孔となるので、垂直方向であると同時に平面方向にも流れうる流路が形成される。この垂直・平面方向に形成される流路は、その断面積が非常に小さく、凝縮した冷媒を、垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。

なお、内部貫通孔２６の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔２６よりも小さな断面積を有する毛細管流路２４が形成される場合には、毛細管流路２４を直接加工するよりも、容易に製造できるメリットもある。

なお、毛細管流路２４は、凝縮した冷媒を還流するが、気化した冷媒を通すこともありえる。

また、毛細管流路２４、凹部２８の角部や切り欠き部２５の角部は、面取りされていたり、Ｒが設けられていたりすることも好適である。毛細管流路２４の断面は、六角形、円形、楕円形、方形、多角形など様々な断面形状を有していて良い。

（突出部）
突出部６は、上部板２０、下部板２１、中間板２２のいずれかが、他よりもその面積が大きいことで形成される。

上部板２０が突出部６を形成する場合には、突出部６は、上部板２０と同一面において本体部５の側面に突出する。上部板２０の形状によって、突出部６は、本体部５のいずれかの側面から突出する。

中間板２２が突出部６を形成する場合には、突出部６は、本体部５の側面の途中から突出する。中間板２２の形状によって、突出部６は、本体部５のいずれかの側面から突出する。

下部板２１が突出部６を形成する場合には、突出部６は、下部板２１と同一面において本体部５の側面から突出する。下部板２１の形状によって、突出部６は、本体部５のいずれかの側面から突出する。

なお、突出部は、受熱面と放熱面においては、放熱面に偏った位置から突出することが好ましい。受熱面から拡散される熱が、突出部６に伝わる必要があるからである。このため、下部板２１が受熱面を形成する場合には、上部板２０もしくは下部板２１よりも上部板２０に近い位置にある中間板２２が、突出部６を形成する。上部板２０が受熱面を形成する場合は、これと逆である。

なお、突出部６は、本体部５の形成後に、別部材が接着、溶接されて形成されてもかまわない。

また、突出部６は、内部空間を有しており、気化した冷媒の拡散が内部で行われる構造でも良い。この場合には、突出部６には、効率的に熱が伝わるからである。また、突出部６は、装着部３との間の熱抵抗を下げるために、その面積が大きいことが適切である。一方で、突出部６の面積が大きいと、本体部５からの熱の伝導が悪くなったり、突出部６の中での冷媒の拡散が悪くなったりするので、突出部６の面積は、最適化されるのが好ましい。

（製造工程）
ここで、ヒートパイプの製造工程について説明する。

上部板２０、下部板２１、中間板２２が積層されて接合されることで本体部５が製造される。

上部板２０、下部板２１および複数の中間板２２（図８では中間板２２は４枚である）のそれぞれが同一位置で重なるような位置関係に合わせられる。加えて、複数の中間板２２は、複数の中間板２２のそれぞれに設けられた内部貫通孔２６のそれぞれの一部のみが重なるような位置関係にあわせられる。

上部板２０、下部板２１および複数の中間板２２の少なくとも一つは、接合突起を有している。

上部板２０、下部板２１、複数の中間板２２は、位置あわせされた上で積層され、ヒートプレスによって直接接合されて一体化される。このとき、各部材は、接合突起によって直接接合される。

ここで、直接接合とは、接合しようとする２つの部材の面を密着させた状態で加圧しつつ熱処理を加えることであって、面部の間に働く原子間力によって原子同士を強固に接合させることであり、接着剤を用いることなく、２つの部材の面同士を一体化しうる。このとき、接合突起が強固な接合を実現する。

ヒートプレスにおける直接接合の条件として、プレス圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ^２〜１５０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内であり、温度は２５０〜４００℃の範囲内であることが好ましい。

次に、上部板２０や下部板２１の一部に空けられた注入口３０を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口３０が封止されて本体部５が完成する。なお、冷媒の封入は真空または減圧下で行われる。真空または減圧下で行われることで、本体部５の内部空間が真空または減圧された状態となって冷媒が封入される。減圧下であると、冷媒の気化・凝縮温度が低くなり、冷媒の気化・凝縮の繰り返しが活発になるメリットがある。

以上の工程で本体部５が製造されるが、このとき上部板２０、下部板２１および中間板２２の少なくとも一つが、他よりも面積が大きいことで突出部６も形成される。

なお、熱拡散モジュール２は、本発明の排熱ソケットに装着されるものであって、本発明の必須構成要素ではない。

（ヒートスプレッダである熱拡散モジュール）
熱拡散モジュール２は、金属や熱伝導性の高い素材でできたヒートスプレッダでもよい。この場合には、方形や多角形などの種々の形状であって平板形状を有する板材であればよい。突出部６を備える場合には、金型整形によって、突出部６がヒートスプレッダに形成されたり、溶接や接着されたりして、本体部５に突出部６が取り付けられればよい。

（装着部）
次に、装着部３について説明する。

装着部３は、熱拡散モジュール２と放熱部４とを接続する要素であり、放熱部４と別体の要素でもよく一体の要素でも良い。

図１０は、本発明の実施の形態１における排熱ソケットの斜視図である。

装着部３は、図１０に示されるように、熱拡散モジュール２の外周を固定するリング形状を有している。更に装着部３は、熱拡散モジュール２を装着できるように、開放空間１３を有している。この開放空間１３に、熱拡散モジュール２が嵌まる。装着部３は、弾性体によって、開放空間１３に嵌められた熱拡散モジュール２を固定する。

装着部３は、金属、樹脂、合金などの種々の素材で形成されれば良いが、熱拡散モジュール２（特に突出部６）からの熱を放熱部４に伝導する必要があるので、熱伝導性の高い素材で形成されるのが好適である。あるいは、装着部３において、熱拡散モジュール２を固定する部分は、樹脂などの断熱性および軽量な素材で形成され、突出部６から放熱部４につながる部分が、金属などの熱伝導性の高い素材で形成されることも好適である。

装着部３は、熱拡散モジュール２を固定すると共に、突出部６から伝導される熱を放熱部４に伝える。このとき、突出部６の表面もしくは裏面が装着部の表面と熱的に接触する。熱的に接触すればよいので、直接接触でも間接接触でもよい。また、熱的接合剤（サーマルグリースやサーマルグリースにフィラーなどを添加した素材）を介した接触でも良い。なお、突出部６の裏面と装着部３の表面とが、面的に接触するのが好適である。突出部６から装着部３へ熱が伝わるので、面接触により熱抵抗が小さくなるからである。なお、装着部３は、突出部６のみからでなく、本体部５からも、熱を受け取る。

また、装着部３は、熱拡散モジュール２の外周の少なくとも一部を固定できればよく、外周の全部を固定できなくともよい。また、装着部３は、熱拡散モジュールのみならず発熱体である電子部品をも固定しても良い。この場合には、電子部品の外周と熱拡散モジュール２の外周とを、それぞれ固定する。

なお、装着部３は、突出部６との面的な接触を容易にするために、突出部６に対応した受け口を有していても良い。

また、装着部３は、嵌合、クリッピング、接合、接着など、種々の手段によって、熱拡散モジュール２を固定する。

（放熱部）
次に、放熱部４について説明する。

放熱部４は、装着部３に接続して、装着部３から延伸する。装着部３は、突出部６からの熱を放熱部４に伝導し、放熱部４は、この伝導された熱を放熱する。放熱部４は、装着部３の側面から延伸してもよく、装着部３の上面や底面から延伸しても良い。

放熱部４は、一例として、装着部３の外縁より突出する放熱板４０であってもよい。図１０に示される放熱部４は、装着部３の両側面から突出する放熱板４０である。

放熱板４０は、金属などの熱伝導性の高い素材で形成された板部材であり、広い表面積を有するので、伝導された熱を効率よく外気に放散できる。

放熱部４０は、図１０に示されるように、方形を有する装着部３の対向する２つの側面から突出してもよいし、１つの側面から突出してもよいし、全ての側面から突出しても良い。放熱板４０は、装着部３のいずれの箇所から突出しても良いが、電子基板の形状や構造に合わせて、延伸させやすい箇所から突出すればよい。

放熱板４０が、電子基板の形状や構造にフレキシブルに合わせて突出できるように、放熱板４０は、装着部３と着脱可能であることも好適である。例えば、装着部３の側面には、スリットのような差込部が設けられ、差込部の内部に熱的接合剤（サーマルグリースやサーマルグリースにフィラーなどを添加した素材）が充填されていたり、固定部材や弾性体が設けられていたりすることで、別体の放熱板４０が装着部３に取り付けられる。このとき、方形の装着部３の全ての側面に差込部が設けられていることで、電子基板の形状や構造に合わせて、挿入しやすい位置の側面に、放熱板４０が挿入されて固定される。この結果、フレキシブルな放熱板４０の設置が可能となる。

図１１に、差込部で放熱板４０を固定する装着部３を示す。図１１は、本発明の実施の形態１における装着部の内部構造図である。

装着部３は、その側面に差込部４１を備える。差込部４１は、放熱板４０を挿入すると共に弾性部４２によって挿入された放熱板４０を固定する。弾性部４２によって放熱板４０が押さえつけられることで、放熱板４０は、確実に固定される。

このように、放熱板４０が装着部３に着脱可能であることで、電子基板の形状や構造にフレキシブルに対応する放熱部４が形成される。また、放熱板４０を事後的に装着部３に取り付けることができるので、装着部３と放熱板４０とを別体で提供し、ユーザーにおいて装着部と放熱部との最適な組み合わせを実現できる。

放熱板４０は、板部材であるので表面積が大きく、その表面から熱を外気に放散する。ここで、放熱板４０は板部材であるので、種々の形状や大きさに調整できる。例えば、電子基板の形状や構造に合わせて放熱板４０を整形した上で、装着部３に取り付けることもできる。あるいは、電子基板の形状や構造に合わせて放熱板４０を折り曲げた上で、装着部３に取り付けることもできる。放熱板４０が屈曲されたり湾曲されたりすることで、電子基板の形状や構造にフィットできると共に放熱効率も向上する。

図１２は、本発明の実施の形態１における排熱ソケットの側面図である。図１２では、放熱板４０が屈曲を有している。屈曲を有する放熱板４０によって、表面積が拡大すると共に、外界との接触体積が増加する。この結果、放熱板４０は、屈曲されない場合よりも、高い効率で熱を放散できる。あるいは、放熱板４０の延伸方向に存在する他の電子部品を回避することにもなる。

このように、放熱板４０が屈曲や湾曲を有することで、電子基板の形状や構造にフィットしつつ効率の良い放熱ができる。

なお、放熱板４０は、略Ｓ字状に湾曲していたり、より複雑に屈曲していたりしてもよい。また、装着部３の側面の少なくとも一部から放熱板４０が延伸すればよいが、ある側面から延伸する放熱板４０のサイズは大きく、他の側面から延伸する放熱板４０のサイズは小さくてもよい。これらも、電子基板の形状や構造に基づいて定まればよい。例えば、電子基板や電子基板を格納する筐体の構造上で放熱が容易な空間には、大きなサイズを有する放熱板４０が延伸し、放熱が容易でない空間には、小さなサイズを有する放熱板４０が延伸する。

なお、放熱板４０は、装着部３を介して熱拡散モジュール２や突出部６と熱的に接触しても良いが、熱拡散モジュール２や突出部６と直接的に接触しても良い。また、伝導された熱を外気に放散するために、放熱板４０には、表面の熱伝導率を上げたり表面をメッシュ構造にして表面積を拡大したりする工夫が施されても良い。

また、熱拡散モジュール２が複数の板部材を積層して形成される場合には、放熱板４０の厚みは、この板部材の厚みよりも大きいことが好適である。放熱板４０が放熱する効率は、放熱板の面積と厚みに比例するからである。例えば、熱拡散モジュール２が複数の板部材が積層されたヒートパイプである場合には、積層される複数の板部材の一つを拡大して、放熱板として利用することもありうる。この場合には、装着部や放熱部を不要にできるが、放熱板としての性能が不十分となることもありうる。ヒートパイプは、薄型であることが求められるので、積層される板部材の一つ一つの厚みは非常に薄い。このため、積層される板部材が放熱板として利用される場合には、放熱効率が低い。厚みが不足するからである。

これに対して、熱拡散モジュール２と別体である放熱板４０は、様々な厚みを持つことができるので、放熱効率を高める自由度を有する。

以上のように、実施の形態１の排熱ソケットは、規格化された熱拡散モジュールを装着し、電子基板の形状や構造にフレキシブルに対応しつつ放熱効率を高めた放熱部から熱を放散でき、発熱体を効率よく冷却できる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。

実施の形態２における排熱ソケットでは、装着部３が、伝導以外の機能によって熱拡散モジュール２からの熱を冷却する冷却部を有する。装着部３が、熱拡散モジュール２から伝導される熱を冷却する冷却部を有することで、放熱部４での放熱の負担を軽減できる。装着部３から放熱部４に伝導する熱の温度が低下するので、放熱部４での放熱負担が下がるからである。

図１３は、本発明の実施の形態２における排熱ソケットの正面図である。装着部３の内部を透視した状態を示している。

排熱ソケット５０は、装着部３と放熱部４とを備える。ここで装着部３は、熱拡散モジュール２の本体部の外周の少なくとも一部を固定するリング形状を有し、更に冷媒が循環する循環路５１を内蔵している。循環路５１は、装着部３の内部に設けられ、装着部３の内部において、冷媒を循環させる。冷媒は、例えば装着部３の外部と出入りが可能であって、冷却された冷媒が循環路５１に供給される。冷媒が循環路５１を循環することで、熱拡散モジュール２から装着部３に伝導する熱が冷却される。冷却しきれなかった熱は、装着部３から放熱部４に伝導するので、放熱部４で放散される。

このように、熱拡散モジュール２が拡散した熱は、装着部３における冷媒循環によって冷却されつつ放熱部４からも放散される。結果として、熱拡散モジュール２が拡散した熱は、循環路５１と放熱部４との両方で冷却される。

図１３では、装着部３が備える冷却部として、冷媒の循環路５１を例示したが、他の構成でもよい。例えば、冷却部は、冷気が循環する循環路であってもよいし、ペルチェ素子であってもよい。また、ファンによる冷気の吹き付けであってもよく、装着部３から放熱部４へ伝導される熱の温度を下げる部材であれば何でも良い。

このように、実施の形態２における排熱ソケット５０は、装着部３を活用して熱拡散モジュール２が拡散した熱を冷却できる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。

まず、放熱板の変形例について説明する。

図１４は、本発明の実施の形態３における排熱ソケットの側面図である。図１４に示される排熱ソケット６０は、装着部３の対向する両側面から延伸する放熱板４０を備える。この放熱板４０は、略Ｓ字状に延伸している。略Ｓ字状に延伸することで、高い耐たわみ性を有する。また、放熱空間が大きくなるため、放熱効率も挙がる。

例えば、放熱板４０が電子機器の筐体と接触して放熱する場合には、電子機器からの振動が放熱板４０に伝わる。このような場合でも、放熱板４０が略Ｓ字状を有していることで、たわみに強く、排熱ソケット６０の劣化が防止される。

あるいは、図１５に示されるように、対向する両側面から放熱板４０が延伸し、一方の側面より延伸する放熱板４０の面積が他方の側面より延伸する放熱板４０の面積より大きい構成も好適である。図１５は、本発明の実施の形態３における排熱ソケットの側面図である。図１５に示されるように、発熱体１２が熱拡散モジュール２の一方に偏って配置される場合には、熱拡散モジュール２で拡散される熱は、発熱体１２の位置に偏る。発熱体１２が偏っている側から延伸する放熱板４０の面積が大きいことで、対応できる。すなわち、熱拡散モジュール２は発熱体１２に近い側にある放熱板４０により多くの熱を拡散する。発熱体１２に近い側にある放熱板４０は、その面積が他方の放熱板４０より大きいので、高い放熱能力を持つ。

なお、放熱板４０は、事後的に装着部３に取り付け可能なので、発熱体１２の位置に合わせて、広い面積を有する放熱板４０と小さい面積を有する放熱板４０とを取り付ければよい。

なお、放熱板４０は、空間上で固定されなくともよいし、筐体の内面と熱的に接触しても良い。筐体の内面と熱的に接触することで、放熱板４０は、筐体に熱を伝導して放熱できる。

また、実施の形態１〜３で説明した排熱ソケットは、電子基板などと共に電子機器に実装される。

なお、放熱板４０には、発熱体１２である電子部品や熱拡散モジュール２に実装された電子部品と、電気信号をやり取りする電気線路が形成されても良い。この場合には、排熱ソケットは、冷却だけでなく、電子部品と電子基板との電気接続も可能にする。

次に、装着部３の変形例について、図１６を用いて説明する。

図１６は、本発明の実施の形態３における排熱ソケットの正面図である。装着部３は、本体部５の対向側面のみを固定している。装着部３の役割は、熱拡散モジュール２の固定および熱拡散モジュール２からの熱を放熱部４に伝導することであるから、電子部品や電子基板の形状によっては、本体部５の外周の全てではなく、一部のみを固定する構造でも良い。この場合には、コスト面や装着自由度の面でのメリットがある。

また、装着部３は、図１７に示されるように、放熱部４が熱拡散モジュール２の側面をクリッピングして固定するクリップ部材であっても良い。図１７は、本発明の実施の形態３における装着部の模式図である。クリップ部材６５は、放熱部４の一端に設けられており、クリップ部材６５が熱拡散モジュール２を挟時することで、放熱部４と熱拡散モジュール２とが熱的に接続される。このように装着部３がクリップ部材６５であることで、熱拡散モジュール２の装着が容易である。また、コスト面でも優位である。加えて、電子基板や電子機器の構造、形状への対応が容易となるメリットもある。

次に、熱拡散モジュールの変形例について説明する。図１８は、本発明の実施の形態３における排熱ソケットの側面図である。図１８は、熱拡散モジュール内部を透視した状態を示している。

熱拡散モジュール２は、発熱体となる電子部品７０と熱拡散部材７５とを封止する。すなわち、熱拡散モジュール２は、電子部品とこれの熱を拡散する熱拡散部材７５とを一体化するパッケージである。電子部品７０は、電子基板７２に電気的に実装されるために、直接実装されたり、ソケットを介して実装されたりする。ソケットは電子部品７０と電子基板７２との電気接続を実現するが、図１８に示される熱拡散モジュール２は、この電気的なソケットの役割も有する。このため、この熱拡散モジュールを装着する排熱ソケットは、電気実装と冷却実装の２つの役割を包含することになる。

熱拡散モジュール２は、ボールグリッド端子７３を備える電子部品７０と熱拡散部材７５とを封止する。封止する際に生じる余剰空間には、充填剤７１が充填される。熱拡散部材７５は、実施の形態１〜２で説明した、熱拡散モジュール２の機能を有するヒートスプレッダやヒートパイプである。熱拡散部材７５は、装着部３と熱的に接触する。このため、熱拡散部材７５は、実施の形態１〜２と同じく、電子部品７０から奪った熱を拡散し、拡散した熱を装着部に伝導する。装着部３に伝導した熱は、放熱部４から外気へ放散される。

電子部品７０は、ボールグリッド端子７３を備えており（勿論、ピン端子やリード端子などであってもよい）、電子基板７２に備えられるボールグリッド端子７４と電気的に接続する。このため、熱拡散モジュール２に封止される電子部品７０は、電子基板７２と電気的に接続可能である。

このように、熱拡散モジュール２が、発熱体である電子部品７０をも包含することで、実装体積の削減や冷却効率の向上を図る電子基板や電子機器が実現できる。図１８に示される排熱ソケットは、冷却機能を有する電子基板や電子機器へ、広く適用できる。

図１９は、このような電子機器の一例を示す。図１９は、本発明の実施の形態３における電子機器の模式図である。

電子機器１００は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される電子機器である。

電子機器１００は、ディスプレイ１０１、発光素子１０２、スピーカ１０３を備えている。この電子機器１００の内部に排熱ソケットが格納されており、発熱体の冷却を実現する。このような排熱ソケットが使用されることにより、電子機器の小型化や薄型化を阻害せずに、発熱体の冷却が実現できる。

以上、実施の形態１〜３で説明された排熱ソケットは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

本発明の実施の形態１における排熱ソケットの斜視図である。 本発明の実施の形態１における排熱ソケットの斜視図である。 本発明の実施の形態１における排熱ソケットの底面図である。 本発明の実施の形態１における排熱ソケットの正面図である。 本発明の実施の形態１における排熱ソケットの側面図である。 本発明の実施の形態１における熱拡散モジュールの斜視図である。 本発明の実施の形態１における熱拡散モジュールの底面図である。 本発明の実施の形態１における熱拡散モジュールの分解図である。 本発明の実施の形態１における中間板の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態１における排熱ソケットの斜視図である。 本発明の実施の形態１における装着部の内部構造図である。 本発明の実施の形態１における排熱ソケットの側面図である。 本発明の実施の形態２における排熱ソケットの正面図である。 本発明の実施の形態３における排熱ソケットの側面図である。 本発明の実施の形態３における排熱ソケットの側面図である。 本発明の実施の形態３における排熱ソケットの正面図である。 本発明の実施の形態３における装着部の模式図である。 本発明の実施の形態３における排熱ソケットの側面図である。 本発明の実施の形態３における電子機器の模式図である。

１ 排熱ソケット
２ 熱拡散モジュール
３ 装着部
４ 放熱部
５ 本体部
６ 突出部
７ 放熱面
８ 受熱面
９ 裏面
１２ 発熱体
１３ 開放空間
２０ 上部板
２１ 下部板
２２ 中間板
４０ 放熱板

Claims (17)

1. 平板形状の本体部を有する熱拡散モジュールを装着する装着部と、
   前記装着部に接続し、前記熱拡散モジュールから伝導される熱を放熱する放熱部と、を備え、
   前記熱拡散モジュールの少なくとも一部は、前記装着部の少なくとも一部と熱的に接触する排熱ソケット。
2. 前記装着部は、前記本体部の外周の少なくとも一部を固定する請求項１記載の排熱ソケット。
3. 前記熱拡散モジュールは、前記本体部から突出する突出部を有し、前記突出部が、前記装着部と熱的に接触する請求項１から２のいずれか記載の排熱ソケット。
4. 前記突出部の表面および裏面の少なくとも一方が、前記装着部の表面および裏面の少なくとも一方と熱的に接触する請求項３記載の排熱ソケット。
5. 前記熱拡散モジュールは、前記本体部の表面および裏面のいずれか一方の面に発熱体を接触させる受熱面と、前記受熱面と逆の面である放熱面と、を有し、
   前記突出部は、前記受熱面に比較して前記放熱面に偏った位置から突出する請求項３から４のいずれか記載の排熱ソケット。
6. 前記熱拡散モジュールは、積層された複数の板部材を有し、前記突出部は、前記複数の板部材の一部が、他の板部材よりもその面積が大きいことで形成される、請求項３から５のいずれか記載の排熱ソケット。
7. 前記熱拡散モジュールは、発熱体と熱拡散部材とを封止し、前記発熱体が電子部品である場合には、前記電子部品は電子基板に電気接続可能である請求項１から６のいずれか記載の排熱ソケット。
8. 前記装着部は、前記熱拡散モジュールから伝導される熱を冷却する冷却部を備える請求項１から７のいずれか記載の排熱ソケット。
9. 前記冷却部は、前記装着部内部を冷媒が循環する循環路、前記装着部内部を冷気が循環する循環路およびペルチェ素子の少なくとも一つを含む請求項８記載の排熱ソケット。
10. 前記放熱部は、前記装着部の外縁より突出する放熱板である請求項１から９のいずれか記載の排熱ソケット。
11. 前記放熱板は、前記装着部の側面の一部のみから突出する請求項１０記載の排熱ソケット。
12. 前記放熱板は、前記装着部の側面に着脱可能である請求項１０から１１のいずれか記載の排熱ソケット。
13. 前記放熱板は、固定部材および弾性部材の少なくとも一つによって、前記装着部に固定される請求項１２記載の排熱ソケット。
14. 前記熱拡散モジュールは、積層された複数の板部材を有し、前記放熱板の厚みは、前記板部材の厚みよりも大きい請求項１０から１３のいずれか記載の排熱ソケット。
15. 前記熱拡散モジュールは、金属製ヒートスプレッダおよび冷媒を封止したヒートパイプの少なくとも一方である請求項１から１４のいずれか記載の排熱ソケット。
16. 前記本体部は、２０ｍｍ角以上１００ｍｍ角以下の方形、および１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みを有している請求項１から１５のいずれか記載の排熱ソケット。
17. 電子部品を実装する電子基板と、
    前記電子部品に設置される熱拡散モジュールと、
    前記熱拡散モジュールを装着する請求項１から１６のいずれか記載の排熱ソケットと、を備える電子機器。

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