JP5735594B2

JP5735594B2 - 冷却装置

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Publication number: JP5735594B2
Application number: JP2013187854A
Authority: JP
Inventors: 長澤　秀雄; 秀雄長澤
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: JP2014003331A

Description

本発明は、電子基板に接触し、電子基板および電子基板に実装される発熱体を冷却する冷却装置に関する。

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発熱性の高い素子や電子部品が使用されている。

素子や電子部品は、そ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。発熱を引き起こすこれらの素子や電子部品は、電子基板に実装されていることがほとんどである。

このような発熱体の冷却のために、複数のフィンを有するヒートシンクが装着されたり、液冷ジャケットが装着されたりする。

一方で、近年の電子機器、産業機器などには小型化、薄型化が求められており、ヒートシンクや液冷ジャケットなどを装着する実装空間に限界がある。加えて、近年の電子機器、産業機器などでは、多数の電子基板が高密度に実装されることが多く、これら多数の電子基板を効率よく冷却する冷却装置が求められている。

このような発熱体の冷却において、冷却装置と冷却対象との熱接触を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、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が、電子部品の表面に立設される技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００８−７７４３４号公報特開２００４−３７００１号公報

しかしながら、従来技術には次のような問題がある。

特許文献１が開示する技術は、冷却対象である発熱体と冷却装置との熱的な接触強度を高めるが、冷却装置以外に板ばねなどの圧迫部材を必要とするため、小型化、薄型化が求められる電子機器に装着するには不適である。更に、特許文献１の技術は、複数の電子基板を効率的に冷却できない。また、特許文献１の技術は、狭小空間しか有さない電子機器や産業機器内部で、発熱体から受熱した熱を放散することも困難である。

特許文献２が開示する技術は、発熱体から奪った熱を、連絡路を通じて放熱部から放熱するので、冷却装置が大型となり、小型化、薄型化が求められる電子機器に装着するには不適である。加えて、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。

以上のように、従来技術の冷却装置は、狭小空間に多数の電子基板が実装される電子機器や産業機器内部において、機器の小型化・薄型化を阻害せずに多数の電子基板を効率よく（時には同時に）冷却することができなかった。また、従来技術は、電子基板や発熱体から受熱した熱を、効率よく放散することができなかった。

本発明は、上記課題に鑑み、狭小空間に実装される多数の電子基板を、最適かつ効率よく冷却できる冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、発熱体が実装された電子基板に装着される冷却装置であって、冷却装置は、平板形状の熱拡散部を有し、熱拡散部は、内部に封止された冷媒の気化と凝縮によって発熱体からの熱を拡散し、電子基板は、第１回路実装面に発熱体を実装し、熱拡散部は、第１回路実装面に実装された発熱体と熱的に接触し、第１回路実装面は、電子基板において熱拡散部と対向する実装面であり、熱拡散部は、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、上部板、下部板および中間板の接合によって形成される内部空間に冷媒を封止し、中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成すると共に切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させ、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔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が形成され、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。

本発明の冷却装置は、狭小空間に実装される複数の電子基板あるいは多層基板を、単体の熱拡散部によって同時に冷却できる。また、冷却装置は、単体の熱拡散部によって、複数の電子基板や多層基板を同時に冷却できるので、電子機器や産業機器の小型化や薄型化を阻害しない。

また、狭小空間である電子機器内部や電子機器そのものを効率的に活用して、本発明の冷却装置は、発熱体から奪った熱を放散できる。

また、冷却装置が複数の電子基板や多層基板を同時に冷却する場合に、本発明の冷却装置は、回路同士の電気接続を阻害することもない。

このように、本発明の冷却装置は、狭小空間における電子基板や筐体の構成や形状にフレキシブルに合わせながら、発熱体を効率的に冷却できる。

本発明の第１の発明に係る冷却装置は、発熱体が実装された電子基板に装着される冷却装置であって、冷却装置は、平板形状の熱拡散部を有し、熱拡散部は、内部に封止された冷媒の気化と凝縮によって発熱体からの熱を拡散し、電子基板は、第１回路実装面に発熱体を実装し、熱拡散部は、第１回路実装面に実装された発熱体と熱的に接触し、第１回路実装面は、電子基板において熱拡散部と対向する実装面であり、熱拡散部は、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、上部板、下部板および中間板の接合によって形成される内部空間に冷媒を封止し、中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成すると共に切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させ、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔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が形成され、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。

この構成により、冷却装置は、電子基板に実装された発熱体を熱拡散部によって冷却すると共に、熱拡散部を電子基板と重ねて実装できる。加えて、重ねた実装により、熱拡散部は、発熱体と電子基板のそれぞれの熱を冷却できる。

本発明の第２の発明に係る冷却装置では、第１の発明に加えて、前記電子基板における前記第１回路実装面と逆側の逆側実装面が、発熱体を実装する。

この構成により、冷却装置は、熱拡散部が熱的に接触する第１回路実装面の発熱体のみでなく、逆側実装面の発熱体も合わせて冷却できる。

本発明の第３の発明に係る冷却装置では、第２の発明に加えて、前記第１回路実装面および前記逆側実装面の少なくとも一方は、複数の発熱体を実装する。

この構成により、冷却装置は、複雑な部品実装をしている電子基板にも対応できる。

本発明の第４の発明に係る冷却装置では、第３発明に加えて、前記熱拡散部は、前記第１回路実装面に実装される前記発熱体の少なくとも一部と熱的接合材を介して熱的に接触する。

この構成により、熱拡散部と発熱体との間の熱抵抗が減少する。

本発明の第５の発明に係る冷却装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、前記熱拡散部は、上部板と、前記上部板と対向する下部板と、前記上部板と前記下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、前記上部板、前記下部板および前記中間板の接合によって形成される内部空間に冷媒を封止し、前記中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成すると共に切り欠き部と内部貫通孔を有し、前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、前記蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、前記毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させ、前記中間板は複数であって、前記複数の中間板のそれぞれに設けられた前記内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、前記内部貫通孔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が形成され、前記上部板および前記下部板のそれぞれは、前記毛細管流路および前記蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。

この構成により、熱拡散部は、平板形状を有するヒートパイプで構成される。熱拡散部が平板形状のヒートパイプであることで、熱拡散部は、熱的に接触する回路実装面から、容易に熱を奪うことができる。更には、熱拡散部は、奪い取った熱を平面および厚み方向に拡散でき、拡散した熱を外気に放散できる。更に、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を、効率よく拡散できる。加えて、毛細管流路の毛細管力が高まり、熱拡散部は、凝縮した冷媒を効率的に還流できる。更には、熱拡散部は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散でき、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流できる。

本発明の第６の発明に係る冷却装置では、第２から第５のいずれかの発明に加えて、前記電子基板は、前記第１回路実装面と前記逆側実装面とを貫通するサーマルビアを更に備える。

この構成により、逆側実装面に実装される発熱体の熱を、熱拡散部は効率的に冷却できる。

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である。

（実施の形態１）
実施の形態１について説明する。

まず、図１〜図５を用いて、実施の形態１における冷却装置の概略について説明する。図１、図３は、本発明の実施の形態１における電子基板の側面図であり、図２、図４は、本発明の実施の形態１における電子基板の斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１における電子基板の側面図である。

（全体概要）
冷却装置１は、発熱体７、８、９が実装された電子基板１０に装着される。冷却装置１は、平板形状の熱拡散部２を有し、熱拡散部２の表面は、電子基板１０の第１回路実装面５に熱的に接触し、熱拡散部２の裏面は、電子基板１０の第２回路実装面６に熱的に接触する。また、熱拡散部２は、内部に封止された冷媒の気化と凝縮によって、発熱体７、８、９からの熱を受熱して拡散する。

このように、実施の形態１における冷却装置１は、電子基板に装着されることを前提としている。特に、冷却装置１は、平板形状の熱拡散部２を備えて、平板形状を有する電子基板１０への装着に適している。

図１、図２は、電子基板１０が、複数の回路基板３、４を含んでいる構成を示している。回路基板３は、第１回路実装面５を構成し、回路基板４は、第２回路実装面６を構成する。すなわち熱拡散部２の表面は、第１回路実装面５である回路基板３と熱的に接触し、熱拡散部２の裏面は、第２回路実装面６である回路基板４と熱的に接触する。すなわち、熱拡散部２は、回路基板３と回路基板４とに挟まれて装着される。言い換えると、熱拡散部２は、回路基板３と回路基板４とにサンドイッチされる。

熱拡散部２の表面は、回路基板３と熱的に接触するので、回路基板３に実装される発熱体７、８と熱的に接触する。この熱的な接触により、熱拡散部２は、回路基板３に実装される発熱体７、８から受熱し、受熱した熱を拡散する。同様に、熱拡散部２の裏面は、回路基板４と熱的に接触するので、回路基板４に実装される発熱体７、９と熱的に接触する。この熱的な接触により、熱拡散部２は、回路基板４に実装される発熱体７、９から受熱し、受熱した熱を拡散する。

このように、図１、図２に示される冷却装置１は、電子基板１０が有する複数の回路基板３および回路基板４を同時に冷却できる。あるいは同時でなくとも、熱拡散部２が複数の回路基板３、４に挟まれて装着されることで、電子基板１０の実装空間を増加させることなく、回路基板３および回路基板４の少なくとも一方を冷却できる。

特に、近年の電子機器や産業機器では、筐体内部に狭小間隔で複数の回路基板が実装されることが多く、これら複数の回路基板に挟まれるように熱拡散部２が装着されることで、このような電子基板のフレキシブルな冷却が可能となる。

なお、図１、図２では、複数の回路基板により熱拡散部２がサンドイッチされた構成が示されているが、熱拡散部２は、単数の回路基板（実装基板）と、第１回路実装面５に実装される発熱体と熱的に接触した状態で、装着される構成でもよい。また、第１回路実装面５と逆側の逆側実装面も、発熱体を実装してもよい。

熱拡散部２は、図３、図４に示されるように、多層基板１１の内層に装着されてもよい。近年の電子基板は、複数の回路層を有する多層基板であることが多い。多層基板は、複数の回路層を積層しており、それぞれの回路層において電子部品や配線パターンなどの発熱体が実装されている。図３、図４における多層基板１１は、４層の回路層１２、１３、１４、１５を有し、熱拡散部２は、回路層１４と回路層１５とに挟まれて装着されている。

熱拡散部２は、多層基板１１の内層に配置される。この結果、熱拡散部２の表面は、第１回路実装面５である回路層１４と熱的に接触し、熱拡散部２の裏面は、第２回路実装面６である回路層１５と熱的に接触する。回路層１４、回路層１５のそれぞれは、上述の通り発熱体７を実装しており、熱拡散部２は、これら発熱体から受熱して、受熱した熱を拡散する。熱拡散部２が受熱した熱を拡散することで、発熱体７が冷却される。発熱体７が冷却されることで、多層基板１１も冷却されることになる。

このように、図３、図４に示される冷却装置１は、多層基板１１が有する複数の回路層１４および回路層１５を同時に冷却できる。あるいは同時でなくとも、熱拡散部２が複数の回路層１４、１５に挟まれて装着されることで、多層基板１１の実装空間を増加させることなく、回路層１４および回路層１５の少なくとも一方を冷却できる。また、熱拡散部２が熱的に接触する回路層１４と回路層１５とからだけでなく、回路層１２、１３からも熱拡散部２は受熱可能であって、多層基板１１全体を内部から冷却できる。

なお、図１、図２の電子基板１０は、３以上の回路基板を備えており、複数の熱拡散部２が３以上の回路基板のそれぞれに挟まれて装着されてもよい。また、図３、図４の多層基板１１は、４層の回路層を有しているが、２層、３層、５層などの回路層を有していてもよい。

また、熱拡散部２は、第１回路実装面５および第２回路実装面に実装された発熱体の少なくとも一部と熱的に接触して、発熱体からの熱を受熱する。この場合に、熱拡散部２は、第１回路実装面５および第２回路実装面に実装された発熱体の少なくとも一部と熱的接合材を介して熱的に接触してもよい。熱的接合材には、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用いられる。このような熱的接合材が、発熱体と熱拡散部２との接触面に塗布されている。熱的接合材を介して熱拡散部２と発熱体が熱的に接触することで、熱的接合材を介さずに接触する場合よりも、表面の凸凹による悪影響が減少する。このため、発熱体から熱拡散部２へ移動する熱に対する熱抵抗が、減少する。

このように、熱的接合材を介さずに熱拡散部２と発熱体が接触する場合よりも、熱的接合材を介して熱拡散部２と発熱体が接触する場合は、熱拡散部２は、発熱体の熱を受熱しやすい。

なお、熱拡散部２が、多層基板の内層や複数の回路基板に挟まれる場合には、発熱体だけでなく、第１回路実装面および第２回路実装面そのものに塗布された熱的接合材を介して、熱拡散部２が、第１回路実装面および第２回路実装面に熱的に接触してもよい。

ここで、熱拡散部２は、図３、図４に示されるように、複数の回路層を有する多層基板１１の1つの層として積層されていてもよいし（熱拡散部２が、多層基板１１のある隣接する回路層同士に挟み込まれていてもよいし）、熱拡散部２は、図５に示されるように、多層基板１１に完全に内蔵されていてもよい。熱拡散部２が、複数の回路層を有する多層基板１１の１つの層として積層される場合には、回路層は、熱拡散部２の表面および裏面の一部もしくは全部と熱的に接触する。一方、熱拡散部２が、多層基板１１に完全に内蔵される場合には、回路層は、熱拡散部２の表面、裏面および側面と熱的に接触する。

図５は、多層基板１１の内部に熱拡散部２が内蔵されている状態を示す。図５を電子基板として見る場合には、図５は、熱拡散部２を内蔵する電子基板として把握される。図５を冷却装置としてみる場合には、図５は、多層基板１１に熱拡散部２が内蔵される冷却装置１として把握される。

図５では、多層基板１１が備える回路層１２と１３との間に、熱拡散部２が内蔵されている。熱拡散部２が多層基板１１に内蔵されることで、冷却機能を予め有する電子基板が実現できる。

例えば、所定のサイズを有する多層基板であって、予め内部に熱拡散部を内蔵する多層基板が提供されるとする。このような多層基板は、内蔵する熱拡散部によって冷却能力を有するので、多層基板のユーザーは、冷却能力や内蔵される熱拡散部の位置、面積に応じて、多層基板における電子部品の配置を決定できる。例えば、発熱量の多い電子部品は、内蔵される熱拡散部に対向する位置に配置され、発熱量の少ない電子部品は、内蔵される熱拡散部と対向しない位置に配置される。更には、多層基板の厚み方向において、熱拡散部に近い側の面に発熱量の多い電子部品が配置される。

このように、予め熱拡散部が内蔵（図３に示されるような積層状態であってもよいし、図５に示されるように完全に内蔵される状態であってもよい）される多層基板（電子基板）が提供されることで、電気的な配置・配線パターンに、熱冷却を考慮した配置・配線パターンを、多層基板や電子基板上で実現しやすくなる。

図５では、熱拡散部２は、回路層１２の表面に実装される発熱体７からの熱を、回路層１２の厚み方向を介して受熱する。このとき、発熱体７と熱拡散部２との間は、回路層１２によって埋まっていてもよいし、空気伝導によって熱を伝導する貫通孔であるサーマルビアが設けられてもよい。

熱拡散部２は、回路層１２表面に実装されている発熱体７からの熱を、熱拡散部２の表面において受熱すると、内部において受熱した熱を拡散する。拡散された熱は、熱拡散部２の裏面に伝導する。熱拡散部２の裏面に伝導された熱は、回路層１３、１４、１５を介して、多層基板１１の裏面に伝導して、外気に放散される。すなわち、回路層１２の表面（すなわち多層基板１１の表面）に実装されている発熱体７の熱は、回路層１５の表面（すなわち、多層基板１１の裏面）から、外気に放散されて冷却される。

ここで、熱拡散部２の裏面からの熱は、回路層１３、１４、１５を物理的に伝導して、多層基板１１の裏面に伝導されてもよいが、図５に示されるように、空気によって熱を伝導する貫通孔であるサーマルビア１７によって伝導されてもよい。なお、図５では、回路層１２の表面と熱拡散部２との間には、電気伝導を目的とするビアホール１６が示されており、熱伝導を目的とするサーマルビア１７は示されていないが、回路層１２の表面と熱拡散部２との間に、熱伝導を目的とするサーマルビアが設けられてもよい。

サーマルビア１７は、熱拡散部２の裏面と回路層１５の表面とを貫通しているので、熱拡散部２の裏面に拡散された熱を、伝導する。伝導された熱は、最終的にサーマルビア１７を介して、多層基板１１の裏面から外気へと伝導する。結果として、回路層１２表面に実装された発熱体７の熱は、サーマルビア１７を介して、多層基板１１の外部に排熱される。

なお、熱拡散部２が回路層１５表面に実装される発熱体７からの熱を受熱して、回路層１２の表面から熱拡散部２が拡散する熱が、外気へ放散される熱移動ルートも実現される。あるいは、熱拡散部２の熱拡散方向を制御することで、熱拡散部２は、回路層１２表面に実装される発熱体７の熱を受熱して回路層１５から外気へ排熱すると共に、回路層１５表面に実装される発熱体７の熱を受熱して回路層１２から外気へ排熱してもよい。

ここで、サーマルビア１７は、熱拡散部２から回路層に至るまで完全に貫通していることが必要ではなく、薄い保護膜などによってサーマルビア１７の端面の一部もしくは全部が覆われていてもよい。この場合でも、サーマルビア1７を伝導した熱は、外気へ排熱されるからである。

なお、熱拡散部２と回路層とは、熱的接合材を介して熱的に接触することも公的である。このとき、熱的接合材は、熱拡散部２および回路層の少なくとも一方に塗布されておけばよい。熱的接合材によって、熱拡散部２と回路層との接触面の凸凹が減少し、熱伝導における熱抵抗が小さくなる。

また、熱拡散部２が、銅、アルミニウムなど、電気導電性を有する素材で形成されている場合、電子基板において、熱拡散部２を1つの電気部材として応用することができる。例えば、図５に示されるように、回路層１２表面に実装される発熱体７（電気信号を受けて動作する電子部品である）と熱拡散部２との間を電気的に導電するビアホール１６が設けられる。ビアホール１６は、発熱体７と熱拡散部２とを電気的に接続し、電気信号のやり取りを可能とする。例えば、熱拡散部２は、発熱体７からの電流の帰還路としての役割を果たしたり、電流の逃げ道としての働きを果たしたりできる。また、接地面（グランド面）としての役割も果たすことができる。

このように、熱拡散部２を内蔵あるいは積層する多層基板や電子基板は、電気的接続を可能とするビアホール、熱伝導を可能とするサーマルビアなどを備えることで、多層基板や電子基板の電気的性能が向上したり、排熱性が向上したりする。特にこの場合に、多層基板や電子基板そのものの大型化を抑制した上でこれらのメリットが享受できる。

回路基板３、４および多層基板１１は、さまざまな電子機器や産業機器に組み込まれる電子基板の一例である。回路基板３、４および多層基板１１は、電子部品、電子素子、配線パターンなどを有している。

また、熱拡散部２は、一方の面が受熱面（熱源から熱を奪う面）となり、他方の面が放熱面（拡散した熱を放散する面）となりやすい。このため、複数の回路基板３、４で熱拡散部２を挟む場合や、多層基板１１の内層に熱拡散部２を挟む場合には、受熱面となりうる面に接触する回路基板や回路層は、多くの発熱体を実装し、放熱面となりうる面に接触する回路基板や回路層は、少数の発熱体を実装することも好適である。あるいは、受熱面となりうる面に接触する回路基板や回路層は、熱拡散部２の中央付近に対向する領域に発熱体を実装し、放熱面となりうる面に接触する回路基板や回路層は、熱拡散部２と対向しない領域に発熱体を実装することも好適である。

一例として、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに実装される電子基板において、熱拡散部２の受熱面と接触する回路基板や回路層には、種々の電子部品が実装されており、熱拡散部２の放熱面と接触する回路基板や回路層には、受光素子のように発熱量の少ない電子部品が実装されることもよい。

このように、実施の形態１における冷却装置１は、熱拡散部２を複数の回路基板や回路層に挟むことで、複数の回路基板や回路層を同時かつフレキシブルに冷却できる。このとき、熱拡散部２の受熱と放熱の特性に合わせて、回路基板や回路層の実装パターンを決めることで、冷却装置１は、悪影響を抑えつつ、電子基板を効率的に冷却できる。

なお、後述のように熱拡散部２が、その側面から受熱した熱を放散する構成を有する場合には、熱拡散部を挟む複数の回路基板や回路層での実装パターンへの留意は少なくてよい。

（熱拡散部の詳細説明）
次に、熱拡散部２の詳細について説明する。

実施の形態１における冷却装置１は、電子基板の第１回路実装面および第２回路実装面に熱的に接触する熱拡散部２を備える。

一例として、熱拡散部２は、熱伝導率の高い金属、合金、樹脂などを用いた板部材で形成される。素材の例としては、銅、アルミニウム、タングステン、チタンなどの熱伝導性の高い金属や耐熱性に優れた樹脂が好適である。

このような素材で形成された板部材は、発熱体からの熱を受熱して、外縁に向けて熱を拡散する。このように、熱拡散部２が熱伝導率の高い素材で形成された板部材を有することで、熱拡散部２は、熱拡散部２が熱的に接触する回路基板や回路層からの熱を受熱して拡散できる。

また、熱拡散部２は、封止した冷媒の気化と凝縮によって、発熱体からの熱を拡散する平板形状のヒートパイプであることも好適である。

以下に、熱拡散部２がヒートパイプを有する場合について、図６〜図８を用いて説明する。

図６は、本発明の実施の形態１におけるヒートパイプの側面分解図である。図７は、本発明の実施の形態１におけるヒートパイプに含まれる中間板の上面図である。図８は、本発明の実施の形態１におけるヒートパイプの内部写真である。

（ヒートパイプの概念）
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。この移動によって受熱された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必要がある。

ヒートパイプ１８は、平板状の上部板２０と、上部板２０と対向する平板状の下部板２１と、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が接合されることで内部空間が形成され、この内部空間に封止された冷媒の気化と凝縮によって、発熱体から受熱した熱を拡散する。

また、中間板２２は、切り欠き部２９と内部貫通孔２３を備えている。切り欠き部２９は、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散路２５を形成し、内部貫通孔２３は、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路２６を形成する。

（上部板）
上部板について図６を用いて説明する。

上部板２０は、平板状であり、所定の形状、面積を有している。

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が、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。

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２５および毛細管流路２６の少なくとも一方と連通する凹部２４を有していることも好ましい。凹部２４が毛細管流路２６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２６へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部２４が蒸気拡散路２５と連通することで、気化した冷媒が、放熱面に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。更には、凹部２４が蒸気拡散路２５と連通することで、蒸気拡散路２５を拡散する気化した冷媒が凹部２４も伝わるので、気化した冷媒は厚み方向にも拡散することになる。結果として、ヒートパイプ１８は、受熱した熱を平面方向および垂直方向に拡散する。

なお、熱拡散部２が地表面に対して水平に設置される場合には、平面方向は地表面に対して水平方向であって、垂直方向は地表面に対して垂直方向である。熱拡散部２が地表面に対して斜めや垂直に設置された場合には、平面方向は平板形状の熱拡散部２の平板方向であって、垂直方向は平板形状の熱拡散部２の厚み方向である。

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が放熱面側となっても、受熱面側となっても特に問題はない。

また、上部板２０は、冷媒の注入口２７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が形成される。この内部空間は、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２７から冷媒が封入される。注入口２７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２７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と対向してヒートパイプ１８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。また、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。

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２５と毛細管流路２６に連通する凹部２４を有していることも好適である。下部板２１に凹部２４が設けられることは、上部板２０に凹部２４が設けられることと同様の意味を有する。

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が放熱面側となっても、受熱面側となっても特に問題はない。

（中間板）
単数又は複数の中間板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に挟まれてヒートパイプ１８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。また、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。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。

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２３を有している。この内部貫通孔２３は、毛細管流路２６を形成する。

最終的には、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、ヒートパイプ１８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２６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、中間板２２、蒸気拡散路２５および毛細管流路２６について、図７も参照しながら説明する。

まず、蒸気拡散路２５について説明する。

中間板２２は、切り欠き部２９と内部貫通孔２３を有している。

切り欠き部２９は、ヒートパイプ１８における蒸気拡散路２５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２９は空隙を形成することになる。この空隙が蒸気拡散路２５を形成する。

ここで、切り欠き部２９が、ヒートパイプ１８の平面方向に向けて形成されることで、蒸気拡散路２５も、ヒートパイプ１８の平面方向に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向に拡散するようになる。加えて、切り欠き部２９は、上部板２０と下部板２１とにつながっているので、蒸気拡散路２５は、上部板２０から下部板２１にまでつながる。更には、上部板２０および下部板２１に設けられた凹部２４と蒸気拡散路２５とは連通する。この結果、蒸気拡散路２５は、平面方向および垂直方向に気化した冷媒を拡散させる。

特に、図７に示されるように、切り欠き部２９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２５もヒートパイプ１８の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体は、ヒートパイプ１８の略中央部に設置されることが多いので、冷媒はヒートパイプ１８の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、ヒートパイプ１８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２５がヒートパイプ１８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、放射状に拡散しやすくなる。

このように、中間板２２が切り欠き部２９を有し、平面方向および垂直方向に広がる蒸気拡散路２５が形成されることで、ヒートパイプ１８の内部においては、気化した冷媒が平面方向および垂直方向に拡散するようになる。結果として、発熱体からの熱は、ヒートパイプ１８内部を平面方向および垂直方向に拡散する。

なお、蒸気拡散路２５は、図７にしめされるような放射状でなくとも別の形状であってもよい。

次に毛細管流路２６について説明する。

中間板２２は、内部貫通孔２３を有している。内部貫通孔２３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２６を形成する。中間板２２が図３に示されるように切り欠き部２９を有する場合には、切り欠き部２９以外の部分に内部貫通孔２３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２３がそのまま毛細管流路になる。

一方、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２３の一部のみが重なって、内部貫通孔２３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２６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２３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２６が形成されるので、毛細管流路２６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２６は、毛細管現象によって凝縮した冷媒を還流させるので、毛細管流路２６の断面積が小さいことが冷媒の還流を促進させるからである。

なお、中間板２２には、複数の内部貫通孔２３が設けられる。毛細管流路２６として機能するためには、内部貫通孔２３が複数であることが好ましいからである。

内部貫通孔２３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。内部貫通孔２３の一部同士が重なって毛細管流路２６を形成することから、内部貫通孔２３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２３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が、微小加工および加工精度の面から、ウェットエッチング、ドライエッチングなどのエッチング加工で形成されるのが適当である。

中間板２２が複数の場合には、内部貫通孔２３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２３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２３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２３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２３の位置は、内部貫通孔２３の面積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２３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２３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２６が形成される。

内部貫通孔２３の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、ヒートパイプ１８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２３の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔２３よりも小さな断面積を有する毛細管流路２６が形成される場合には、毛細管流路２６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２６は、凝縮した冷媒が還流するが、気化した冷媒が通ることもありえる。

また、毛細管流路２６、凹部２４の角部や切り欠き部２９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２６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。毛細管流路２６の断面形状は、内部貫通孔２３の形状と、内部貫通孔２３同士の重ね合わせ方により定まる。また、断面積も同様に定まる。

（製造工程）
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ヒートパイプ１８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６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２３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２７を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口２７が封止されてヒートパイプ１８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、ヒートパイプ１８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、熱拡散部２の一例である、平板状のヒートパイプ１８が製造される。

このようにして製造されたヒートパイプ１８の内部構造は、図８に示される。

冷却装置１は、熱拡散部２に上述のヒートパイプ１８を用いることで、発熱体からの熱を効率よく拡散できる。このため、熱拡散部２を挟む複数の回路基板や回路層は、冷却装置１によって効率的に冷却される。特に、ヒートパイプ１８の備える蒸気拡散路２５および毛細管流路２６の構造や形状によって、熱拡散部２は、受熱した熱の拡散方向を制御できる。結果として、熱拡散部２を挟む複数の回路基板や回路層における電子部品や配線パターンの実装形態への制約も減少する。例えば、熱拡散部２を挟む複数の回路基板の電子部品の実装形態に応じて、ヒートパイプ１８の内部構造を変えればよい。例えば、ヒートパイプ１８の中央付近に電子部品が多く集まる回路基板が冷却される場合には、図７に示されるように、中央から周辺に放射状となる蒸気拡散路２５を有するヒートパイプ１８が、熱拡散部２として用いられる。逆に、ヒートパイプ１８の端部付近に電子部品が多く集まる回路基板が冷却される場合には、図９に示されるように、端部から端部への蒸気拡散路２５を有するヒートパイプ１８が熱拡散部２として用いられる。

図９は、本発明の実施の形態１における中間板の上面図である。図９は、端部から端部にかけて蒸気拡散路２５と毛細管流路２６とが形成されている中間板２２（すなわちヒートパイプ１８）を示している。図９に示される蒸気拡散路２５と毛細管流路２６とを備えるヒートパイプが、熱拡散部２として用いられることで、端部から端部に熱が拡散される。このため、熱拡散部２の端部付近に電子部品が多く集まる回路基板や回路層を有する電子基板の冷却に、図９のヒートパイプを有する冷却装置１は適している。

以上のように、実施の形態１における冷却装置は、電子基板の有する複数の回路基板や多層基板の有する複数の回路層を、同時あるいはフレキシブルに冷却できる。

（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では、熱拡散部の側面に接続部材を備える冷却装置および熱拡散部が拡散した熱を放散する二次冷却部材を備える冷却装置について説明する。

まず、図１０、図１１を用いて、熱拡散部の側面の少なくとも一部と熱的に接触する接続部材を備える冷却装置について説明する。図１０は、本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の斜視図であり、図１１は、本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の側面図である。

冷却装置３１は、熱拡散部３２を備える。熱拡散部３２は、実施の形態１で説明したように、金属や樹脂などで形成される板部材でもよく、平板形状のヒートパイプでもよい。また、電子基板４０は、複数の回路基板４１、４２を備える。熱拡散部３１は、回路基板４１と回路基板４２とに挟まれて装着される。すなわち、熱拡散部３１は、回路基板４１と回路基板４２から同時あるいは個別に熱を受熱し、受熱した熱を拡散する。なお、電子基板４０は、複数の回路基板４１、４２を備えても、複数の回路層を備える多層基板であってもよい。

冷却装置３１は、熱拡散部３２の側面の少なくとも一部と熱的に接触する接続部材３３を更に備えている。接続部材３３は、さらに放熱板３４を接続している。

接続部材３３は、熱拡散部３２と別の部材（図１０、図１１では、放熱板３４）とを接続する中間部材の役割を有する。接続部材３３は、熱拡散部３２の側面に装着するために、嵌合する爪や、挿入口などを有している。また、接続部材３３は、コネクタであってもよい。接続部材３３は、熱的接合材を介して、熱拡散部３２と熱的に接触してもよい。

例えば、図１１に示されるように熱拡散部３２の側面をくわえるようにして、接続部材３３が装着される。また、接続部材３３は、他のさまざまな部材を接続可能である。例えば、図１０、図１１に示されるように、放熱板３４を接続可能である。熱拡散部３２の側面に接続部材３３が装着されることで、放熱板３４以外であっても、例えば熱輸送部材や二次冷却部材を接続することもできるし、電子基板４０の外部に熱を輸送することもできる。

放熱板３４は、熱拡散部３１から接続部材３３を介して伝導される熱を輸送および放散の少なくとも一方を行う。接続部材３３は、熱拡散部３１と放熱板３４とを接続するだけでなく、熱拡散部３１と放熱板３４とを熱的に接続する役割も有する。熱拡散部３１から伝導された熱は、放熱板３４を移動する。更に、移動しながら熱は、外気に放散される。このように、放熱板３４は、熱拡散部３１から伝導される熱を輸送および放散する。

また、接続部材３３は、熱拡散部３１の側面に直接装着されるので、熱拡散部３１の側面、表面および裏面の少なくとも一部から延伸する延長板に装着されてもよい。

図１２、図１３は、熱拡散部３１の側面から延伸する延長板３５に、接続部材３３が装着される状態を示している。図１２は、本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の斜視図であり、図１３は、本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の側面図である。

熱拡散部３１は、熱拡散部３１の側面、表面および裏面の少なくとも一部から延伸する延長板３５を更に備える。延長板３５は、熱拡散部３１に板部材が接着、溶接されて設けられてもよい。また熱拡散部３１が実施の形態１で説明した平板形状のヒートパイプである場合には、ヒートパイプを構成する上部板、下部板および中間板のいずれかが、他の板部材よりもその面積が大きいことで、延長板３５が形成されてもよい。この場合には、熱拡散部３１と延長板３５との間の熱抵抗が小さくなり、熱拡散部３１が拡散する熱が、効率よく延長板３５に伝導する。結果として、延長板３５から接続部材３３に効率的に熱が伝わる。

接続部材３３は、延長板３５の端部に装着されたり、延長板３５の表面もしくは裏面に接続されたりする。いずれにしても、接続部材３３は、延長板３５と熱的に接触する。熱拡散部３１の側面に、接続部材３３が直接装着される場合と比較して、接続部材３３が延長板３５に装着される場合は、例えば、装着部分が薄い接続部材でも装着が容易となるメリットがある。あるいは、延長板３５が熱拡散部３１を構成する一部の部材（熱拡散部３１が実施の形態１で説明したヒートパイプである場合の、上部板、下部板および中間板のいずれか）である場合には、熱拡散部３１が拡散した熱は、延長板３５に効率よく伝導される。このため、熱拡散部３１が拡散した熱が、効率よく接続部材３３に伝導するメリットがある。

以上のように、熱拡散部３１に、直接あるいは延長板３５を介して間接的に、接続部材３３が接続されることで、熱拡散部３１から拡散される熱の効率的な輸送や放散が行われる。

例えば、接続部材３３を介して放熱板３４が接続される場合には、放熱板３４が電子基板４０の外部に延伸して、電子基板４０の外部で放熱板３４が熱を捨てることも可能である。放散される熱によって電子基板４０の電気的動作に影響が生じる場合でも、電子基板４０の外部にまで延伸する放熱板３４が、電子基板４０への影響のない領域で、熱を放散できる。

特に、熱拡散部３１が電子基板４０を構成する回路基板４１、４２（あるいは多層基板の回路層）よりもその面積が小さい場合には、放熱板３４は、電子基板４０の外部に放散できる。

次に、延長板３５が熱拡散部３１から延伸して、熱の輸送および放散の少なくとも一方を行う場合について説明する。

図１４は、本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の斜視図である。冷却装置３０は、熱拡散部３１を備える。熱拡散部３１は、熱拡散部３１の側面、表面および裏面の少なくとも一部から延伸する延長板３５を備える。延長板３５は、熱拡散部３１を構成する部材と別部材が、接着や溶接されることで構成されてもよい。あるいは、熱拡散部３１が実施の形態１で説明した平板形状のヒートパイプである場合には、ヒートパイプを構成する上部板、下部板および中間板のいずれかが、他の板部材よりもその面積が大きいことで、延長板３５が形成されてもよい。この場合には、熱拡散部３１と延長板３５との間の熱抵抗が小さくなり、熱拡散部３１が拡散する熱が、効率よく延長板３５に伝導する。

延長板３５は、板部材であるので、熱拡散部３１から伝導される熱を輸送および放散の少なくとも一方を行う。特に、延長板３５は、熱伝導率の高い素材であって表面積も大きいことで、熱の輸送や熱の放散を、効率よく行える。

また、延長板３５は、電子基板４０の外部にまで延伸することも好適である。例えば、図１４に示されるように、熱拡散部３１の面積が、回路基板４１、４２の面積よりも小さい場合には、延長板３５が回路基板４１、４２の外部にまで延伸する。熱拡散部３１は、熱を拡散する能力は高くても、回路基板４１、４２に挟まれているので、拡散した熱を捨てるのが難しい。このような場合でも、延長板３５によって、熱拡散部３１が拡散した熱が、放散される。

延長板３５は、種々の形状を有していることが好適である。電子基板４０を格納する筐体の形状や、内部構造に合わせて、延長板３５の形状が定まればよい。

例えば、延長板３５が、屈曲部や屈折部を有し、折り曲げられていてもよい。折り曲げられることで、延長板３５の一部が筐体の内面に熱的に接触できるようになり、延長板３５は、接触する筐体を経由して熱を捨てることができる。

冷却装置３０は、延長板３５が輸送した熱を放散する放熱部を更に備えることも好適である。放熱部は、延長板３５を伝導した熱（もちろん、延長板３５を伝導する間に熱が放散されてもよい）を、外気に放散したりあるいは冷却したりする。

放熱部は、延長板３５が伝導した熱を放散させる機能を有する種々の部材を用いる。例えば、延長板３５と熱的に接触する筐体であったり、延長板３５から熱を奪って排熱する液冷ジャケットであったり、延長板３５に熱的に接触する放熱板であったり、延長板３５に風を送る冷却ファンであったり、ヒートシンクであったりする。これらのいずれかあるいは組み合わせが、放熱部として用いられればよい。

図１４を用いて筐体を放熱部の一例として説明する。図１４は、本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した機器の内部透視図である。機器は、筐体５０を有している。

冷却装置３０は、熱拡散部３１の側面から（図１４においては、対抗する一組の側面のそれぞれから）延伸する延長板３５を有している。延長板３５は、２箇所の屈曲部によって折り曲げられ、略コの字状を有している。折り曲げられた延長板３５は、筐体５０の上面と熱的に接触する第１放熱面３６と、筐体５０の側面と熱的に接触する第２放熱面３７とを有する。第１放熱面３６および第２放熱面３７は、必要に応じて熱的接合材６０を介して、筐体５０と熱的に接触する。筐体５０は、機器の筐体となっており、電子基板４０を格納する。

筐体５０は、金属や合金などの熱伝率の高い素材で形成されていることが多い。このため筐体５０は、延長板３５に形成される第１放熱面３６および第２放熱面３７からの熱を受け取って外気に放散できる。特に、機器の小型化・薄型化に伴い、筐体５０は、狭小空間しか有さない。このような狭小空間では、延長板３５を筐体内部で遊ばせても、内部空間が狭小であるので、延長板３５からの十分な放熱は困難である。これに対して、図１４に示されるように、延長板３５に第１放熱面３６および第２放熱面３７が設けられて筐体５０と熱的に接触することで、冷却装置３０は、筐体５０を介して外部へ熱を放散できる。

このように、延長板３５の少なくとも一部が、筐体５０と熱的に接触することで、冷却装置３０は、熱拡散部３１からの熱を外気へ放散できる。なお、延長板３５が第１放熱面３６および第２放熱面３７を設ける必要があるわけではなく、第１放熱面３６と第２放熱面３７とは一例である。

次に、図１６を用いて、液冷ジャケットが放熱部の一例である場合について説明する。図１６は、本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。

冷却装置３０は、熱拡散部３１の側面の少なくとも一部から延伸する延長板３５を有する。延長板３５の先端において、液冷ジャケット５２が延長板３５の表面と熱的に接触する。液冷ジャケット５２は、例えば内部を冷媒が循環して、熱を奪いつつ排熱する。液冷ジャケット５２の一例としては、ウォーターポンプがある。液冷ジャケット５２は、熱的接合材６０を介して、延長板３５と接触してもよい。

液冷ジャケット５２が放熱部として用いられることで、冷却装置３０は、熱拡散部３１からの熱を効率的に放散できる。結果として、冷却装置３０は、電子基板４０を効率的に冷却できる。

次に、図１７を用いて、放熱板が放熱部の一例として用いられる場合について説明する。図１７は、本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。

冷却装置３０は、熱拡散部３１の側面の少なくとも一部から延伸する延長板３５を有する。延長板３５の先端において、放熱板５３が延長板３５の表面と熱的に接触する。放熱板５３の一例としては、金属製、樹脂製、合金製の板部材がある。放熱板５３は、熱的接合材６０を介して、延長板３５と接触してもよい。放熱板５３は、延長板３５から受け取った熱を、外気に放散する。この結果、熱拡散部３１が発熱体から受熱した熱は、外気に放散される。

放熱板５３が放熱部として用いられることで、冷却装置３０は、熱拡散部３１からの熱を効率的に放散できる。結果として、冷却装置３０は、電子基板４０を効率的に冷却できる。

次に、図１８を用いて、冷却ファンが放熱部の一例として用いられる場合について説明する。図１８は、本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。

冷却装置３０は、熱拡散部３１の側面の少なくとも一部から延伸する延長板３５を有する。冷却装置３０は、延長板３５の表面に送風する冷却ファン５５を備える。冷却ファン５５は、延長板３５の表面の少なくとも一部（もちろん、裏面の少なくとも一部であってもよい。要は、冷却ファン５５は、延長板３５に風を当てることができればよい）に風を当てる。冷却ファン５５の送風によって、延長板３５が伝導する熱が放散される。すなわち、冷却ファン５５は、熱拡散部３１から延長板３５に伝導した熱を放散できる。結果として、電子基板４０から熱拡散部３１が受熱した熱が、外気へ放散されることになる。

このように、冷却装置３０が、延長板３５へ送風する冷却ファン５５を有することで、冷却装置３０は、電子基板４０を効率的に冷却できる。

次に、図１９を用いて、ヒートシンクが放熱部の一例として用いられる場合について説明する。図１９は、本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。

冷却装置３０は、熱拡散部３１の側面の少なくとも一部から延伸する延長板３５を有する。冷却装置３０は、延長板３５の先端と熱的に接触するヒートシンク５７を備える。ヒートシンク５７は、基体と基体に立設するフィンとを有する。また、ヒートシンク５７は、必要に応じて熱的接合材６０を介して延長板３５と熱的に接触する。ヒートシンク５７は、延長板３５から熱を奪い取って、フィンを通じて、外気に放熱する。

このように、冷却装置３０が、延長板３５と熱的に接触するヒートシンク５７を備えることで、冷却装置３０は、電子基板４０を効率的に冷却できる。

なお、図１５〜図１９に示される延長板３５は、熱拡散部３１と一体であっても別体であってもよい。別体である場合には、延長板３５が、熱拡散部３１の側面に装着される。

このように、延長板３５が熱拡散部３１から電子基板４０の外部へ延伸し、延伸した延長板３５に種々の放熱部が取り付けられることで、熱拡散部３１が電子基板４０から奪った熱が、電子基板４０の外部で効率的に放散される。

また、延長板３５は、熱拡散部３１の側面と別体で構成される場合には、延長板３５は、熱拡散部３１の側面の少なくとも一部に装着部を有する装着部を有する構造でもよい。

図２０は、本発明の実施の形態２における延長板の側面図である。

延長板３５は、装着部５９を有して、この装着部５９は熱拡散部３１の側面に装着される。装着部５９が熱拡散部３１の側面に装着されることで、熱拡散部３１の側面に、延長板３５が取り付けられる。

以上のように、実施の形態２における冷却装置は、電子基板から奪い取った熱を、電子基板の外部に捨てることができる。結果として、冷却装置は、効率的に電子基板および電子基板に実装されている発熱体を冷却できる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。

実施の形態３における冷却装置は、熱拡散部を挟む第１回路実装面と第２回路実装面とを、電気的に接続するビアホールを、熱拡散部が有する構成について説明する。

なお、熱拡散部は、第１回路実装面と第２回路実装面とに熱的に接触するが、電子基板が複数の回路基板を有する場合には、第１回路実装面および第２回路実装面は、複数の回路基板のそれぞれであり、電子基板が多層基板である場合には、第１回路実装面および第２回路実装面は、多層基板に含まれる回路層である。

このため、実施の形態３で説明するビアホールは、熱拡散部を挟む一組の回路基板同士を電気的に接続することでもよく、熱拡散部を挟む一組の回路層を電気的に接続することでもよい。また、熱拡散部を挟む回路基板同士や回路層同士が、電気的に接続されるということは、これらの回路基板や回路層と電気的に接続される他の回路基板や回路層も、電気的に接続されるということである。

図２１は、本発明の実施の形態３における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。

図２１においては、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２を有する電子基板８０を示している。熱拡散部７１は、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２とに挟まれている。なお、電子基板８０は、複数の回路基板を有していてもよいし、多層基板であってもよい。

熱拡散部７１は、実施の形態１、２で説明したように、金属、合金、樹脂などで形成される板部材であったり、平板形状のヒートパイプであったりすればよい。平板形状のヒートパイプの場合には、上部板、下部板、中間板が積層されて形成されればよい。

熱拡散部７１は、ビアホール７２を有する。ビアホール７２は、熱拡散部７１の表面と裏面を貫通する。第１回路実装面８１および第２回路実装面８２のそれぞれは、電子部品８５、電子部品８６をそれぞれ実装している。電子部品８５と電子部品８６とは、電気的に接続される必要がある場合がある。電子部品８５は第１回路実装面８１に実装されており、電子部品８６は、第２回路実装面８２に実装されている（なお、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２の面は、熱拡散部７１と直接接する面およびその対向する面を含んでいる）。

第１回路実装面８１と第２回路実装面８２との間には、熱拡散部７１があるので、このままでは電子部品８５と電子部品８６とは電気的に接続できない。電子部品８５と電子部品８６とで説明しているが、第１回路実装面８１および第２回路実装面８６のそれぞれも、電気信号によって動作するので、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２との電気的接続も必要な場合がある。この場合にも、熱拡散部７１が阻害要因となって、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２とが電気接続できない。

このように、第１回路実装面と第２回路実装面とを同時あるいはフレキシブルに冷却できる冷却装置は、第１回路実装面と第２回路実装面との電気接続を阻害しうることがある。

図２１に示される冷却装置７０は、熱拡散部７１にビアホール７２が設けられることで、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２とを電気的に接続できる。ビアホール７２は、熱拡散部７１の表面から裏面にかけて貫通しており、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２とを電気的に接続できる。例えば、第１回路実装面８１から伸びる導電線（リード線や銅線など）が、ビアホール７２を経由して、第２回路実装面８２に到達してもよい。この導電線が、第１回路実装面８１の電子部品と第２回路実装面８２の電子部品とを接続できる。

あるいは、第１回路実装面８１および第２回路実装面８２において、熱拡散部７１と接触しない面に実装された電子部品同士が接続されてもよい。図２１は、このような構成を示している。

第１回路実装面８１は、熱拡散部７１と接触しない面に電子部品８５を実装する。同様に、第２回路実装面８２は、熱拡散部７１と接触しない面に電子部品８６を実装する。電子部品８５および電子部品８６は、ボールグリッドアレイ（以下、「ＢＧＡ」という）を有しており、このＢＧＡによって回路基板や回路層に電気接続される。電子部品８５は、第１回路実装面８１である回路基板や回路層のビアホールを通じて導電線８９を熱拡散部７１に延ばせる。導電線８９は、ビアホール７２を経由して、第２回路実装面８２に到達できる。第２回路実装面８２である回路基板や回路層は、ビアホールを有しており、導電線８９を電子部品８６に接続できる。

以上のように、熱拡散部７１と接触しない面に実装された電子部品８５および電子部品８６同士も、熱拡散部７１のビアホール７２によって電気的に接続される。

なお、ビアホール７２は、導電線を通すだけでなく、内部が導電膜で覆われており、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２とを、この導電膜によって電気接続してもよい。また、ビアホール７２の内部が導電膜で覆われていることで、第１回路実装面８１と第２回路実装面８２のそれぞれに形成される配線パターン同士が電気的に接続されることも好適である。

また、図２２に示されるように、熱拡散部７１は、複数のビアホール７２を備えていてもよい。図２２は、本発明の実施の形態３におけるヒートパイプの斜視図である。

なお、実施の形態１で説明した、熱拡散部７１がヒートパイプである場合には、ヒートパイプを構成する各部材に予め貫通孔が設けられておき、各部材が積層されることで貫通孔がビアホールを形成することでもよい。この場合には、非常に微細なビアホールを形成できる。

図２３にヒートパイプにビアホールを形成する一例を示す。図２３は、本発明の実施の形態３におけるヒートパイプの模式図である。図２３（a）は、製造時に各部材が分割された状態を示しており、図２３（ｂ）は、各部材が封止されてヒートパイプ９１が完成した状態を示している。

ヒートパイプ９１は、平板状の上部板９２と、平板状の下部板９３と、平板状の複数の中間板１００を備えている。

下部板９３は、上部板９２と対向しており、その形状、大きさはほぼ同一であることが適当である。勿論、異なっていても本発明の意図は逸脱しない。

複数の中間板１００のそれぞれは、上部板９２と下部板９３の間に積層される。また、複数の中間板１００のそれぞれは、内部貫通孔１０１を有している。複数の中間板１００が積層される際には、内部貫通孔１０１同士の一部のみが重なって、内部貫通孔１０１そのものの断面積よりも小さな断面積を有する毛細管流路１０５が形成される。毛細管流路１０５は、凝縮した冷媒が還流する通路となる。

また、上部板９２、下部板９３および複数の中間板１００のそれぞれは、外部貫通孔１０２を有している。これらの外部貫通孔１０２は、上部板９２、下部板９３および複数の中間板１００の全てが積層される際には、同一位置において重なり合ってビアホール９４を形成する。ビアホール９４は、上部板９２から下部板９３までを貫通しており、ヒートパイプ９１の上面と底面とを、電気的に接続できる。すなわち、第１回路実装面と第２回路実装面とを、ビアホール９４は電気的に接続できる。また、当然ながら、ヒートパイプ９１の上面や底面に実装された電子部品や配線パターン同士を、ビアホール９４は、電気的に接続できる。

外部貫通孔１０２は、ヒートパイプ９１が構成された後で形成されるのではなく、積層される部材（上部板９２、下部板９３、複数の中間板１００のそれぞれ）毎に予め形成される。

板状の部材に貫通孔を形成する際には、形成される貫通孔周辺の変形やクラックなどを生じさせない加工限度がある。貫通孔の形成においては、板状の部材の厚みをｔ、貫通孔の直径をφｄとすると、
（１／２）＊ｔ ≦ φｄ・・（数１）
との加工限度が成立する。すなわち、より小さな貫通孔を形成するためには、板状の部材の厚みを薄くする必要がある。部材の厚みが大きいと、（数１）で表されるとおり、貫通孔の直径を大きくする必要がある。貫通孔の直径を小さくするためには、加工時においてかなりの圧力を小さい領域に集中させる必要があり、貫通孔周辺への影響が大きくなりうるからである。

一方で、ヒートパイプ９１にビアホール９４を形成するに当たっては、使用上の便宜およびヒートパイプ９１の性能劣化防止のために、ビアホール９４の直径は小さい方が好ましい。

しかしながら、数１で表される加工限度があるために、ヒートパイプ９１の構成後にビアホール９４を形成すると、ビアホール９４の直径がどうしても大きくなる。これは、どんなに薄型のヒートパイプ９１であっても、ビアホール９４の直径がヒートパイプ９１の厚みに依存するからである。

これに対して、部材毎に外部貫通孔１０２が形成されることで、ビアホール９４の直径を小さくできる。ヒートパイプ９１自体は一定の厚みが不可避であるが、積層される部材のそれぞれは、ヒートパイプ９１そのものの厚みよりもかなり薄くできる。このため、部材毎に設けられる外部貫通孔１０２の直径は小さくできる。

図２３のヒートパイプ９１は、上部板９２、下部板９３および複数の中間板１００のそれぞれが積層されて構成される。このとき、上部板９２、下部板９３および複数の中間板１００のそれぞれに設けられた外部貫通孔１０２同士が同一位置で重なることで、上部板９２から下部板９３までを貫通するビアホール９４が形成される。この結果、ビアホール９４は、ヒートパイプ９１の厚みを基準にした加工限度（数１で示される加工限度）で定義される直径以下であって、部材毎の厚みを基準にした加工限度（数１で示される加工限度）で定義される直径以上を有する。

このような直径を有するビアホール９４は、加工限度を超えることのない、小さな直径を有することになる。結果として、加工上、製造上の問題を生じさせること無く、使用上の便宜およびヒートパイプ９１の性能劣化防止を実現するビアホール９４が、ヒートパイプ１に形成できる。

例えば数１を考慮すると、ビアホール９４の直径φｄを２ｍｍにするためには、ビアホール９４を空ける部材の厚みを４ｍｍ以下にする必要がある。ビアホール９４が、ヒートパイプ９１に直接形成されるとすると、ヒートパイプ９１を４ｍｍ以下の厚みにする必要がある。これはかなりの困難を伴う。

一方、部材毎に外部貫通孔１０２を形成する場合には、これらの部材を直径２ｍｍのビアホールのために必要な４ｍｍ以下とするのは容易である。

ヒートパイプ９１の厚みを４ｍｍとすると、上部板９２、下部板９３、２枚の中間板１００（複数の中間板１００を２枚と仮定して）の厚みは、それぞれ約１ｍｍずつになる。各部材の厚みが１ｍｍである場合には、外部貫通孔１０２の直径φｄは、０．５ｍｍまで小さくできる。ビアホール９４は、外部貫通孔１０２同士が重なったものである。このため、ビアホール９４の直径は０．５ｍｍとなる。

このように、図２３に示されるヒートパイプ９１のビアホール９４の直径は、加工限度である２ｍｍを大幅に改善し、０．５ｍｍとなる。すなわち、ビアホール９４は、非常に微小となる。

ビアホール９４の直径が非常に微小となると、第１回路実装面と第２回路実装面との電気的な接続における電気抵抗も小さくなり、電子基板の動作精度が向上する。

以上のように、実施の形態３における冷却装置によって、熱拡散部を挟む回路基板や回路層同士を、導電線の引き回しに依ることなく、電気的に接続できる。結果として、電子基板や冷却装置の利用価値が高まる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。

実施の形態４は、実施の形態１〜３で説明した冷却装置を装着した電子基板および電子基板を使用した電子機器について説明する。

図２４は、本発明の実施の形態４における電子機器の内部透視図である。

電子機器１３０は、電子基板１２０とこれを格納する筐体１２５とを備える。電子機器１３０は、電子基板１２０が備える機能によって、種々の動作を提供する。また、冷却装置１１１は、電子基板１２０に装着される。電子基板１２０は、複数の回路基板１２１、１２２を有している。なお、電子基板１２０は、多層基板であって、複数の回路層を有していてもよい。

電子基板１２０が備える回路基板１２１と回路基板１２２は、その間に熱拡散部１１２を挟んでいる。熱拡散部１１２は、回路基板１２１および回路基板１２２から熱を受熱し、熱を拡散して延長板１１５に伝導する。延長板１１５は、折り曲げられており、第１放熱面１１６と第２放熱面１１７を備える。この第１放熱面１１６と第２放熱面１１７とは、筐体１２５と熱的に接触し、筐体１２５から外気へ熱を放散する。このとき、第１放熱面１１６および第２放熱面１１７は、熱的接合財１２７を介して筐体１２５と熱的に接触してもよい。

電子基板１２０は、このように、回路基板１２１および回路基板１２２を、冷却装置１１１によって冷却できる。このとき、冷却装置１１１によって、回路基板１２１および回路基板１２２を同時に冷却したり、個別に冷却したりできる。冷却装置１１１が回路基板１２１と回路基板１２２とに挟まれているので、回路基板１２１と回路基板１２２とは、冷却装置１１１によって、フレキシブルに冷却される。電子基板１２０が冷却されることで、発熱による誤動作や動作不良が生じにくくなる。

このように、冷却装置１１１を装着する電子基板１２０が実装された電子機器１３０は、電子部品や電子基板の過度な発熱や過度な発熱による不具合を防止できる。このような電子機器１３０は、多種多様な用途の機器に適用される。

例えば、電子機器１３０の例としては、ノートブックパソコン、デスクトップパソコン、サーバ機器、携帯端末、携帯電話機、車載電子端末などがある。

電子機器の一例を図２５に示す。図２５は、本発明の実施の形態４における電子機器の斜視図である。電子機器２００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２００は、ディスプレイ２０１、発光素子２０２、スピーカ２０３を備えている。この電子機器２００の内部に冷却装置１１１を装着した電子基板１２０が格納されている。

冷却装置１１１は、電子基板１２０の内部に装着されるので、電子機器の小型化や薄型化を阻害せずに、電子基板や発熱体を冷却できる。結果として、電子機器２００の動作不良や性能劣化が防止できる。

このように考えると、冷却装置１１１は、ノートブックパソコン、携帯端末、コンピュータ端末などに実装されている放熱フィンや液冷装置などに置き換えられたり、自動車や産業機器のライト、エンジン、制御コンピュータ部に実装されている放熱フレームや冷却装置などに、好適に置き換えられたりすることが可能である。結果として、冷却装置１１１や、冷却装置１１１を装着する電子基板１２０は、広い範囲（電子機器、産業機器、自動車、航空機、輸送機器など）に適用できる。

また、実施の形態１〜４で説明された冷却装置や電子基板は、多数の電子基板を備えるコンピュータやサーバ機器にも好適に適用できる。

図２６は、本発明の実施の形態４におけるサーバ機器の内部透視図である。図２６は、電子機器の一例としてのサーバ内部に、実施の形態１〜４で説明した冷却装置や電子基板を適用した例を示している。

サーバ機器３００は、筐体３０１を備え、筐体３０１内部に電子基板を差し込むスロット３０２を備えている。スロット３０２には、複数の電子基板３０３、３０４が差し込まれている。

電子基板３０３は、回路基板３０５、３０６を備え、回路基板３０５と回路基板３０６との間に熱拡散部３２１を装着している。熱拡散部３２１は、冷却装置３２０に含まれる。

同様に、電子基板３０４は、回路基板３０７、３０８を備え、回路基板３０７と回路基板３０８との間に熱拡散部３３１を装着している。熱拡散部３３１は、冷却装置３３０に含まれる。ここで、電子基板が二つである場合が示されているが、回路基板のそれぞれを電子基板としてみなせば、４枚の電子基板がスロット３０２に差し込まれていると考えられる。

すなわち、スロット３０２に差し込まれている複数の電子基板の中で、２枚を一組とする電子基板セット毎に、冷却装置が実装されることでもよい。

また、図２６では、２つの冷却装置３２０、３３０が示されているが、冷却装置としては全体で１つであって、１つの冷却装置が複数の熱拡散部を備える構成であってもよい。

筐体３０１は、上部に冷却ファン３０９を備え、冷却ファン３０９の送風方向に合わせて、筐体３０１は、排気口３１０を備える。

熱拡散部３２１、３３１のそれぞれは、延長板３２２、３３２を備え、延長板３２２、３３２のそれぞれは、折り曲げられて、冷却ファン３０９からの風を受ける位置にまで、延伸する。延長板３２２、３３２のそれぞれは、冷却ファン３０９からの風を受けて、熱を放散できる。放散された熱は、排気口３１０より筐体３０１の外部へ排出される。このような構成を有するサーバ機器３００によって、サーバ機器３００内部の発熱が、一定以下に抑えられる。

特に、サーバ機器３００は、多数の電子基板を実装していることが多く、２４時間体制で動作しているので、内部は非常に高温になりやすい。

図２６で示すように、電子基板のそれぞれにおいて、冷却装置が装着されることで、サーバ機器３００の発熱が抑えられて、動作不良や性能劣化が防止できる。

このように、実施の形態１〜４で説明した冷却装置は、複数の電子基板に挟まれて装着されるので、多数の電子基板が整然と格納されるサーバ機器やコンピュータ機器に好適に適用できる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。

実施の形態５では、電子基板に設けられた凹部に熱拡散部が装着される場合を説明する。

図２７は、本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。図２７は、側面の途中における断面を示している。

冷却装置４００は、凹部４０２を有する電子基板４０１と、凹部４０２に装着される熱拡散部４０３とを有し、熱拡散部４０３の表面、裏面および側面の少なくとも一部は、凹部４０２の表面および側面の少なくとも一部と熱的に接触する。

電子基板４０１は、発熱体４０４を実装している。発熱体４０４は、電子基板４０１に実装された電子部品、半導体集積回路、電子素子などである。

電子基板４０１は、種々の電子機器に実装される基板であり、電子機器の形状や構造に依存した形状や大きさを有している。このような電子基板において、表面に凹部４０２が設けられることがある。多層基板の一部が取り除かれたり、電子機器の形状に対応したりすることによる。あるいは、電子基板４０１における発熱を冷却する必要があるが、電子基板４０１の外部に冷却装置がはみ出る状態を回避する必要がある場合がある。このような場合には、電子基板４０１の一部に凹部４０１が設けられ、この凹部４０１に熱拡散部４０３が挿入されることで、熱拡散部４０３（すなわち、冷却装置）が電子基板４０１の表面より突出せずに済む。

このような理由に基づき、電子基板４０１は、凹部４０２を備える。

電子基板４０１は、凹部４０２と対向する面において発熱体４０４を実装する。発熱体４０４が発する熱は、周囲の電子部品や電子基板４０１そのものに悪影響を与えたり、自らの動作に悪影響を与えたりすることがある。しかしながら、発熱体４０４の表面に熱拡散部４０３を設置すると電子基板４０１から突出することになり、電子基板４０１が電子機器内部で実装しにくくなる。一方で、発熱体４０４が発する熱は、電子基板４０１内部に伝導し、電子基板４０１を高温にしてしまうことも多い。

図２７に示される冷却装置４００は、熱拡散部４０３を凹部４０２に挿入している。熱拡散部４０３は、凹部４０２の表面および側面の少なくとも一部と熱的に接触し、凹部４０２から電子基板４０１（ひいては発熱体４０４）の熱を奪う。熱拡散部４０３は、内部空間に冷媒を封入する。熱拡散部４０３は、凹部４０２から奪った熱によって気化した冷媒の拡散と、冷却されて凝縮した冷媒の還流とによって、凹部４０２からの熱を拡散して冷却する。

熱拡散部４０３は、凹部４０２に挿入されるので、電子基板４０１において熱拡散部４０３による突出は生じない。このため、電子基板４０１は、熱拡散部４０３によって冷却されると共に電子機器での実装における不具合をも生じさせない。

また、熱拡散部４０３が凹部４０２に設置されることは、電子基板４０１での突出を防止できるだけではなく、熱拡散部４０３が電子基板４０１からの熱を二次元あるいは三次元的に奪うことができるメリットを生じさせる。熱拡散部４０３は、その裏面および側面を、凹部４０２の表面および側面と熱的に接触させることができる。このため、熱拡散部４０３は、電子基板４０１の熱を、熱拡散部４０３の裏面および側面の両面から奪うことができる。

この結果、凹部４０２に熱拡散部４０３が設置されることで、電子基板４０１がより効率的に冷却される。熱拡散部４０３は、放射状あるいは直線状に熱を拡散する。

ここで、熱拡散部４０３は、一例として図６に示されるヒートパイプの構成を有する。すなわち、熱拡散部４０３は、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数又は複数の中間板を備える。上部板および下部板とによって内部空間が形成され、この内部空間に封止された冷媒の気化と凝縮によって、発熱体から受熱した熱を拡散する。また、中間板は切り欠き部と内部貫通孔を備えている。切り欠き部は、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、凝縮した冷媒が還流する毛細管を形成する。

図６は、このような構造を有するヒートパイプ１８を示している。

（上部板）
上部板２０は、平板状であり、所定の形状、面積を有している。

まず、蒸気拡散路２５について説明する。

次に毛細管流路２６について説明する。

熱拡散部４０３は、以上のような構造を有し、凹部４０２から奪い取った熱を拡散する。

また、冷却装置４００は、熱拡散部４０３が拡散した熱を放熱する放熱部を備えていることも好適である。

図２８は、本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。

図２８に示される冷却装置４００は、凹部４０２を有する電子基板４０１と、凹部４０２に装着または挿入される熱拡散部４０３と、を備え、熱拡散部の表面、裏面および側面の少なくとも一部は、凹部４０２の表面および側面の少なくとも一部と熱的に接触し、更に、熱拡散部４０３が拡散した熱を放熱する放熱部４０５を備える。

冷却装置４００は、熱拡散部４０３が拡散した熱を放熱する放熱部４０５を備える。放熱部４０５は、熱拡散部４０３と熱的に接触しており、熱拡散部４０３から熱が伝導する。放熱部４０５は、伝導された熱を外界に放散する。このとき、放熱部４０５は、効率的に放熱できる面積や形状を有する板材であり、外気と接触することで伝導された熱を放散する。あるいは、放熱部４０５は、電子機器の筐体と熱的に接触し、熱拡散部４０３から伝導された熱を電子機器の筐体に放散する。

このようにして、放熱部４０５は、熱拡散部４０３からの熱を外界へ放散する。

なお、放熱部４０５は、板材でもよいしヒートシンクであってもよい。

放熱部４０５は、熱拡散部４０３を構成する上部板、下部板、中間板の少なくとも１つが、他よりもその面積が大きいことで熱拡散部４０３の側面から突出する部位によって構成されてもよい。放熱部４０５が熱拡散部４０３を構成する部材と一体であることで、熱拡散部４０３から放熱部４０５へ熱が伝わる際の熱抵抗が小さくなる。熱抵抗が小さいことで、熱拡散部４０３から放熱部４０５への熱伝導での損失が少なく、放熱部４０５は熱拡散部４０３からの熱を効率的に放散できる。

なお、熱拡散部４０３は、熱的接合材（ＴｈｅｒｍａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅＭａｔｅｒｉａｌ）を介して凹部４０２と熱的に接触してもよい。

放熱部４０５は、電子基板４０１の外部にまで延伸して、電子基板４０１の外部に設けられた筐体と熱的に接触して熱を放散してもよい。また、放熱部４０５が外部に延伸した上で、放熱部４０５の先端にフィンが設けられたり、放熱部４０５に冷気を送風する冷却ファンが設けられたり、放熱部４０５を冷却する液冷ジャケットが設けられたりすることも好適である。

加えて、放熱部４０５は、電子機器の筐体の形状や大きさに適合するように、屈曲や屈折を有していたり、他の放熱板と接続可能な接続部材を有していたりすることも好適である。

次に、電子基板４０１は、サーマルビアを有し、熱拡散部４０３がサーマルビアを介して発熱体４０４からの熱を奪う場合について説明する。

図２９は、本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。図２９は、電子基板４０１がサーマルビア４１０を有し、熱拡散部４０３は、発熱体４０４の熱を、サーマルビア４１０を介して奪う構成を示している。

図２９に示される冷却装置４００は、凹部４０２を有する電子基板４０１と、凹部４０２に装着される熱拡散部４０３とを有し、熱拡散部４０３の表面、裏面および側面の少なくとも一部は、凹部４０２の表面および側面の少なくとも一部と熱的に接触し、電子基板４０１は、凹部４０２と対向する面において発熱体４０４を実装し、電子基板４０１は、発熱体４０４と凹部４０２とを熱的に接続するサーマルビア４１０を備える。

発熱体４０４となる電子部品は、電子基板４０１において凹部４０２と対向する回路面（逆の回路面）に実装されることが多い。特に、発光素子やパワーデバイスのように、発熱量は大きいが、小型の電子部品は、凹部４０２の対向する回路面に実装される。これらの発熱体４０４は、電子基板４０１を伝導して熱を凹部４０２に伝えるが、電子基板４０１の素材によっては、熱伝導が不十分であることもある。サーマルビア４１０は、発熱体４０４が生じさせる熱を効率よく凹部４０２に伝導させる。

サーマルビア４１０は、電子基板４０１に穿たれた貫通孔でもよいし、貫通孔の内周が熱伝導性の高い素材でコーティングされている場合でもよい。この場合には、発熱体４０４からの熱は、電子基板４０１から熱伝導性の高いコーティングを通って、凹部４０２に到達する。凹部４０２に到達した後で、発熱体４０４の熱は、熱拡散部４０３に伝わって、熱拡散部４０３は、熱を拡散する。

熱拡散部４０３は、ヒートパイプ構造を有しており、封入されている冷媒の気化と凝縮の繰り返しによって、奪った熱を拡散する。拡散された熱は、熱拡散部４０３の表面から外界に放散されたり、図２８に示されるような放熱部によって外界に放散されたりする。このとき、熱拡散部４０３や放熱部が電子基板４０１を格納する電子機器の筐体と熱的に接触することで、熱拡散部４０３が拡散した発熱体４０４の熱を外界に放散できる。

また、図２９に示される冷却装置４００は、電子基板４０１に設けられた凹部４０２に挿入されるので、電子基板４０１の外形を損なうことがない。すなわち、冷却装置４００は、不要な突出を生じさせない。このため、冷却装置４００の電子機器への実装において不具合が生じない。加えて、凹部４０２に熱拡散部４０３が挿入されるので、熱拡散部４０３と発熱体４０４との距離が縮まる。この結果、熱拡散部４０３は、サーマルビア４１０を通じて、効率的に発熱体４０４からの熱を奪い取ることができる。

凹部４０２は、その表面に電子部品などの発熱体を実装していることもある。

図３０は、本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。図３０は、凹部４０２の表面に発熱体が実装されており、熱拡散部４０３は、これらの発熱体の熱を奪う構成であることを示している。

図３０に示される冷却装置４００は、凹部４０２を有する電子基板４０１と、凹部４０２に装着または挿入される熱拡散部４０３と、を備え、熱拡散部の表面、裏面および側面の少なくとも一部は、凹部４０２の表面および側面の少なくとも一部と熱的に接触し、凹部４０２の表面に発熱体４１２が実装され、熱拡散部４０３は、発熱体４１２と熱的に接触する。

例えば、大型のＣＰＵなどは凹部４０２に熱拡散部４０３と共に実装されることもありえる。大型のＣＰＵは、電子基板４０１の特定の面の特定の位置に実装されることが多く、大きな熱を生じさせる。

このため、冷却装置４００は、熱拡散部４０３を発熱体４１２に熱的に接触させることが好ましい。更には、大型の電子部品と熱拡散部４０３とが、電子基板４０１の外部に突出することなく装着・実装されることが好ましい。

電子基板４０１は凹部４０２を有しており、凹部４０２に発熱体４１２が実装されている。熱拡散部４０３は、この発熱体４１２に熱的に接触するように凹部４０２に装着される。熱拡散部４０３は、発熱体４１２から熱を奪って拡散し、必要に応じて放熱部などを通じて奪った熱を外界に放散する。

ＣＰＵをはじめとする大型の発熱体４１２とこれを冷却する熱拡散部４０３とが、凹部４０２に装着されることで、電子基板４０１に不要な突出などがなくなり、電子基板の電子機器への格納が容易となる。また、全体としてすっきりとした外観であることによって、冷却装置４００が装着された電子基板としての製造、流通が容易となって、電子部品や電子基板のサプライヤーにとっての、販売品の取り扱いが容易となる。

図３１は、図２７〜図３０を用いて説明した冷却装置を上から見た図を示している。図３１は、本発明の実施の形態５における冷却装置の上面図である。図３１に示されるように、電子基板４０１は、凹部４０２を有し、凹部４０２に熱拡散部４０３が挿入あるいは装着される。

この熱拡散部４０３の表面、裏面および側面の少なくとも一部が、凹部４０２の表面および側面の少なくとも一部と熱的に接触する。この結果、熱拡散部４０３は、電子基板４０１あるいは電子基板４０１に実装されている発熱体からの熱を奪って拡散し、外界に放散する。

なお、凹部４０２は、図３１に示されるように電子基板４０１の中央近辺に設けられてもよいし、端部に設けられてもよい。電子基板４０１の形状や電子部品の実装状態に合わせて凹部４０２の位置が決められればよい。

なお、図２７〜図３０は、電子基板４０１の側面から見た状態を示しているが、いずれも把握を容易とするために凹部４０２を基準とする断面にて示している。

以上のように、電子基板４０１が備える凹部４０２に熱拡散部４０３が装着されることで、冷却装置４００は、電子基板の外形に不要な突出を生じさせず、電子機器への格納を容易とすることができる。

以上、実施の形態１〜４で説明された冷却装置、電子基板および電子機器は、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における電子基板の側面図である。本発明の実施の形態１における電子基板の斜視図である。本発明の実施の形態１における電子基板の側面図である。本発明の実施の形態１における電子基板の斜視図である。本発明の実施の形態１における電子基板の側面図である。本発明の実施の形態１におけるヒートパイプの側面分解図である。本発明の実施の形態１におけるヒートパイプに含まれる中間板の上面図である。本発明の実施の形態１におけるヒートパイプの内部写真である。本発明の実施の形態１における中間板の上面図である。本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の斜視図である。本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の側面図である。本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の斜視図である。本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の側面図である。本発明の実施の形態２における冷却装置が装着された電子基板の斜視図である。本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した機器の内部透視図である。本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。本発明の実施の形態２における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。本発明の実施の形態２における延長板の側面図である。本発明の実施の形態３における冷却装置を装着した電子基板の側面図である。本発明の実施の形態３におけるヒートパイプの斜視図である。発明の実施の形態３におけるヒートパイプの模式図である。本発明の実施の形態４における電子機器の内部透視図である。本発明の実施の形態４における電子機器の斜視図である。本発明の実施の形態４におけるサーバ機器の内部透視図である。本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。本発明の実施の形態５における冷却装置の側面図である。本発明の実施の形態５における冷却装置の上面図である。

１、３１、７０、１１１、３２０、３３０冷却装置
２、３２、７１、１１２、３２１、３３１熱拡散部
３、４、４１、４２、１２１、１２２、３０５、３０６、３０７、３０８回路基板
５、８１第１回路実装面
６、８２第２回路実装面
７，８，９発熱体
１０、４０、８０、３０３、３０４電子基板
１１多層基板
１２、１３、１４、１５回路層
１６ビアホール
１７サーマルビア
１８ヒートパイプ
２０、９２上部板
２１、９３下部板
２２、１００中間板
２３、１０１内部貫通孔
２４凹部
２５蒸気拡散路
２６毛細管流路
２７注入口
２９切り欠き部
３３接続部材
３４、５３放熱板
３５延長板
３６、１１６第１放熱面
３７、１１７第２放熱面
５０、１２５筐体
５２液冷ジャケット
５５、３０９冷却ファン
５７ヒートシンク
５９装着部
６０、１２７熱的接合材
７２、９４ビアホール
８５、８６電子部品
８８ＢＧＡ
８９導電線
１０２外部貫通孔
１３０、２００電子機器
２０１ディスプレイ
２０２発光素子
２０３スピーカ
３００サーバ機器
３０１筐体
３０２スロット
３１０排気口
４００冷却装置
４０１電子基板
４０２凹部
４０３熱拡散部
４０４、４１２発熱体
４０５放熱部
４１０サーマルビア

Claims

発熱体が実装された電子基板に装着される冷却装置であって、
前記冷却装置は、平板形状の熱拡散部を有し、
前記熱拡散部は、内部に封止された冷媒の気化と凝縮によって前記発熱体からの熱を拡散し、
前記電子基板は、前記第１回路実装面に発熱体を実装し、前記熱拡散部は、前記第１回路実装面に実装された発熱体と熱的に接触し、
前記第１回路実装面は、前記電子基板において前記熱拡散部と対向する実装面であり、
前記熱拡散部は、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、
前記上部板、前記下部板および前記中間板の接合によって形成される内部空間に冷媒を封止し、
前記中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成すると共に切り欠き部と内部貫通孔を有し、
前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、
前記蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、
前記毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させ、
前記中間板は複数であって、前記複数の中間板のそれぞれに設けられた前記内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、前記内部貫通孔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が形成され、
前記上部板および前記下部板のそれぞれは、前記毛細管流路および前記蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える、冷却装置。
前記電子基板における前記第１回路実装面と逆側の逆側実装面が、発熱体を実装する、請求項１記載の冷却装置。
前記第１回路実装面および前記逆側実装面の少なくとも一方は、複数の発熱体を実装する、請求項２記載の冷却装置。
前記熱拡散部は、前記第１回路実装面に実装される前記発熱体の少なくとも一部と熱的接合材を介して熱的に接触する、請求項３記載の冷却装置。
前記電子基板は、前記第１回路実装面と前記逆側実装面とを貫通するサーマルビアを更に備える、請求項２から４のいずれか記載の冷却装置。