JP2024020374A - ベーパーチャンバ用金属板、ベーパーチャンバ用金属条、ベーパーチャンバおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的強度を確保できるとともに熱輸送性能の低下を抑制できるベーパーチャンバ用金属板、ベーパーチャンバ用金属条、ベーパーチャンバおよび電子機器を提供する。【解決手段】本開示によるベーパーチャンバ用金属板（１０，２０）は、作動流体が封入されるベーパーチャンバ（１）の中間シート（３０）に設けられた空間部を覆うシートを製造するために用いられるベーパーチャンバ用金属板（１０，２０）である。ベーパーチャンバ用金属板（１０，２０）は、ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成されている。ベーパーチャンバ用金属板（１０，２０）の表面に存在する鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下である。【選択図】図３

Description

本開示は、ベーパーチャンバ用金属板、ベーパーチャンバ用金属条、ベーパーチャンバおよび電子機器に関する。

モバイル端末等の電子機器には、発熱を伴う電子デバイスが用いられている。この電子デバイスの例としては、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびパワー半導体等が挙げられる。モバイル端末の例としては、携帯端末およびタブレット端末等が挙げられる。

このような電子デバイスは、ヒートパイプ等の放熱装置によって冷却されている（例えば、特許文献１参照）。近年では、電子機器の薄型化のために、放熱装置の薄型化が求められている。放熱装置として、ヒートパイプより薄くできるベーパーチャンバの開発が進められている。ベーパーチャンバは、封入された作動流体が電子デバイスの熱を吸収して内部で拡散することにより、電子デバイスを効率良く冷却する。

より具体的には、ベーパーチャンバ内の作動液は、電子デバイスに近接した部分（蒸発部）で電子デバイスから熱を受ける。熱を受けた作動液は蒸発して、作動蒸気になる。その作動蒸気は、ベーパーチャンバ内に形成された蒸気流路部内で、蒸発部から離れる方向に拡散する。拡散した作動蒸気は冷却されて凝縮し、作動液になる。ベーパーチャンバ内には、毛細管構造（ウィック）としての液流路部が設けられている。作動液は、液流路部を流れて、蒸発部に向かって輸送される。そして、蒸発部に輸送された作動液は、再び蒸発部で熱を受けて蒸発する。このようにして、作動流体が、相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながらベーパーチャンバ内を還流し、電子デバイスの熱を拡散している。この結果、ベーパーチャンバの放熱性能が高められている。

ベーパーチャンバが搭載される電子機器の薄型化に伴い、ベーパーチャンバの厚さを薄くすることが要求されている。このため、ベーパーチャンバを構成する各シートの厚さを薄くしたいという要求がある。一方、各シートは、機械的強度を確保することも要求されている。これらの要求に応えるために、蒸気流路部を覆うシートに、機械的強度が比較的高いステンレスが用いられる場合がある。しかしながら、ステンレスで構成されたシートを用いる場合、ベーパーチャンバの熱輸送性能が低下するという問題がある。

国際公開第２０１８／２２１３６９号公報

本開示は、機械的強度を確保できるとともに熱輸送性能の低下を抑制できるベーパーチャンバ用金属板、ベーパーチャンバ用金属条、ベーパーチャンバおよび電子機器を提供することを目的とする。

［１］本開示は、
作動流体が封入されるベーパーチャンバの空間部を画定するシートを製造するために用いられるベーパーチャンバ用金属板であって、
ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成され、
前記ベーパーチャンバ用金属板の表面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下である、
ベーパーチャンバ用金属板であってもよい。

［２］本開示は、
前記鉄元素の比率は、前記ベーパーチャンバ用金属板の表面をＸ線光電子分光法で測定することにより得られた比率である、
［１］に記載のベーパーチャンバ用金属板であってもよい。

［３］本開示は、
前記ベーパーチャンバ用金属板の厚さは、５μｍ～３０μｍである、
［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ用金属板であってもよい。

［４］本開示は、
［１］～［３］のいずれかに記載のベーパーチャンバ用金属板を備え、
前記ベーパーチャンバ用金属板が、円筒状に巻かれている、
ベーパーチャンバ用金属条であってもよい。

［５］本開示は、
作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、
前記作動流体が封入された空間部と、
前記空間部を画定する第１シートと、を備え、
前記第１シートは、金属板で構成され、
前記金属板は、ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成され、
前記第１シートは、前記空間部に露出する第１露出面を含み、
前記第１露出面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下である、
ベーパーチャンバであってもよい。

［６］本開示は、
前記鉄元素の比率は、前記第１露出面をＸ線光電子分光法で測定することにより得られた比率である、
［５］に記載のベーパーチャンバであってもよい。

［７］本開示は、
前記金属板の厚さは、５μｍ～３０μｍである、
［５］または［６］に記載のベーパーチャンバであってもよい。

［８］本開示は、
前記第１シートとは反対側から前記空間部を画定する第２シートを備え、
前記第２シートは、前記金属板で構成され、
前記第２シートは、前記空間部に露出する第２露出面を含み、
前記第２露出面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下である、
［１］～［７］のいずれかに記載のベーパーチャンバであってもよい。

［９］本開示は、
前記第１シートと前記第２シートとの間に介在され、前記空間部を画定する中間シートを備えた、
［８］に記載のベーパーチャンバであってもよい。

［１０］本開示は、
前記中間シートは、無酸素銅で構成されている、
［９］に記載のベーパーチャンバであってもよい。

［１１］本開示は、
ハウジングと、
前記ハウジング内に収容された電子デバイスと、
前記電子デバイスに熱的に接触した、［５］～［１０］のいずれかに記載のベーパーチャンバと、を備えた、
電子機器であってもよい。

本開示によれば、機械的強度を確保できるとともに熱輸送性能の低下を抑制できる。

図１は、本開示の実施の形態による電子機器を説明する模式斜視図である。 図２は、図１に示すベーパーチャンバを示す平面図である。 図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。 図４は、図３に示す第１シートの内面を示す平面図である。 図５は、図３に示す第２シートの内面を示す平面図である。 図６は、図３に示すウィックシートの第１中間シート面を示す平面図である。 図７は、図３に示すウィックシートの第２中間シート面を示す平面図である。 図８は、図３の部分拡大断面図である。 図９は、図６に示す液流路部の部分拡大図である。 図１０は、本実施の形態によるベーパーチャンバ用金属条から第１シートおよび第２シートを作製する方法を説明するための模式図である。 図１１は、図３に示すベーパーチャンバの変形例を示す断面図である。 図１２Ａは、図１１に示すベーパーチャンバの変形例を示す断面図である。 図１２Ｂは、図１２Ａに示すベーパーチャンバの内部構造を説明するための平面図である。 図１３は、本実施例における動作性能確認時の温度測定点を示す平面図である。 図１４は、図１３の側面図である。 図１５は、鉄元素の比率と、信頼性試験後の動作性能確認時に得られた温度差との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

本明細書において用いる、幾何学的条件と、物理的特性と、幾何学的条件または物理的特性の程度を特定する用語と、幾何学的条件または物理的特性を示す数値等については、厳密な意味に縛られることなく解釈してもよい。そして、これらの幾何学的条件、物理的特性、用語、および数値などについては、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈してもよい。幾何学的条件を特定する用語の例としては、「長さ」、「角度」、「形状」および「配置」等が挙げられる。幾何学的条件を特定する用語の例としては、「平行」、「直交」および「同一」等が挙げられる。さらに、図面を明瞭にするために、同様の機能を期待し得る複数の部分の形状を、規則的に記載している。しかしながら、厳密な意味に縛られることなく、当該機能を期待できる範囲内で、当該部分の形状は互いに異なっていてもよい。図面においては、部材同士の接合面などを示す境界線を、便宜上、単なる直線で示しているが、厳密な直線であることに縛られることはなく、所望の接合性能を期待できる範囲内で、当該境界線の形状は任意である。

図１～図９を用いて、本開示の実施の形態によるベーパーチャンバ用金属板、ベーパーチャンバ用金属条、ベーパーチャンバおよび電子機器について説明する。本実施の形態によるベーパーチャンバ１は、発熱を伴う電子デバイスＤとともに電子機器ＥのハウジングＨに収容されており、電子デバイスＤを冷却するための装置である。電子機器Ｅの例としては、携帯端末およびタブレット端末等のモバイル端末等が挙げられる。電子デバイスＤの例としては、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびパワー半導体等が挙げられる。電子デバイスＤは、被冷却装置と称する場合もある。

ここではまず、本実施の形態によるベーパーチャンバ１が搭載される電子機器Ｅについて、タブレット端末を例にとって説明する。図１に示すように、電子機器Ｅは、ハウジングＨと、ハウジングＨ内に収容された電子デバイスＤと、ベーパーチャンバ１と、を備えていてもよい。図１に示す電子機器Ｅでは、ハウジングＨの前面にタッチパネルディスプレイＴＤが設けられている。ベーパーチャンバ１は、ハウジングＨ内に収容されて、電子デバイスＤに熱的に接触するように配置される。ベーパーチャンバ１は、電子機器Ｅの使用時に電子デバイスＤで発生する熱を受ける。ベーパーチャンバ１が受けた熱は、後述する作動流体２ａ、２ｂを介してベーパーチャンバ１の外部に放出し、電子デバイスＤは効果的に冷却される。電子機器Ｅがタブレット端末である場合、電子デバイスＤは、中央演算処理装置等に相当する。

次に、本実施の形態によるベーパーチャンバ１について説明する。

図２および図３に示すように、ベーパーチャンバ１は、作動流体２ａ、２ｂ（図６参照）が封入された密封空間３を有している。密封空間３内の作動流体２ａ、２ｂが相変化を繰り返すことにより、上述した電子デバイスＤが冷却される。作動流体２ａ、２ｂは、水を含んでいる。作動流体２ａ、２ｂの例としては、純水、およびその混合液が挙げられる。

本実施の形態によるベーパーチャンバ１は、第１シート１０と、第２シート２０と、ウィックシート３０と、蒸気流路部５０と、液流路部６０と、を備えている。第２シート２０は、ウィックシート３０に対して第１シート１０とは反対側に位置している。ウィックシート３０は、中間シートの一例であり、第１シート１０と第２シート２０との間に介在されている。本実施の形態によるベーパーチャンバ１は、第１シート１０、ウィックシート３０および第２シート２０が、この順番で重ねられている。本実施の形態においては、ウィックシート３０は、１枚のシートによって構成されている例が示されているが、ウィックシート３０は、２枚以上のシートで構成されていてもよく、ウィックシート３０のシート枚数は任意である。

図２に示すベーパーチャンバ１は、概略的に薄い平板状に形成されている。ベーパーチャンバ１の平面形状は任意であるが、図２に示すような矩形形状であってもよい。ベーパーチャンバ１の平面形状は、例えば、１辺が１ｃｍで他の辺が３ｃｍの長方形であってもよく、１辺が１５ｃｍの正方形であってもよい。ベーパーチャンバ１の平面寸法は任意である。本実施の形態では、ベーパーチャンバ１の平面形状が、後述するＸ方向を長手方向とする矩形形状である例について説明する。この場合、図４～図７に示すように、第１シート１０、第２シート２０およびウィックシート３０は、ベーパーチャンバ１と同様の平面形状を有していてもよい。ベーパーチャンバ１の平面形状は、矩形形状に限られることはなく、円形形状、楕円形形状、Ｌ字形状またはＴ字形状等、任意の形状であってもよい。

図２に示すように、ベーパーチャンバ１は、作動液２ｂが蒸発する蒸発領域ＳＲと、作動蒸気２ａが凝縮する凝縮領域ＣＲと、を有している。作動蒸気２ａは、気体状態の作動流体であり、作動液２ｂは、液体状態の作動流体である。

蒸発領域ＳＲは、平面視において電子デバイスＤと重なる領域であり、電子デバイスＤと接触する領域である。蒸発領域ＳＲの位置は任意である。本実施の形態においては、ベーパーチャンバ１のＸ方向における一方の端部（図２における左端部）に比較的近い位置に、蒸発領域ＳＲが形成されている。蒸発領域ＳＲに電子デバイスＤからの熱が伝わり、この熱によって作動液２ｂが蒸発して、作動蒸気２ａが生成される。電子デバイスＤからの熱は、平面視において電子デバイスＤに重なる領域だけではなく、電子デバイスＤが重なる領域の周辺にも伝わり得る。このため、蒸発領域ＳＲは、平面視において、電子デバイスＤに重なっている領域とその周辺の領域とを含んでいてもよい。

凝縮領域ＣＲは、平面視において電子デバイスＤと重ならない領域であって、主として作動蒸気２ａが熱を放出して凝縮する領域である。凝縮領域ＣＲは、蒸発領域ＳＲの周囲の領域であってもよい。凝縮領域ＣＲにおいて作動蒸気２ａからの熱が放出される。作動蒸気２ａは冷却されて凝縮し、作動液２ｂが生成される。

ここで平面視とは、ベーパーチャンバ１が電子デバイスＤから熱を受ける面および受けた熱を放出する面に直交する方向から見た状態である。熱を受ける面とは、第１シート１０の後述する第１シート外面１０ａに相当する。熱を放出する面とは、第２シート２０の後述する第２シート外面２０ｂに相当する。図２に示すように、ベーパーチャンバ１を上方から見た状態、または下方から見た状態が、平面視に相当している。

図３に示すように、第１シート１０は、ウィックシート３０とは反対側に位置する第１シート外面１０ａと、ウィックシート３０に対向する第１シート内面１０ｂと、を含んでいる。第１シート外面１０ａに、上述した電子デバイスＤが接してもよい。第１シート内面１０ｂに、ウィックシート３０の後述する第１中間シート面３０ａが接している。

第１シート１０は、後述する蒸気流路部５０を画定している。第１シート内面１０ｂは、蒸気流路部５０に露出する第１露出面１０ｃを含んでいる。より具体的には、第１露出面１０ｃは、後述する第１蒸気通路５１または第２蒸気通路５２に露出されて、蒸気通路５１、５２を覆っている。第１露出面１０ｃに、ウィックシート３０の第１中間シート面３０ａは接しておらず、第１露出面１０ｃは、作動流体２ａ、２ｂに接する部分である。

図３および図４に示すように、第１シート１０は、ベーパーチャンバ用金属板（以下、単に金属板４０と記す）で構成されている。第１シート１０は、金属板４０によって構成された単一層で形成されていてもよく、金属板４０の表面に、他の材料の層は形成されていなくてもよい。この場合、金属板４０の一方の表面は、第１シート外面１０ａを構成し、他方の表面は第１シート内面１０ｂを構成している。金属板４０についての詳細は後述する。第１シート１０は、実質的に平坦状に形成されていてもよい。第１シート１０は、実質的に一定の厚さを有していてもよい。

図３に示すように、第２シート２０は、ウィックシート３０に対向する第２シート内面２０ａと、ウィックシート３０とは反対側に位置する第２シート外面２０ｂと、を含んでいる。第２シート外面２０ｂに、ハウジング部材Ｈａが接してもよい。ハウジング部材Ｈａは、ハウジングＨを構成する部材である。第２シート内面２０ａに、ウィックシート３０の後述する第２中間シート面３０ｂが接している。

第２シート２０は、第１シート１０とは反対側から、後述する蒸気流路部５０を画定している。第２シート内面２０ａは、蒸気流路部５０に露出する露出面２０ｃを含んでいる。より具体的には、第２露出面２０ｃは、第１蒸気通路５１または第２蒸気通路５２に露出されて、蒸気通路５１、５２を覆っている。第２露出面２０ｃに、ウィックシート３０の第２中間シート面３０ｂは接しておらず、第２露出面２０ｃは、作動流体２ａ、２ｂに接する部分である。

図３および図５に示すように、第２シート２０は、第１シート１０を構成する金属板４０と同様の金属板４０で構成されている。第２シート２０は、金属板４０によって構成された単一の層で形成されていてもよく、金属板４０の表面に、他の材料の層は形成されていなくてもよい。この場合、金属板４０の一方の面は、第２シート内面２０ａを構成し、他方の面は第２シート外面２０ｂを構成している。第２シート２０は、実質的に平坦状に形成されていてもよい。第２シート２０は、実質的に一定の厚さを有していてもよい。

図３に示すように、ウィックシート３０は、第１中間シート面３０ａと、第１中間シート面３０ａとは反対側に位置する第２中間シート面３０ｂと、を有している。第１中間シート面３０ａに、第１シート１０の第１シート内面１０ｂが接している。第２中間シート面３０ｂに、第２シート２０の第２シート内面２０ａが接している。第１シート１０の第１シート内面１０ｂとウィックシート３０の第１中間シート面３０ａとは、拡散接合されていてもよい。第１シート内面１０ｂと第１中間シート面３０ａとは、互いに恒久的に接合されていてもよい。同様に、第２シート２０の第２シート内面２０ａとウィックシート３０の第２中間シート面３０ｂとは、拡散接合されていてもよい。第２シート内面２０ａと第２中間シート面３０ｂとは、互いに恒久的に接合されていてもよい。「恒久的に接合」という用語は、厳密な意味に縛られることはなく、ベーパーチャンバ１の動作時に、密封空間３の密封性を維持可能な程度に接合されていることを意味する用語として用いている。

ウィックシート３０は、後述する蒸気流路部５０を画定している。より具体的には、図３、図６および図７に示すように、ウィックシート３０は、枠体部３２と、複数のランド部３３と、を含んでいる。枠体部３２は、蒸気流路部５０を画定しており、平面視においてＸ方向およびＹ方向に沿って矩形枠形状に形成されている。ランド部３３は、蒸気流路部５０内に位置しており、平面視において枠体部３２の内側に位置している。枠体部３２およびランド部３３は、後述するエッチング工程においてエッチングされることなく、ウィックシート３０の材料が残る部分である。枠体部３２と隣り合うランド部３３との間に、作動蒸気２ａが流れる後述の第１蒸気通路５１が形成されている。互いに隣り合うランド部３３の間に、作動蒸気２ａが流れる後述の第２蒸気通路５２が形成されている。

ランド部３３は、平面視において、Ｘ方向を長手方向として細長状に延びていてもよい。ランド部３３の平面形状は、細長の矩形形状になっていてもよい。各ランド部３３は、互いに平行に位置していてもよい。Ｘ方向は、第１方向の一例であり、図６および図７における左右方向に相当する。Ｙ方向は、第２方向の一例であり、平面視でＸ方向に直交する方向である。Ｙ方向は、図６および図７における上下方向に相当する。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに直交する方向をＺ方向とする。Ｚ方向は、図３における上下方向に相当しており、厚さ方向に相当している。

図８に示すように、ランド部３３の幅ｗ１は、例えば、１００μｍ～１５００μｍであってもよい。ここで、ランド部３３の幅ｗ１は、Ｙ方向におけるランド部３３の寸法である。幅ｗ１は、Ｙ方向の寸法であって、第１中間シート面３０ａおよび第２中間シート面３０ｂにおけるランド部３３の寸法である。図８には、第１中間シート面３０ａにおけるランド部３３の幅と、第２中間シート面３０ｂにおけるランド部３３の幅が等しい例を示している。しかしながら、第１中間シート面３０ａにおけるランド部３３の幅と、第２中間シート面３０ｂにおけるランド部３３の幅は、異なっていてもよい。

枠体部３２および各ランド部３３は、第１シート１０に拡散接合されるとともに、第２シート２０に拡散接合されている。このことにより、ベーパーチャンバ１の機械的強度を向上させている。ウィックシート３０の第１中間シート面３０ａおよび第２中間シート面３０ｂは、枠体部３２および各ランド部３３にわたって、平坦状に形成されていてもよい。

図３に示すように、蒸気流路部５０は、ウィックシート３０の第１中間シート面３０ａに設けられていてもよい。蒸気流路部５０は、作動流体２ａ、２ｂが封入された空間部の一例である。蒸気流路部５０は、主として、作動蒸気２ａが通る流路であってもよい。蒸気流路部５０に、作動液２ｂも通ってもよい。本実施の形態においては、蒸気流路部５０は、第１中間シート面３０ａから第２中間シート面３０ｂに延びていてもよく、ウィックシート３０を貫通していてもよい。蒸気流路部５０は、第１中間シート面３０ａにおいて第１シート１０で覆われていてもよく、第２中間シート面３０ｂにおいて第２シート２０で覆われていてもよい。第２シート２０は、第１シート１０とは反対側から蒸気流路部５０を覆う。

図６および図７に示すように、本実施の形態による蒸気流路部５０は、第１蒸気通路５１と複数の第２蒸気通路５２とを含んでいてもよい。第１蒸気通路５１は、枠体部３２とランド部３３との間に形成されている。第１蒸気通路５１は、空間周縁部の一例である。第１蒸気通路５１は、枠体部３２の内側であってランド部３３の外側に連続状に形成されている。第１蒸気通路５１の平面形状は、Ｘ方向およびＹ方向に沿って矩形枠形状になっていてもよい。第２蒸気通路５２は、互いに隣り合うランド部３３の間に形成されている。第２蒸気通路５２の平面形状は、細長の矩形形状になっていてもよい。複数のランド部３３によって、蒸気流路部５０は、第１蒸気通路５１と複数の第２蒸気通路５２とに区画されている。

図３に示すように、第１蒸気通路５１および第２蒸気通路５２は、第１中間シート面３０ａに設けられた第１蒸気流路凹部５３と、第２中間シート面３０ｂに設けられた第２蒸気流路凹部５４と、を含んでいる。第１蒸気流路凹部５３と第２蒸気流路凹部５４とは連通している。

第１蒸気流路凹部５３は、後述するエッチング工程において、ウィックシート３０の第１中間シート面３０ａをエッチングすることによって形成されていてもよい。第１蒸気流路凹部５３は、第１中間シート面３０ａに凹状に形成されている。図８に示すように、第１蒸気流路凹部５３の幅ｗ２は、例えば、１００μｍ～５０００μｍであってもよい。幅ｗ２は、Ｙ方向の寸法であって、第１中間シート面３０ａにおける第１蒸気流路凹部５３の寸法である。

第２蒸気流路凹部５４は、後述するエッチング工程において、ウィックシート３０の第２中間シート面３０ｂをエッチングすることによって形成されていてもよい。第２蒸気流路凹部５４は、第２中間シート面３０ｂに凹状に形成されている。図８に示すように、第２蒸気流路凹部５４の幅ｗ３は、上述した第１蒸気流路凹部５３の幅ｗ２と同様に、例えば、１００μｍ～５０００μｍであってもよい。幅ｗ３は、Ｙ方向の寸法であって、第２中間シート面３０ｂにおける第２蒸気流路凹部５４の寸法である。

図８に示すように、本実施の形態では、第１蒸気通路５１の断面形状および第２蒸気通路５２の断面形状が、貫通部３４を含むように形成されている。貫通部３４は、蒸気流路凹部５３、５４の壁面が内側に張り出すように形成された稜線によって画定されている。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、第１蒸気通路５１の断面形状および第２蒸気通路５２の断面形状は、台形形状や平行四辺形形状であってもよく、あるいは樽形形状になっていてもよい。

このように構成された第１蒸気通路５１および第２蒸気通路５２を含む蒸気流路部５０は、上述した密封空間３の一部を構成している。各蒸気通路５１、５２は、作動蒸気２ａが通るように比較的大きな流路断面積を有している。

ここで、図８は、図面を明瞭にするために、第１蒸気通路５１および第２蒸気通路５２を拡大して示している。蒸気通路５１、５２などの個数や位置は、図３、図６および図７とは異なっている。

図示しないが、各蒸気通路５１、５２内に、ランド部３３を枠体部３２に支持する支持部が複数設けられていてもよい。また、互いに隣り合うランド部３３同士を支持する支持部が設けられていてもよい。これらの支持部は、蒸気流路部５０を拡散する作動蒸気２ａの流れを妨げないように形成されていてもよい。

図２に示すように、ベーパーチャンバ１は、密封空間３に作動液２ｂを注入する注入部４を備えていてもよい。注入部４は、第１蒸気通路５１に連通した注入流路３６を含んでいる。注入部４の位置は、任意である。図６および図７に示すように、注入流路３６は、第２中間シート面３０ｂに凹状に形成されていてもよい。あるいは、注入流路３６は、第１中間シート面３０ａに凹状に形成されていてもよい。なお、後述する液流路部６０の構成によっては、注入流路３６は液流路部６０に連通していてもよい。

図３および図８に示すように、液流路部６０は、第１シート１０とウィックシート３０との間に形成されていてもよい。本実施の形態においては、液流路部６０は、ランド部３３の第１中間シート面３０ａに形成されている。液流路部６０は、主として作動液２ｂが通る流路であってもよい。液流路部６０には、上述した作動蒸気２ａが通ってもよい。液流路部６０は、上述した密封空間３の一部を構成しており、蒸気流路部５０に連通している。液流路部６０は、作動液２ｂを蒸発領域ＳＲに輸送するための毛細管構造として構成されている。液流路部６０は、ウィックと称する場合もある。液流路部６０は、各ランド部３３の第１中間シート面３０ａの全体にわたって形成されていてもよい。図６等では図示していないが、枠体部３２の第１中間シート面３０ａのうち内側部分に、液流路部６０が形成されていてもよい。図示しないが、ランド部３３の第２中間シート面３０ｂに液流路部が形成されていてもよく、枠体部３２の第２中間シート面３０ｂに液流路部６０が形成されていてもよい。

図９に示すように、液流路部６０は、複数の溝を含む溝集合体の一例である。より具体的には、液流路部６０は、複数の主流溝６１と、複数の連絡溝６５と、を含んでいる。主流溝６１および連絡溝６５は、作動液２ｂが通る溝である。連絡溝６５は、主流溝６１と連通している。

各主流溝６１は、図９に示すように、Ｘ方向に延びている。主流溝６１は、主として、作動液２ｂが毛細管作用によって流れるように小さな流路断面積を有している。主流溝６１の流路断面積は、蒸気通路５１、５２の流路断面積よりも小さい。主流溝６１は、作動蒸気２ａから凝縮した作動液２ｂを蒸発領域ＳＲに輸送するように構成されている。

主流溝６１は、後述するエッチング工程において、ウィックシート３０の第１中間シート面３０ａをエッチングすることによって形成される。図８に示すように、主流溝６１の幅ｗ４は、第１蒸気流路凹部５３の幅ｗ２よりも小さくてもよい。主流溝６１の幅ｗ４は、例えば、５μｍ～４００μｍであってもよい。幅ｗ４は、第１中間シート面３０ａにおける主流溝６１の寸法を意味している。幅ｗ４は、主流溝６１のＹ方向寸法に相当している。主流溝６１の深さｈ１は、例えば、３μｍ～３００μｍであってもよい。深さｈ１は、主流溝６１のＺ方向寸法に相当している。

図９に示すように、各連絡溝６５は、Ｘ方向とは異なる方向に延びている。本実施の形態においては、各連絡溝６５はＹ方向に延びており、主流溝６１に垂直に形成されている。いくつかの連絡溝６５は、互いに隣り合う主流溝６１同士を連通している。他の連絡溝６５は、第１蒸気通路５１または第２蒸気通路５２と、主流溝６１とを連通している。

連絡溝６５は、主として、作動液２ｂが毛細管作用によって流れるように、小さな流路断面積を有している。連絡溝６５の流路断面積は、蒸気通路５１、５２の流路断面積よりも小さい。

連絡溝６５は、主流溝６１と同様に、後述するエッチング工程において、ウィックシート３０の第１中間シート面３０ａをエッチングすることによって形成される。連絡溝６５の幅ｗ５は、第１蒸気流路凹部５３の幅ｗ２よりも小さくてもよい。図９に示すように、連絡溝６５の幅ｗ５は、主流溝６１の幅ｗ４と等しくてもよく、または異なっていてもよい。幅ｗ５は、第１中間シート面３０ａにおける連絡溝６５の寸法を意味している。幅ｗ５は、連絡溝６５のＸ方向寸法に相当している。連絡溝６５の深さは、主流溝６１の深さｈ１と等しくてもよく、または異なっていてもよい。

液流路部６０は、ウィックシート３０の第１中間シート面３０ａに設けられた複数の凸部６４を含んでいる。凸部６４は、互いに隣り合う主流溝６１と、互いに隣り合う連絡溝６５によって画定されている。凸部６４は、平面視において、Ｘ方向が長手方向となるように矩形形状に形成されている。凸部６４は、後述するエッチング工程においてエッチングされることなく、ウィックシート３０の材料が残る部分である。凸部６４は、千鳥状に位置していてもよい。より具体的には、Ｙ方向において互いに隣り合う凸部６４が、Ｘ方向において互いにずれていてもよい。このずれ量は、Ｘ方向における凸部６４の配列ピッチの半分であってもよい。

第１シート１０、第２シート２０およびウィックシート３０を構成する材料は、ベーパーチャンバ１としての放熱性能を確保できる程度に熱伝導率が良好な材料であれば、特に限られることはない。例えば、各シート１０、２０、３０は、金属材料で構成されていてもよい。

第１シート１０および第２シート２０は、金属板４０で構成されている。金属板４０は、作動流体２ａ、２ｂが封入されるベーパーチャンバ１の蒸気流路部５０を画定する第１シート１０および第２シート２０を製造するために用いられる。

金属板４０は、ステンレス鋼の一種であるＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成されていてもよい。金属板４０は、ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡによって構成された単一層として形成されていてもよい。ＳＵＳ３１６ＬおよびＳＵＳ３１６ＬＴＡはそれぞれ、炭素（Ｃ）と、ケイ素（Ｓｉ）と、マンガン（Ｍｎ）と、リン（Ｐ）と、硫黄（Ｓ）と、ニッケル（Ｎｉ）と、クロム（Ｃｒ）と、モリブデン（Ｍｏ）と、を含んでいる。各元素の成分の含有量は、表１に示されている。表１は、ＪＩＳ Ｇ ４３０４－２０１２およびＪＩＳ Ｇ ４３０５－２０１２に従っている。

ＳＵＳ３１６ＬＴＡは、ＳＵＳ３１６Ｌで構成された板材を、引張力を掛けながらアニール処理することにより得られる。ＴＡは、テンションアニールを意味している。上述したＳＵＳ３１６Ｌという表記の材料は、ＳＵＳ３１６ＬＴＡとは異なり、テンションアニールされていない材料である。

金属板４０の表面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。ＳＵＳ３１６Ｌで構成された金属板４０の表面およびＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成された金属板４０の表面にはそれぞれ、酸化皮膜が形成されている。酸化皮膜は、不動態被膜とも称される。酸化皮膜は、ＳＵＳ３１６ＬおよびＳＵＳ３１６ＬＴＡの構成元素であるクロムが酸化することにより形成される膜である。酸化皮膜が緻密に形成されていない場合には、酸化皮膜の微小な穴から酸化鉄が露出していると考えられる。このように露出した酸化鉄に含まれる鉄元素の比率が、金属板４０の表面における鉄元素の比率に相当する。鉄元素の比率を８．５ａｔｏｍｉｃ％以下とすることにより、金属板４０の表面の耐食性を高めることができる。鉄元素の比率は、８．０ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、７．５ａｏｍｉｃ％以下であってもよい。

一方、金属板４０の表面における鉄元素の比率は、１．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。このことにより、イオン化傾向によるクロムの不動態被膜が効率良く形成されるため、表面の耐食性を高めることができる。鉄元素の比率は、１．５ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、２．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。

同様に、金属板４０で構成される第１シート１０の表面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、８．０ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、７．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。この鉄元素の比率は、１．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、１．５ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、２．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。第１シート１０が単体の状態では、第１シート１０の第１シート外面１０ａおよび第１シート内面１０ｂのいずれにおいても、鉄元素の比率が、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、８．０ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、７．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。この鉄元素の比率は、１．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、１．５ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、２．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。ベーパーチャンバ１の完成状態では、上述した第１シート１０の第１露出面１０ｃにおける鉄元素の比率が、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、８．０ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、７．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。この鉄元素の比率は、１．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、１．５ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、２．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。

同様に、第２シート２０の表面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、８．０ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、７．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。この鉄元素の比率は、１．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、１．５ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、２．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。第２シート２０が単体の状態では、第２シート２０の第２シート内面２０ａおよび第２シート外面２０ｂのいずれにおいても、鉄元素の比率が、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、８．０ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、７．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。この鉄元素の比率は、１．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、１．５ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、２．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。ベーパーチャンバ１の完成状態では、上述した第２シート２０の第２露出面２０ｃにおける鉄元素の比率が、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、８．０ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよく、７．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。この鉄元素の比率は、１．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、１．５ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよく、２．０ａｔｏｍｉｃ％以上であってもよい。

上述したように、本実施の形態による第１シート１０は、金属板４０によって構成された単一の層で形成されていてもよく、金属板４０の表面に他の材料の層は形成されていなくてもよい。一方、金属板４０の表面に他の金属材料による層が形成されている場合には、金属板４０の表面における鉄元素の検出比率を低くすることができるが、後述する接合工程等においては、他の金属材料が金属板４０の内部に拡散し得る。このことにより、第１シート１０の第１露出面１０ｃにおける鉄元素の検出比率が大きくなり、ベーパーチャンバ１の性能が低下し得る。これに対して、本実施の形態では、第１シート１０は、金属板４０によって構成されており、金属板４０の表面に、他の材料の層は形成されていないため、第１露出面１０ｃにおける鉄元素の検出比率を小さくでき、ベーパーチャンバ１の性能を向上できる。また、金属板４０の表面に、金属板４０とは熱膨張係数が異なる他の金属材料による層が形成されている場合には、いくつかの問題が考えられる。例えば、第１シート１０に反りが形成され得るという問題、または第１シート１０にひび割れが発生し得るという問題が考えられる。例えば、金属板４０から第１シート１０への製造効率が低下し得るという問題、または第１シート１０の製造コストが増大し得るという問題が考えられる。しかしながら、本実施の形態のように第１シート１０が金属板４０によって構成された単一の層で形成される場合、これらの問題を回避できる。第２シート２０についても同様であるため、詳細な説明は省略する。

鉄元素の比率は、第１露出面１０ｃおよび第２露出面２０ｃなどの表面をＸ線光電子分光法で測定することにより得られた比率である。Ｘ線光電子分光法は、ＸＰＳ法とも称される。ＸＰＳ法とは、Ｘ線を試料に照射することによって試料から放出される光電子のエネルギー分布を測定して、試料の表面から数ｎｍの範囲内の領域における構成元素の種類や存在量を得る方法である。各構成元素の存在量は、ＸＰＳ法によって測定されたスペクトルにおいて、各構成元素に対応するピークの面積を積分することによって算出されるピーク面積値に比例する。より具体的には、まず、各構成元素に対応するピーク面積値を算出する。次に、各構成元素のピーク面積値の合計値を算出する。その後、対象とする構成元素のピーク面積値を合計値で割ることによって、対象とする構成元素のａｔｏｍｉｃ％を算出できる。構成元素の存在量とピーク面積値との関係は、Ｘ線に対する感度等に応じて構成元素ごとに異なる場合がある。この場合、感度の差を補正するための相対感度係数を各構成元素のピーク面積値に乗じて補正ピーク面積値を算出し、その後、上述の合計値やａｔｏｍｉｃ％を算出する。

ベーパーチャンバ１の上述した第１露出面１０ｃおよび第２露出面２０ｃにおける鉄元素の比率を測定する場合、ベーパーチャンバ１を切断して、第１露出面１０ｃを含む第１シート１０の一部をシート片として取り出す。同様にして、第２露出面２０ｃを含む第２シート２０の一部をシート片として取り出す。取り出されたシート片の露出面１０ｃ、２０ｃのうち任意の位置で、上述したＸＰＳ法で、鉄元素の比率を測定する。第１シート１０および第２シート２０を構成する金属板４０の表面における鉄元素の比率を測定する場合には、金属板４０の表面の任意の位置で、ＸＰＳ法で鉄元素の比率を測定する。

ウィックシート３０は、銅または銅合金を含んでいてもよい。銅および銅合金は、良好な熱伝導率と、作動流体として純水を使用する場合の耐腐食性と、を有している。例えば、ウィックシート３０は、無酸素銅（Ｃ１０２０）で構成されていてもよい。無酸素銅は、銅元素を９９．９６重量％以上含む。他の例としては、純銅、錫を含む銅合金、チタンを含む銅合金（Ｃ１９９０等）等が挙げられる。錫を含む銅合金の例としては、りん青銅（Ｃ５２１０等）が挙げられる。ウィックシート３０の材料の他の例としては、コルソン系銅合金（Ｃ７０２５等）等が挙げられる。コルソン系銅合金は、ニッケル、シリコンおよびマグネシウムを含む銅合金である。

図３に示すベーパーチャンバ１の厚さｔ１は、例えば、１００μｍ～５００μｍであってもよい。厚さｔ１を１００μｍ以上にすることにより、蒸気流路部５０を適切に確保できる。このため、ベーパーチャンバ１は、適切に機能できる。一方、厚さｔ１を５００μｍ以下にすることにより、厚さｔ１が厚くなることを抑制できる。このため、ベーパーチャンバ１を薄くできる。

第１シート１０の厚さおよび第２シート２０の厚さは、ウィックシート３０の厚さよりも薄くてもよい。本実施の形態においては、第１シート１０の厚さと第２シート２０の厚さが等しい例を示している。しかしながら、このことに限られることはなく、第１シート１０の厚さと第２シート２０の厚さは、異なっていてもよい。

第１シート１０の厚さｔ２は、例えば、５μｍ～１００μｍであってもよい。厚さｔ２を５μｍ以上にすることにより、第１シート１０の機械的強度およびベーパーチャンバ１の長期信頼性を確保できる。一方、厚さｔ２を１００μｍ以下にすることにより、ベーパーチャンバ１の厚さｔ１が厚くなることを抑制できる。厚さｔ２は、５μｍ～３０μｍであってもよい。厚さｔ２を３０μｍ以下にすることにより、ベーパーチャンバ１の厚さｔ１をより一層薄くできる。また、設置スペースが狭い等の理由でベーパーチャンバ１を屈曲させる場合に、ベーパーチャンバ１の全体の機械的強度および性能を維持しつつ、容易に屈曲加工させることができる。第２シート２０の厚さｔ３は、第１シート１０の厚さｔ２と同様に設定されていてもよい。

ウィックシート３０の厚さｔ４は、例えば、５０μｍ～４００μｍであってもよい。厚さｔ４を５０μｍ以上にすることにより、蒸気流路部５０を適切に確保できる。このため、ベーパーチャンバ１は、適切に機能できる。一方、厚さｔ４を４００μｍ以下にすることにより、ベーパーチャンバ１の厚さｔ１が厚くなることを抑制できる。このため、ベーパーチャンバ１を薄くできる。ウィックシート３０の厚さｔ４は、第１中間シート面３０ａと第２中間シート面３０ｂとの距離であってもよい。

次に、このような構成からなる本実施の形態のベーパーチャンバ１の製造方法について説明する。

まず、準備工程として、第１シート１０、第２シート２０およびウィックシート３０を準備する。

第１シート１０には、上述した金属板４０を用いる。例えば、図１０に示すように、長尺の金属板４０が円筒状に巻かれたベーパーチャンバ用金属条（以下、単に金属条４１と記す）を準備する。金属条４１は、金属コイルとも称される。金属条４１から金属板４０を引き出して、切断部７０で、所望の大きさで切断する。このようにして金属板４０から第１シート１０が得られる。あるいは、予め枚葉状に形成された金属板４０を、所望の大きさで切断して、第１シート１０に用いてもよい。予め枚葉状に形成された金属板４０を、エッチングにより所望の大きさに形成して、第１シート１０に用いてもよい。第２シート２０は、第１シート１０と同様にして準備できる。

金属板４０は、表面における鉄元素の比率が、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下であってもよい。例えば、金属板４０の表面における鉄元素の比率を測定し、測定された比率が、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下である金属板４０を選択して、第１シート１０および第２シート２０に採用してもよい。

準備工程は、ウィックシート３０のエッチング工程を含んでいてもよい。より具体的には、ウィックシート３０には、無酸素銅等の銅板を用いてもよい。銅板をエッチングにより所望の形状および大きさに形成してもよい。このことにより、本実施の形態によるウィックシート３０を得ることができる。エッチング工程において、銅板は、フォトリソグラフィー技術によるパターン状のレジスト膜（図示せず）を用いてエッチングされてもよい。

続いて、接合工程として、第１シート１０と、ウィックシート３０と、第２シート２０とが、恒久的に接合される。各シート１０、２０、３０は、拡散接合によって接合されてもよい。

次に、注入工程として、密封空間３が真空引きされるとともに、注入部４（図２参照）から密封空間３に作動液２ｂが注入される。

注入工程の後、封止工程として、上述した注入流路３６が封止される。このことにより、密封空間３と外部との連通が遮断され、密封空間３が密封される。作動液２ｂが封入された密封空間３が得られる。

以上のようにして、本実施の形態によるベーパーチャンバ１が得られる。

次に、ベーパーチャンバ１の動作方法、すなわち、電子デバイスＤの冷却方法について説明する。

上述のようにして得られたベーパーチャンバ１は、モバイル端末等のハウジングＨ内に設置される。電子デバイスＤが発熱すると、蒸発領域ＳＲに存在する作動液２ｂが、電子デバイスＤから熱を受ける。受けた熱は潜熱として吸収されて作動液２ｂが蒸発し、作動蒸気２ａが生成される。生成された作動蒸気２ａは、密封空間３を構成する第１蒸気通路５１および第２蒸気通路５２内で拡散する（図６の実線矢印参照）。

そして、各蒸気通路５１、５２内の作動蒸気２ａは、蒸発領域ＳＲから離れ、比較的温度の低い凝縮領域ＣＲに拡散する。凝縮領域ＣＲにおいて、作動蒸気２ａは、主として第２シート２０に放熱して冷却される。第２シート２０が作動蒸気２ａから受けた熱は、ハウジング部材Ｈａ（図３参照）を介して外気に伝達される。

作動蒸気２ａは、凝縮領域ＣＲにおいて第２シート２０に放熱することにより、蒸発領域ＳＲにおいて吸収した潜熱を失う。このことにより、作動蒸気２ａは凝縮し、作動液２ｂが生成される。蒸発領域ＳＲでは作動液２ｂが蒸発し続けている。このため、液流路部６０のうち凝縮領域ＣＲにおける作動液２ｂは、各主流溝６１の毛細管作用により、蒸発領域ＳＲに向かって輸送される（図６の破線矢印参照）。このことにより、作動液２ｂは、液流路部６０の連絡溝６５を通って主流溝６１に入り込む。このようにして、各主流溝６１および各連絡溝６５に、作動液２ｂが充填される。充填された作動液２ｂは、各主流溝６１の毛細管作用により、蒸発領域ＳＲに向かう推進力を得て、蒸発領域ＳＲに向かってスムースに輸送される。

液流路部６０においては、各主流溝６１が、対応する連絡溝６５を介して、隣り合う他の主流溝６１と連通している。このことにより、互いに隣り合う主流溝６１同士で、作動液２ｂが往来し、主流溝６１でドライアウトが発生することが抑制されている。このため、各主流溝６１内の作動液２ｂに毛細管作用が付与されて、作動液２ｂは、蒸発領域ＳＲに向かってスムースに輸送される。

蒸発領域ＳＲに達した作動液２ｂは、電子デバイスＤから再び熱を受けて蒸発する。作動液２ｂから蒸発した作動蒸気２ａは、蒸発領域ＳＲ内の連絡溝６５を通って、流路断面積が大きい第１蒸気流路凹部５３および第２蒸気流路凹部５４に移動する。そして、作動蒸気２ａは、各蒸気流路凹部５３、５４内で拡散する。このようにして、作動流体２ａ、２ｂが、相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながら密封空間３内を還流する。このことにより、電子デバイスＤの熱が拡散されて放出される。この結果、電子デバイスＤが冷却される。

このように本実施の形態によれば、ベーパーチャンバ１の蒸気流路部５０を画定する第１シート１０および第２シート２０を製造するために用いられる金属板４０が、ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成されている。このことにより、第１シート１０および第２シート２０の機械的強度を向上できる。このため、ベーパーチャンバ１の機械的強度を確保できる。第１シート１０の厚さおよび第２シート２０の厚さを薄くすることもでき、ベーパーチャンバ１の薄型化を図ることもできる。

また、本実施の形態によれば、金属板４０の表面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下になっている。このことにより、金属板４０の表面に形成された酸化皮膜からの鉄元素の露出量を抑制でき、金属板４０の表面の耐食性を高めることができる。このため、この金属板４０を用いて作製された第１シート１０および第２シート２０が、ベーパーチャンバ１に封入された作動流体２ａ、２ｂとしての水と接した場合であっても、シート１０、２０が腐食することを抑制できる。この場合、腐食によって生じるガスが蒸気流路部５０内に滞留することを抑制でき、作動蒸気２ａの拡散範囲が制限されることを抑制できる。この結果、ベーパーチャンバ１の機械的強度を確保できるとともに熱輸送性能の低下を抑制できる。

また、本実施の形態によれば、ウィックシート３０は、無酸素銅で構成されている。このことにより、ウィックシート３０の熱伝導率を高めることができ、ベーパーチャンバ１の放熱性能を向上できる。ウィックシート３０のエッチング工程において、液流路部６０などの微細加工の加工性を向上できる。ウィックシート３０に柔軟性を付与でき、ベーパーチャンバ１を屈曲させる場合には、屈曲性を向上できる。

また、本実施の形態によれば、第１シート１０が、ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成された金属板４０で構成されている。このことにより、第１シート１０の機械的強度を向上できる。このため、ベーパーチャンバ１の機械的強度を確保できる。第１シート１０の厚さを薄くでき、ベーパーチャンバ１の薄型化を図ることもできる。第１シート１０の機械的強度が向上できるため、第１シート１０が、液流路部６０の主流溝６１および連絡溝６５に入り込むことを抑制できる。このため、主流溝６１の流路抵抗および連絡溝６５の流路抵抗を低減できる。また、第１シート１０は、蒸気流路部５０に露出する第１露出面１０ｃを含み、第１シート１０の第１露出面１０ｃにおける鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下になっている。このことにより、第１露出面１０ｃに形成された酸化皮膜からの鉄元素の露出量を抑制でき、第１露出面１０ｃの耐食性を高めることができる。このため、第１露出面１０ｃが、ベーパーチャンバ１に封入された作動流体２ａ、２ｂとしての水と接した場合であっても、第１露出面１０ｃが腐食することを抑制できる。この場合、腐食によって生じるガスが蒸気流路部５０内に滞留することを抑制でき、作動蒸気２ａの拡散範囲が制限されることを抑制できる。この結果、ベーパーチャンバ１の機械的強度を確保できるとともに熱輸送性能の低下を抑制できる。

また、本実施の形態によれば、第１シート１０が、ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成された金属板４０で構成されていることにより、第１シート外面１０ａの耐食性を高めることができる。このことにより、第１シート１０が脆くなることによる機械的強度の低下を抑制でき、長期信頼性を向上できる。第１シート１０が、電磁波シールド効果を有することもできる。電磁波シールド効果によって、ＩＣ等の電子デバイスＤの熱源を効率的に冷却できるだけでなく、ＩＣ等の電子デバイスへの電磁波による影響を軽減でき、ＩＣ等の電子デバイスＤの性能低下を抑制できる。ＳＵＳ３１６Ｌの密度およびＳＵＳ３１６ＬＴＡの密度はそれぞれ、銅または銅合金の密度よりも小さいため、第１シート１０の軽量化を図ることができる。このことにより、第１シート１０の厚さを厚くした場合またはベーパーチャンバ１の平面サイズを大きくした場合であっても、質量の増大を抑制でき、ベーパーチャンバ１の軽量化を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、第２シート２０が、上述した金属板４０で構成されている。このことにより、ベーパーチャンバ１の機械的強度を確保できる。ベーパーチャンバ１の薄型化を図ることもできる。また、第２シート２０の第２露出面２０ｃに形成された酸化皮膜からの鉄元素の露出量を抑制でき、第２露出面２０ｃの耐食性を高めることができる。このため、第２露出面２０ｃが、ベーパーチャンバ１に封入された作動流体２ａ、２ｂとしての水と接した場合であっても、第２露出面２０ｃが腐食することを抑制できる。この結果、ベーパーチャンバ１の機械的強度を確保できるとともに熱輸送性能の低下を抑制できる。

また、本実施の形態によれば、第２シート２０が、上述した金属板４０で構成されていることにより、第２シート外面２０ｂの耐食性を高めることができる。このことにより、第２シート２０が脆くなることによる機械的強度の低下を抑制でき、長期信頼性を向上できる。第２シート２０が、電磁波シールド効果を有することもできる。第２シート２０の軽量化を図ることもできる。このことにより、第２シート２０の厚さを厚くした場合またはベーパーチャンバ１の平面サイズを大きくした場合であっても、質量の増大を抑制でき、ベーパーチャンバ１の軽量化を図ることができる。

なお、上述した本実施の形態においては、第１シート１０が金属板４０で構成されるとともに第２シート２０が金属板４０で構成されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、第１シート１０および第２シート２０の一方が、金属板４０で構成されて、他方が他の金属材料で構成されていてもよい。ウィックシート３０が、金属板４０で構成されていてもよい。例えば、電子デバイスＤと接しているシートが銅または銅合金で構成され、電子デバイスＤと接していないシートが金属板４０で構成されてもよい。図３に示す例では、電子デバイスＤと接している第１シート１０が銅または銅合金で構成され、電子デバイスＤと接していない第２シート２０が、金属板４０で構成されていてもよい。この場合、第１シート１０の熱伝導率を高めることができ、作動液２ｂの蒸発効率を向上できる。このため、ベーパーチャンバ１の放熱性能を向上できるとともに、第２シート２０の金属板４０によってベーパーチャンバ１の機械的強度を向上できる。

また、上述した本実施の形態においては、第１シート１０の第１シート外面１０ａに、電子デバイスＤが接し、第２シート２０の第２シート外面２０ｂに、ハウジング部材Ｈａが接している例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、第１シート外面１０ａにハウジング部材Ｈａが接し、第２シート外面２０ｂに電子デバイスＤが接していてもよい。この場合、第１シート１０および第２シート２０の両方が金属板４０で構成されていてもよく、第１シート１０が金属板４０で構成されるとともに第２シート２０が銅または銅合金で構成されていてもよい。

また、上述した本実施の形態においては、ベーパーチャンバ１は、第１シート１０と、第２シート２０と、ウィックシート３０と、を備えている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１１に示すように、ベーパーチャンバ１は、第１シート１０と、第２シート２０と、を備えて、ウィックシート３０は備えていなくてもよい。第１シート１０および第２シート２０によって、蒸気流路部５０が画定されている。第１シート１０と第２シート２０との間に、密封空間３を構成する蒸気流路部５０および液流路部６０が形成されている。第１シート１０と第２シート２０との間に、ウィックシート３０は介在されておらず、第１シート１０と第２シート２０とが直接的に拡散接合されている。

図１１に示す例では、第１シート１０は、第１枠体部１２と、複数の第１ランド部１３と、を含んでいる。第１枠体部１２と隣り合う第１ランド部１３との間に、第１蒸気通路５１が形成され、互いに隣り合う第１ランド部１３の間に、第２蒸気通路５２が形成されている。第２シート２０は、第２枠体部２２と、複数の第２ランド部２３と、を含んでいる。第２枠体部２２と隣り合う第２ランド部２３との間に、第１蒸気通路５１が形成され、互いに隣り合う第２ランド部２３の間に、第２蒸気通路５２が形成されている。

第１枠体部１２および第２枠体部２２は、図３などに示すウィックシート３０の枠体部３２に相当しており、互いに拡散接合されている。第１ランド部１３および第２ランド部２３は、図３などに示すウィックシート３０のランド部３３に相当しており、互いに拡散接合されている。第１ランド部１３および第２ランド部２３は、ランド部３３と同様に、Ｘ方向を長手方向として細長状に延びていてもよい。

図１１に示す例では、第１蒸気流路凹部５３は、第１シート１０の第１シート内面１０ｂに形成され、第２蒸気流路凹部５４は、第２シート２０の第２シート内面２０ａに形成されている。液流路部６０は、第１シート内面１０ｂに形成されている。第１蒸気流路凹部５３および液流路部６０は、第１シート１０の第１シート内面１０ｂをエッチングすることによって形成されてもよい。第２蒸気流路凹部５４は、第２シート２０の第２シート内面２０ａをエッチングすることによって形成されてもよい。液流路部６０は、第１シート内面１０ｂの代わりに第２シート内面２０ａに形成されていてもよい。

第１シート１０および第２シート２０のうちの少なくとも一方は、上述した金属板４０で構成されていてもよい。図１１に示す例では、第１シート１０および第２シート２０の両方が金属板４０で構成されている。しかしながら、第１シート１０のみが金属板４０で構成されていてもよく、あるいは、第２シート２０のみが金属板４０で構成されていてもよい。例えば、電子デバイスＤと接しているシートが銅または銅合金で構成され、電子デバイスＤと接していないシートが金属板４０で構成されてもよい。より具体的には、電子デバイスＤと接している第１シート１０が銅または銅合金で構成され、電子デバイスＤと接していない第２シート２０が金属板４０で構成されていてもよい。この場合、第１シート１０の熱伝導率を高めることができ、作動液２ｂの蒸発効率を向上できる。このため、ベーパーチャンバ１の放熱性能を向上できるとともに、第２シート２０の金属板４０によってベーパーチャンバ１の機械的強度を向上できる。

図１１に示す例では、第１露出面１０ｃは、第１蒸気流路凹部５３の壁面として構成されている。第１露出面１０ｃは、蒸気流路部５０に露出し、第２シート２０には接しておらず、作動流体２ａ、２ｂに接している。同様に、第２露出面２０ｃは、第２蒸気流路凹部５４の壁面として構成されている。第２露出面２０ｃは、蒸気流路部５０に露出し、第１シート１０には接しておらず、作動流体２ａ、２ｂに接している。

なお、図１１に示す例においては、第１シート１０と第２シート２０との間に液流路部６０が形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１２Ａに示すように、第１シート１０と第２シート２０との間に液流路部６０は形成されていなくてもよい。この場合、蒸気流路部５０内に、ウィック部材８０が設けられていてもよい。図１２Ａに示す例では、密封空間３に、ウィック部材８０が位置している。ウィック部材８０は、金属メッシュまたは多孔質焼結体により形成され、毛細管作用を発揮する部材である。ウィック部材８０が金属メッシュで形成される場合、銅線またはステンレス線を、平織、綾織、平畳織または綾畳織等の形状で金属メッシュを形成してもよい。ウィック部材８０は、毛細管作用を発揮することにより、作動液２ｂに、蒸発領域ＳＲに向かう推進力を与えることができるように構成されている。

図１２Ａに示すように、第１ランド部１３は形成されていなくてもよい。ウィック部材８０は、密封空間３のうち第１シート１０で画定される部分に配置されていてもよい。ウィック部材８０は、第１シート１０に直接的に固定されていてもよいが、図示しないケース部材に収容されて第1シート１０に固定されていてもよい。蒸気流路部５０は、密封空間３のうち第２シート２０で画定される部分で構成されていてもよい。第２ランド部２３は、柱状に形成されていてもよく、ウィック部材８０に当接していてもよい。第２ランド部２３は、図１２Ｂに示すように、平面視で、円形状に形成されていてもよいが、第２ランド部２３の平面形状は任意である。

第１シート１０および第２シート２０のうちの少なくとも一方は、上述した金属板４０で構成されていてもよい。図１２Ａに示す例では、第１シート１０および第２シート２０の両方が金属板４０で構成されている。しかしながら、第１シート１０のみが金属板４０で構成されていてもよく、あるいは、第２シート２０のみが金属板４０で構成されていてもよい。例えば、電子デバイスＤと接しているシートが銅または銅合金で構成され、電子デバイスＤと接していないシートが金属板４０で構成されてもよい。より具体的には、電子デバイスＤと接している第１シート１０が銅または銅合金で構成され、電子デバイスＤと接していない第２シート２０が金属板４０で構成されていてもよい。この場合、第１シート１０の熱伝導率を高めることができ、作動液２ｂの蒸発効率を向上できる。このため、ベーパーチャンバ１の放熱性能を向上できるとともに、第２シート２０の金属板４０によってベーパーチャンバ１の機械的強度を向上できる。

図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂを用いて、第１シート１０および第２シート２０で構成されるベーパーチャンバ１の例を説明した。しかしながら、このような構成を有するベーパーチャンバ１の形態は、図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す形態に限られることはなく、任意である。

本開示は上記実施の形態および各変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および各変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および各変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

次に、図１３～図１５を用いて、図１～図１０を用いて説明した実施の形態を実施例により更に具体的に説明する。上述の実施の形態はその要旨を越えない限り、以下の実施例の記載に限定されない。

表２に示すように、７つのサンプルとしての金属板４０を準備した。各サンプルの材質および厚さは、表２に示す通りである。

各サンプルについて、表面における鉄元素の比率を、上述したＸＰＳ法を用いて測定した。測定には、アルバック・ファイ社製の Ｑｕａｎｔｕｍ２０００を用いた。測定装置の設定は以下の通りとした。
入射Ｘ線：ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｅｄ Ａｌ ｋα
（単色化Ｘ線、ｈｖ＝１４８６．６ｅＶ）
Ｘ線出力：１５ｋＶ・３０Ｗ
測定領域：２００μｍφ
Ｘ線入射角（照射部からの光電子の照射方向と表面とがなす角度）：４５度
光電子取り込み角：９０度

測定は、１枚の金属板４０の同一表面の任意の２箇所で行い、表面からの測定深さは数ｎｍであった。測定深さは、Ｘ線出力に応じる。各サンプルの異なる位置で測定を行い、各サンプルで２つの測定値の平均値を求めて、表２の比率を得た。

続いて、各サンプルの金属板４０で第１シート１０および第２シート２０を作製し、ウィックシート３０に拡散接合した。ウィックシート３０には、無酸素銅（Ｃ１０２０）で構成された銅板をエッチングし、上述した形状を形成した。拡散接合後、作動液としての純水を密封空間３に注入し、注入流路３６を封止した。このようにして、同一形状の７つのサンプルのベーパーチャンバ１を得た。

次に、各サンプルについて、初期状態の動作性能確認試験を行った。

動作性能は、図１３および図１４に示すように、各サンプルを４つの測定点Ｐ１～Ｐ４の温度に基づいて確認した。測定点Ｐ１は、ベーパーチャンバ１のＸ方向における一方の端部に近い位置に配置した。測定点Ｐ１は、ベーパーチャンバ１の第２シート外面２０ｂに配置した。測定点Ｐ１とは反対側の第１シート外面１０ａに、熱源７１を取り付けた。熱源７１が取り付けられた領域は、上述した蒸発領域ＳＲに対応している。測定点Ｐ４は、ベーパーチャンバ１のＸ方向における他方の端部に近い位置に配置した。Ｐ１とＰ４の間に、２つの測定点Ｐ２、Ｐ３を配置した。ベーパーチャンバ１の外形寸法は、図１３に示すように、１０５ｍｍ×１７ｍｍとし、測定点Ｐ１～Ｐ４の間隔を均等に設定した。各測定点Ｐ１～Ｐ４に、熱電対を取り付けた。

熱源７１に電源を供給して発熱させた。熱源７１から各サンプルに供給する熱量は３Ｗとした。熱源７１を発熱させたことにより、上述したように、ベーパーチャンバ１に封入された作動流体２ａ、２ｂが蒸発と凝縮とを繰り返しながら密封空間３内を環流する。このことにより、熱源７１から受けた熱が拡散されて、測定点Ｐ１だけでなく、測定点Ｐ２～Ｐ４の温度も上昇する。

熱源７１を発熱させて定常状態とみなせる状態で、各測定点Ｐ１～Ｐ４の温度を測定した。測定点Ｐ１の温度と、測定点Ｐ４の温度との温度差ΔＴ１を求めた。その結果を表２に示す。

次に、各サンプルについて、信頼性試験を行った。信頼性試験は、サンプルを加速劣化させて、動作性能確認を行う試験である。加速劣化させるために、各サンプルをオーブンに投入して、１２０℃の温度環境下に１００時間放置した。その後、オーブンからサンプルを取り出し、常温になるまで放置した。

上述した初期状態の動作性能確認試験と同様にして、測定点Ｐ１～Ｐ４の温度を測定した。測定点Ｐ１の温度と、測定点Ｐ４の温度との温度差ΔＴ２を求めた。その結果を表２に示す。表２には、測定点Ｐ１の温度と測定点Ｐ３の温度との温度差ΔＴ３と、測定点Ｐ３の温度と測定点Ｐ４の温度との温度差ΔＴ４も示している。

ベーパーチャンバ１として熱を輸送できているか否かに基づいて、動作性能の判定を行った。判定結果を表２に示す。

表２に示すように、サンプル１では、初期状態での動作確認試験で得られたΔＴ１および信頼性試験で得られたΔＴ２の両方が比較的小さい。この場合、熱を良好に輸送できると言えるため、サンプル１の動作性能を「ＯＫ」と判定してもよい。一方、サンプル２では、ΔＴ１は比較的小さいが、ΔＴ２は比較的大きい。この場合、初期状態では熱の輸送が良好であったが、加速劣化後の熱の輸送が不十分であると言えるため、サンプル２の動作性能を「ＮＧ」と判定してもよい。サンプル３についても同様である。

サンプル２および３の判定結果をＮＧとする理由としては、金属板４０の表面における鉄元素の比率が比較的大きいことが挙げられる。ベーパーチャンバ１に封入された作動流体２ａ、２ｂとしての水と接する金属板４０の面で腐食が発生したことが考えられる。腐食が発生し得る面は、第１シート１０の第１露出面１０ｃおよび第２シート２０の第２露出面２０ｃである。一般的には、表面に酸化被膜が形成されているが、この酸化皮膜から鉄元素が露出し、表面が水によって腐食して非凝縮性ガスが発生していると考えられる。非凝縮性ガスは、ベーパーチャンバ１の動作時に、凝縮することなく、気体として存在し続ける。一方、作動流体２ａ、２ｂは、蒸発と凝縮を繰り返しながら密封空間３内で移動する。このため、非凝縮性ガスは、密封空間３のうち熱源７１から遠い端部に追い込まれて滞留する。非凝縮性ガスの滞留により、作動蒸気２ａの拡散範囲が制限され、熱源７１から遠い測定点Ｐ４の温度が低くなる。この結果、表２に示すように、サンプル２およびサンプル３のΔＴ３は、他のサンプルと同様に比較的小さいが、サンプル２およびサンプル３のΔＴ４は、他のサンプルよりも大きくなっている。このようにして、サンプル２およびサンプル３では、熱輸送性能が低下し得る。

サンプルの動作性能の判定は、ΔＴ３とΔＴ４に基づいて行ってもよい。例えば、表２に示すように、ΔＴ４がΔＴ３の２倍未満である場合に、作動蒸気２ａの拡散範囲が制限されることを抑制できる。この場合、熱輸送を良好に行うことができると言え、サンプルの動作性能を「ＯＫ」と判定してもよい。一方、ΔＴ４がΔＴ３の２倍以上である場合に、熱輸送が不十分になり得るため、サンプルの動作性能を「ＮＧ」と判定してもよい。サンプル１については、ΔＴ４がΔＴ３の２倍未満であるため、この点においてもサンプル１の動作性能を「ＯＫ」と判定してもよい。

サンプル４～７では、ΔＴ１およびΔＴ２の両方とも比較的小さくなった。ΔＴ４は、ΔＴ３の２倍未満であった。このため、表２では、サンプル４～７の動作性能を「ＯＫ」と判定してもよい。

図１５に、各サンプルの鉄元素の比率と、温度差ΔＴ２との関係をプロットしたグラフを示す。横軸が鉄元素の比率を示し、縦軸が信頼性試験後の温度差ΔＴ２を示している。

図１５に示すように、鉄元素の比率が比較的小さいサンプルのグループでΔＴ２が小さく、鉄元素の比率が比較的大きいサンプルのグループでΔＴ２が大きくなっている。このことにより、両者のグループの間に、熱輸送性能が良好か否かの閾値を設定できることがわかる。そのような閾値として、図１５には、鉄元素の比率が８．５ａｔｏｍｉｃ％の基準線が示されている。この基準線は、サンプル１の鉄元素の比率とサンプル２の鉄元素の比率のほぼ中間値となっている。

このように、鉄元素の比率が８．５ａｔｏｍｉｃ％以下である金属板４０を用いることにより、ΔＴ２を小さくできる。このため、熱源７１から受けた熱を良好に拡散でき、ベーパーチャンバ１の熱輸送性能の低下を抑制できることがわかる。

Claims (1)

1. 作動流体が封入されるベーパーチャンバの空間部を画定するシートを製造するために用いられるベーパーチャンバ用金属板であって、
   ＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３１６ＬＴＡで構成され、
   前記ベーパーチャンバ用金属板の表面における鉄元素の比率は、８．５ａｔｏｍｉｃ％以下である、
   ベーパーチャンバ用金属板。

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