JP7156368B2

JP7156368B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP7156368B2
Application number: JP2020512214A
Authority: JP
Inventors: 真弘蜂矢; 実吉川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2022-10-19
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: US11644249B2; US20210010757A1; JPWO2019194089A1; WO2019194089A1

Description

本発明は、電子機器に関し、たとえば、発熱体を冷却する電子機器の技術に関する。

近年、クラウドサービス等の技術発展に伴って、情報処理量が増大しつつある。この膨大な情報を処理するために、中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）や集積回路（Multi-chip Module：ＭＣＭ）などの発熱体の計算量が、増加する傾向にある。このため、これらの発熱体の発熱量も増加する傾向にある。この傾向に伴って、発熱体をより効率よく冷却しようとする試みが日々なされている。

発熱体の冷却技術として、冷媒を用いて発熱体を冷却する電子機器が知られている（たとえば、特許文献１）。

特許文献１に記載の技術では、ベーパチャンバを用いて発熱体を冷却している。ベーパチャンバの受熱面は発熱体に取り付けられている。ベーパチャンバでは、複数のウィックを集合したウィック組がケースおよびカバーの間の密閉空間（作動液槽）に配置されている。また、この密閉空間内に冷媒（作動液）が封入されている。

ベーパチャンバは、受熱面を介して発熱体の熱を受け取る。受熱面を介して受け取った発熱体の熱はウィックに伝達する。これにより、ウィックに含まれている冷媒は、沸騰し蒸発して、液相状態から気相状態へ相変化し、カバー側に広がる。カバー側に広がった冷媒は、カバー壁面で凝縮して液化して、気相状態から液相状態へ相変化する。凝縮潜熱として放出された熱は、カバーの外面を介して大気へ放出される。液化した冷媒は、ウィックを通じて毛細管力により発熱体に還流され、前記密閉空間内で、再び蒸発および凝縮を繰り返す。

なお、本発明に関連する技術が、特許文献２～５にも開示されている。

特開２００８－１５３４２３号公報特開昭５９－１８８１９８号公報特表２０１２－５３１０５６号公報特開平１１－０８７５８６号公報特開昭６１－２３７９９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、発熱体はベーパチャンバの受熱面に取り付けられており、発熱体の熱はベーパチャンバのケースを介して冷媒に伝達される。このとき、発熱体と、ベーパチャンバのケースとの間には隙間が生じるため、発熱体の熱が十分に冷媒に伝達されない。このため、ベーパチャンバ内の冷媒の温度上昇が抑制される。この結果、液相状態から気相状態への冷媒の相変化が抑制され、発熱体の熱を十分に冷却できないという問題があった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、発熱体の熱をより効率よく冷却できる電子機器を提供することにある。

本発明の電子機器は、発熱体と、開口孔を有し、液相冷媒および気体冷媒に相変化することができる冷媒を前記発熱体との間で密閉するように、前記発熱体の外面である第１の発熱体外面の外周部が前記開口孔の外周部または内周部に取り付けられる筐体と、を備えている。

本発明によれば、発熱体の熱をより効率よく冷却できる電子機器を提供できる。

本発明の第１の実施の形態における電子機器の構成を示す断面図であって、図４のＡ－Ａ切断面における断面を示す図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の構成を示す断面図であって、図３のＢ－Ｂ切断面における断面を示す図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の構成を示す側面図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の構成を示す上面図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の第１の変形例の構成を示す断面図であって、図８のＣ－Ｃ切断面における断面を示す図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の第１の変形例の構成を示す断面図であって、図７のＤ－Ｄ切断面における断面を示す図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の第１の変形例の構成を示す側面図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の第１の変形例の構成を示す上面図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の第２の変形例の構成を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の第３の変形例の構成を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態における電子機器の第４の変形例の構成を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態における電子機器の構成を示す断面図であって、図１５のＧ－Ｇ切断面における断面を示す図である。本発明の第２の実施の形態における電子機器の構成を示す断面図であって、図１４のＨ－Ｈ切断面における断面を示す図である。本発明の第２の実施の形態における電子機器の構成を示す側面図である。本発明の第２の実施の形態における電子機器の構成を示す上面図である。本発明の第２の実施の形態における電子機器の第１の変形例の構成を示す断面図である。本発明の第３の実施の形態における電子機器の構成を示す断面図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態における電子機器１００について、図に基づいて説明する。

図１は、電子機器１００の構成を示す断面図であって、図４のＡ－Ａ切断面における断面を示す図である。図２は、電子機器１００の構成を示す断面図であって、図３のＢ－Ｂ切断面における断面を示す図である。図３は、電子機器１００の構成を示す側面図である。図４は、電子機器１００の構成を示す上面図である。なお、図１および図３には、鉛直方向Ｇが示されている。

図１～図４を参照して、電子機器１００は、回路基板１０と、発熱体２０と、筐体３０とを備えている。なお、電子機器１００は、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

回路基板１０は、平板状に形成されている。回路基板１０は、第１の主面１１と、第２の主面１２とを有している。ここで、回路基板１０の主面とは、回路基板１０の主たる面をいい、たとえば電子部品が実装される面をいう。なお、第１の主面１１を回路基板の表面（おもて面）と呼び、第２の主面１２を回路基板の裏面とも呼ぶことがある。回路基板１０の第１の主面１１上には、発熱体２０が取り付けられている。

回路基板１０は、たとえば、プリント配線基板である。プリント配線基板は、複数の絶縁体の基板および導体配線が積層されて構成されている。また、回路基板１０の第１の主面１１および第２の主面１２には、電子部品を実装するための導電性のパッドが形成されている。絶縁体の基板の材料には、たとえば、ガラスエポキシ樹脂が用いられる。導体配線やパッドは、たとえば銅箔により形成されている。

発熱体２０は、回路基板１０の第１の主面１１に取り付けられている。発熱体２０は、第１の発熱体外面２１を有する。第１の発熱体外面２１は、発熱体２０の外面の１つであって、発熱体２０のうちで回路基板１０側の面と反対側の面である。第１の発熱体外面２１は、一般的には平面で構成されるが、曲面で構成されてもよい。なお、発熱体２０は、稼働すると熱を発する部品であって、たとえば中央演算処理装置ＣＰＵや集積回路ＭＣＭなどである。

筐体３０は、開口孔３１を有する。図１に示されるように、筐体３０は、冷媒（Coolant：以下、ＣＯＯと称する。）を発熱体２０との間で密閉するように、第１の発熱体外面２１の外周部が開口孔３１の外周部に取り付けられている。図１に示されるように、筐体３０の内側は空洞になっている。この空洞内に冷媒ＣＯＯが設けられる。第１の発熱体外面２１の外周部は、たとえば、接着剤やネジによる固定によって、開口孔３１の外周部に取り付けられる。これにより、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部と、筐体３０の開口孔３１の外周部が接合される。このとき、発熱体２０の第１の発熱体外面２１により、筐体３０の開口孔３１を密閉される。この結果、筐体３０の前記空洞内に冷媒ＣＯＯを密閉することができる。また、筐体３０の材料には、熱伝導性部材が用いられ、例えばアルミニウムやアルミニウム合金や銅や銅合金などが用いられる。

第１の発熱体外面２１の外周部と、開口孔３１の外周部との間に、天然ゴムや合成ゴムなどの弾性部材を介在させてもよい。これにより、第１の発熱体外面２１の外周部と、開口孔３１の外周部との間の隙間をより少なくすることができる。この結果、冷媒ＣＯＯが、筐体３０の前記空洞内から漏れることを抑制できる。なお、より好ましくは、上記弾性部材には熱伝導性部材（たとえば、熱伝導性シリコンゴム等）を用いることができる。これにより、第１の発熱体外面２１の外周部から開口孔３１の外周部へより効率よく発熱体２０の熱を伝導することができる。

冷媒ＣＯＯには、液相状態の冷媒（液相冷媒（Liquid-Phase Coolant：以下、ＬＰ－ＣＯＯと称する。））と気相状態の冷媒（気相冷媒（Gas-Phase Coolant：以下、ＧＰ－ＣＯＯと称する。））の間で相変化する冷媒が用いられている。

冷媒ＣＯＯには、例えば、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ：Hydro Fluorocarbon）やハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ：Hydro Fluoroether）などを用いることができる。

冷媒ＣＯＯは、発熱体２０の第１の発熱体外面２１により、筐体３０の開口孔３１を密閉した空間内に、密閉された状態で閉じ込められる。このため、筐体３０と発熱体２０との間の密閉空間内に、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを注入した後に真空排気することにより、前記密閉空間内を常に冷媒の飽和蒸気圧に維持する。なお、筐体３０と発熱体２０との間の密閉空間内に冷媒ＣＯＯを充填する方法については、後述の電子機器１００の製造方法の説明の中で詳しく説明する。

以上、電子機器１００の構成について説明した。

つぎに、電子機器１００の製造方法について、説明する。

まず、回路基板１０に取り付けられた発熱体２０を準備する。つぎに、筐体３０を接着剤やネジ止めなどにより発熱体２０の第１の発熱体外面２１に取り付ける。これにより、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部と、筐体３０の開口孔３１の外周部が接合される。このとき、発熱体２０の第１の発熱体外面２１により、筐体３０の開口孔３１を密閉される。そして、筐体３０と回路基板１０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを充填する。

筐体３０と発熱体２０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを充填する方法については、次の通りである。

筐体３０の側面（図１にて紙面右側または左側の面）に予め設けられている冷媒注入孔（不図示）から、筐体３０と発熱体２０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを注入する。そして、冷媒注入孔を閉じる。また、筐体３０の側面（図１にて紙面右側または左側の面）に予め設けられている空気排除用孔（不図示）を介して、真空ポンプ（不図示）などを用いて、筐体３０と発熱体２０との間の空間内から、空気を排除する。そして、空気排除用孔を閉じる。このようにして、筐体３０と発熱体２０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを密閉する。これにより、筐体３０と発熱体２０との間の空間内の圧力は冷媒ＣＯＯの飽和蒸気圧と等しくなり、筐体３０と発熱体２０との間の空間内に密閉された冷媒ＣＯＯの沸点が室温近傍となる。なお、冷媒注入孔を空気排除用孔として共用してもよい。

以上、電子機器１００の製造方法について、説明した。

つぎに、電子機器１００の動作について説明する。

電子機器１００を起動すると、電源が、回路基板１０上の発熱体２０に供給される。これにより、発熱体２０が発熱する。

ここで、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の中央部は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに接触している。このため、筐体３０の鉛直方向Ｇの下側に貯留されている液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが、発熱体２０の第１の発熱体外面２１で、発熱体２０の熱によって沸騰し、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化する。これにより、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯの気泡が発生する。この相変化により生じる気化熱（潜熱）によって、発熱体２０が冷却される。

気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯは、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯ内を鉛直方向Ｇの上方へ上昇し、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面上を抜けて、さらに鉛直方向Ｇの上方へ上昇する。そして、発熱体２０の熱によって沸騰した気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯは、筐体３０の内壁面と接触することにより冷却されると、再び液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに相変化する。この液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、筐体３０内を鉛直方向Ｇの下方へ下降し、回路基板１０側に溜まり、発熱体２０の冷却に再び用いられる。

また、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部は、筐体３０の開口孔３１の外周部に接合している。このため、発熱体２０の熱が、第１の発熱体外面２１の外周部および開口孔３１の外周部の間の接合部を介して、筐体３０に伝達される。これにより、発熱体２０が冷却される。

以上、電子機器１００の動作について説明した。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００は、発熱体２０と、筐体３０とを備えている。筐体３０は、開口孔３１を有する。筐体３０では、冷媒ＣＯＯを発熱体２０との間で密閉するように、発熱体２０の外面である第１の発熱体外面２１の外周部が開口孔３１の外周部に取り付けられる。また、冷媒ＣＯＯは、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯおよび気体冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化することができる冷媒である。

このように、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００では、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部を開口孔３１の外周部に取り付けることにより、冷媒ＣＯＯを発熱体２０との間で密閉している。

これにより、発熱体２０が筐体３０内の冷媒ＣＯＯと直接的に接することができる。これにより、筐体３０のうちで発熱体２０側の面（底面）や、筐体３０の底面および発熱体２０の間の隙間を介すことなく、発熱体２０の熱を筐体３０内の冷媒ＣＯＯに直接的に伝達することができる。この結果、発熱体２０の熱をより効率よく冷却できる。

ここで、前述の通り、特許文献１に記載の技術では、発熱体はベーパチャンバの受熱面に取り付けられており、発熱体の熱はベーパチャンバのケースを介して冷媒に伝達される。このとき、発熱体と、ベーパチャンバのケースとの間には隙間が生じるため、発熱体の熱が十分に冷媒に伝達されない。ベーパチャンバ内の冷媒の温度上昇が抑制され、液相状態から気相状態への冷媒の相変化が抑制され、発熱体の熱を十分に冷却できない。

これに対して、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００では、前述の通り、発熱体２０が筐体３０内の冷媒ＣＯＯと直接的に接することができる。これにより、筐体３０のうちで発熱体２０側の面（底面）や、筐体３０の底面および発熱体２０の間の隙間を介すことなく、発熱体２０の熱を筐体３０内の冷媒ＣＯＯに直接的に伝達することができる。この結果、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００では、引用文献１に記載の発明と比較して、発熱体２０の熱をより効率よく冷却できる。

また、特許文献２に記載の技術では、電子回路パッケージにおいて、少なくとも発熱部品を内蔵し、パッケージの部品実装面の壁の一部とした密閉容器となるようにカバーを施し、そのカバー内に冷却液を入れて前記発熱部品の全体を浸漬させている。

また、特許文献３に記載の技術では、発熱体（発熱電子デバイス５１０）は、回路基板（プリント回路基板５４０）上に実装されている。筐体（モジュールケーシング５３０、ハウジングの最上部壁５７１）は、発熱体を収容し、且つ、回路基板の一方の面との間で冷媒（誘電冷却液５３２）を密閉するように、回路基板の一方の面に取り付けられている。また、２つのポンプ（衝突冷却型浸漬ポンプ５３５、５３６）が、筐体内の冷媒中に配置されており、冷媒を循環させている。また、冷却機関（液冷コールドプレート４２０）が、筐体の上面（ハウジングの最上部壁５７１）に、取り付けられている。冷却機関では、筐体内の冷媒とは別の冷媒が、吸入口から排出口へ向けて流れている。このように、特許文献２に記載の技術では、筐体内で冷媒を循環させるとともに、筐体内の冷媒とは別の冷媒を冷却機関内に流すことで、発熱体の熱を冷却している。

このように、特許文献２および３に記載の技術では、発熱体全体が筐体内の冷媒に浸漬されている。

これに対して、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００では、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部が開口孔３１の外周部に取り付けられるので、発熱体２０の第１の発熱体外面２１のみが筐体３０内の冷媒に接する。すなわち、発熱体２０全体が筐体３０内の冷媒に浸漬されていない。

このように、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００では、発熱体２０の一部の面のみが筐体３０内の冷媒に接するように構成されているので、特許文献２および３に記載の技術と比較して、冷媒の量を低減できる。

また、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００では、発熱体全体を冷媒ＣＯＯ中に浸漬させる必要がない。このため、電子機器１００は、引用文献１に記載の技術と比較して、発熱体２０等の交換作業の際に、発熱体２０を回路基板１０から簡単に取り外すことができる。

また、本発明の第１の実施の形態における電子機器１００において、発熱体２０は、回路基板１０に取り付けられている。また、第１の発熱体外面２１は、発熱体２０のうちで回路基板１０側の面と反対側の面である。

これにより、筐体３０が取り付けられた発熱体２０を回路基板１０で保持することができる。また、発熱体２０の熱を回路基板１０に伝達することができる。これにより、発熱体２０の熱をより効率よく冷却することができる。

＜第１の実施の形態の第１の変形例＞
本発明の第１の実施の形態における電子機器の第１の変形例である電子機器１００Ａの構成について、図に基づいて説明する。

図５は、電子機器１００Ａの構成を示す断面図であって、図８のＣ－Ｃ切断面における断面を示す図である。図６は、電子機器１００Ａの構成を示す断面図であって、図７のＤ－Ｄ切断面における断面を示す図である。図７は、電子機器１００Ａの構成を示す側面図である。図８は、電子機器１００Ａの構成を示す上面図である。

なお、図５および図７には、鉛直方向Ｇが示されている。また、図５～図８では、図１～図４で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１～図４に示した符号と同等の符号を付している。

図５～図８を参照して、電子機器１００Ａは、回路基板１０と、発熱体２０と、筐体３０とを備えている。なお、電子機器１００Ａは、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

ここで、電子機器１００Ａと電子機器１００を比較する。電子機器１００では、筐体３０は、冷媒ＣＯＯを発熱体２０との間で密閉するように、第１の発熱体外面２１の外周部が開口孔３１の外周部に取り付けられている。これに対して、電子機器１００Ａでは、筐体３０は、冷媒ＣＯＯを発熱体２０との間で密閉するように、第１の発熱体外面２１の外周部が開口孔３１の内周部に取り付けられている。この点で、両者は互いに相違する。

すなわち、筐体３０は、開口孔３１を有する。図５に示されるように、筐体３０は、冷媒ＣＯＯを発熱体２０との間で密閉するように、第１の発熱体外面２１の外周部が開口孔３１の内周部に取り付けられている。図５に示されるように、筐体３０の内側は空洞になっている。この空洞内に冷媒ＣＯＯが設けられる。第１の発熱体外面２１の外周部は、たとえば、接着剤やネジによる固定によって、開口孔３１の内周部に取り付けられる。これにより、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部と、筐体３０の開口孔３１の内周部が接合される。このとき、発熱体２０の第１の発熱体外面２１により、筐体３０の開口孔３１が密閉される。この結果、筐体３０の前記空洞内に冷媒ＣＯＯを密閉することができる。

また、第１の発熱体外面２１の外周部と、開口孔３１の内周部との間に、天然ゴムや合成ゴムなどの弾性部材を介在させてもよい。これにより、第１の発熱体外面２１の外周部と、開口孔３１の内周部との間の隙間をより少なくすることができる。この結果、冷媒ＣＯＯが、筐体３０の前記空洞内から漏れることを抑制できる。なお、より好ましくは、上記弾性部材には熱伝導性部材（たとえば、熱伝導性シリコンゴム等）を用いることができる。これにより、第１の発熱体外面２１の外周部から開口孔３１の内周部へより効率よく発熱体２０の熱を伝導することができる。

以上、電子機器１００Ａの構成について説明した。

つぎに、電子機器１００Ａの製造方法について、説明する。

まず、回路基板１０に取り付けられた発熱体２０を準備する。つぎに、筐体３０を接着剤やネジ止めなどにより発熱体２０の第１の発熱体外面２１に取り付ける。これにより、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部と、筐体３０の開口孔３１の内周部が接合される。このとき、発熱体２０の第１の発熱体外面２１により、筐体３０の開口孔３１を密閉される。そして、筐体３０と回路基板１０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを充填する。

筐体３０と発熱体２０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを充填する方法については、第１の実施の形態で説明した通りである。

以上、電子機器１００Ａの製造方法について、説明した。

つぎに、電子機器１００Ａの動作について説明する。

電子機器１００Ａを起動すると、電源が、回路基板１０上の発熱体２０に供給される。
これにより、発熱体２０が発熱する。

ここで、発熱体２０の第１の発熱体外面２１は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに接触している。このため、筐体３０の鉛直方向Ｇの下側に貯留されている液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが、発熱体２０の第１の発熱体外面２１で、発熱体２０の熱によって沸騰し、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化する。これにより、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯの気泡が発生する。
この相変化により生じる気化熱（潜熱）によって、発熱体２０が冷却される。

また、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部は、筐体３０の開口孔３１の内周部に接合している。このため、発熱体２０の熱が、第１の発熱体外面２１の外周部および開口孔３１の内周部の間の接合部を介して、筐体３０に伝達される。これにより、発熱体２０が冷却される。

以上、電子機器１００Ａの動作について説明した。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における電子機器の第１の変形例である電子機器１００Ａは、発熱体２０と、筐体３０とを備えている。筐体３０は、開口孔３１を有する。筐体３０では、冷媒ＣＯＯを発熱体２０との間で密閉するように、発熱体２０の外面である第１の発熱体外面２１の外周部が開口孔３１の内周部に取り付けられる。また、冷媒ＣＯＯは、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯおよび気体冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化することができる冷媒である。

このような構成によっても、電子機器１００と同様の効果を奏することができる。

＜第１の実施の形態の第２の変形例＞
本発明の第１の実施の形態における電子機器の第２の変形例である電子機器１００Ｂの構成について、図に基づいて説明する。

図９は、電子機器１００Ｂの構成を示す断面図である。図９は、図１に対応する断面図である。なお、図９には、鉛直方向Ｇが示されている。また、図９では、図１～図８で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１～図８に示した符号と同等の符号を付している。

図９を参照して、電子機器１００Ｂは、回路基板１０と、発熱体４０と、筐体３０とを備えている。なお、電子機器１００Ｂは、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

ここで、電子機器１００Ｂと電子機器１００を比較する。電子機器１００および電子機器１００Ｂでは、発熱体２０および発熱体４０は、稼働すると熱を発する部品であって、たとえば中央演算処理装置ＣＰＵや集積回路ＭＣＭなどである。この点において、両者は共通する。一方、電子機器１００Ｂでは、発熱体４０はＢＧＡ（Ball Grid Array）型ＩＣ（Integrated Circuit）パッケージにより構成されている点で、通常のパッケージにより構成されている電子機器１００と相違する。

すなわち、図９に示されるように、発熱体４０は、ベース４１と、ダイ４２と、支柱４３とを備えている。

ベース４１は、回路基板１０の第１の主面１１の上に、はんだボール（Solder Bolls：以下、ＳＢと称する）によって接続されている。これにより、ベース４１および回路基板１０の間は、電気的に接続されるとともに、熱的にも接続される。

また、ベース４１は、上面４１１を有する。この上面４１１の中央部には、ダイ４２が実装されている。このとき、上面４１１は、はんだボールＳＢによって、ダイ４２に接続されている。これにより、ベース４１およびダイ４２の間は、電気的に接続されるとともに、熱的にも接続される。また、上面４１１の外周部上には、たとえば接着剤などによって、支柱４３が取り付けられている。なお、上面４１１は、発熱体４０の第１の発熱体外面に相当する。

ダイ４２は、上面４２１を有する。ダイ４２は、はんだボールＳＢによって、ベース４１の上面４１１の中央部に接続されている。これにより、ベース４１およびダイ４２の間は、電気的に接続されるとともに、熱的にも接続される。

支柱４３は、ダイ４２を囲うように、ベース４１の上面４１１の外周部に配置されている。また、支柱４３は、上面４１１の外周部に、たとえば接着剤などによって、取り付けられている。また、支柱４３は、開口孔３１の外周部に、たとえば接着剤などによって、取り付けられている。これにより、上面４１１の外周部および開口孔３１の外周部が、支柱４３によって、接続されている。

ここで、図９に示されるように、冷媒ＣＯＯを発熱体４０との間で密閉するように、ベース４１の上面４１１（第１の発熱体外面）の外周部が、支柱４３を介して、筐体３０の開口孔３１の内周部に取り付けられている。

以上、電子機器１００Ｂの構成について説明した。

つぎに、電子機器１００Ｂの製造方法について、説明する。

まず、回路基板１０に取り付けられた発熱体４０を準備する。つぎに、筐体３０を接着剤やネジ止めなどにより発熱体４０のベース４１の上面４１１（第１の発熱体外面）に取り付ける。これにより、発熱体４０のベース４１の上面４１１（第１の発熱体外面）の外周部と、筐体３０の開口孔３１の外周部が接合される。このとき、発熱体４０のベース４１の上面４１１（第１の発熱体外面）により、筐体３０の開口孔３１を密閉される。そして、筐体３０と回路基板１０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを充填する。

筐体３０と発熱体４０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを充填する方法については、第１の実施の形態で説明した通りである。

以上、電子機器１００Ｂの製造方法について、説明した。

つぎに、電子機器１００Ｂの動作について説明する。

電子機器１００Ｂを起動すると、電源が、回路基板１０上の発熱体４０に供給される。
これにより、発熱体４０が発熱する。

ここで、発熱体４０のうち、ベース４１の上面４１１（第１の発熱体外面）およびダイ４２の上面４２１は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに接触している。このため、筐体３０の鉛直方向Ｇの下側に貯留されている液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが、ベース４１の上面４１１およびダイ４２の上面４２１で、発熱体４０の熱によって沸騰し、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化する。これにより、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯの気泡が発生する。この相変化により生じる気化熱（潜熱）によって、発熱体４０が冷却される。

気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯは、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯ内を鉛直方向Ｇの上方へ上昇し、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面上を抜けて、さらに鉛直方向Ｇの上方へ上昇する。そして、発熱体４０の熱によって沸騰した気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯは、筐体３０の内壁面と接触することにより冷却されると、再び液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに相変化する。この液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、筐体３０内を鉛直方向Ｇの下方へ下降し、回路基板１０側に溜まり、発熱体４０の冷却に再び用いられる。

また、発熱体４０のベース４１の上面４１１（第１の発熱体外面）の外周部は、支柱４３を介して、筐体３０の開口孔３１の外周部に接合している。このため、発熱体４０の熱が、支柱４３、ベース４１の上面４１１の外周部および開口孔３１の外周部の間の接合部を介して、筐体３０に伝達される。これにより、発熱体４０が冷却される。

以上、電子機器１００Ｂの動作について説明した。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における電子機器の第２の変形例である電子機器１００Ｂにおいて、発熱体４０は、ＢＧＡ型ＩＣパッケージにより構成されている。このような構成によっても、電子機器１００と同様の効果を奏することができる。

＜第１の実施の形態の第３の変形例＞
本発明の第１の実施の形態における電子機器の第３の変形例である電子機器１００Ｃの構成について、図に基づいて説明する。

図１０は、電子機器１００Ｃの構成を示す断面図である。なお、図１０には、鉛直方向Ｇが示されている。また、図１０では、図１～図９で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１～図９に示した符号と同等の符号を付している。

図１０を参照して、電子機器１００Ｃは、回路基板１０と、発熱体２０と、筐体３０と、放熱部５０とを備えている。なお、電子機器１００Ｃは、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０および放熱部５０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

ここで、電子機器１００と電子機器１００Ｃとを比較する。図１０に示されるように、電子機器１００Ｃでは、放熱部５０をさらに有する点で、電子機器１００と相違する。

図１０を参照して、放熱部５０は、筐体３０の上面（図１０の紙面にて上側の面）の上に取り付けられている。このとき、放熱部５０は、たとえば、接着剤による接着やネジ止めにより、筐体３０に取り付けられる。なお、放熱部５０は、筐体３０と一体に形成されてもよい。

放熱部５０は、複数の放熱フィン５１を備えている。放熱フィン５１は、平板状に形成されている。図１０に示されるように、放熱フィン５１は、鉛直方向Ｇに沿って延出するように形成されている。なお、放熱フィン５１の延出方向は、鉛直方向Ｇに限定されない。また、放熱部５０の材料には、アルミニウムやアルミニウム合金などの熱伝導性部材が用いられる。

以上のように、第１の実施の形態の第３の変形例である電子機器１００Ｃは、放熱部５０をさらに備えている。放熱部５０は、筐体３０に取り付けられる。また、放熱部５０は、冷媒ＣＯＯを介して受熱する発熱体２０の熱を筐体３０の外へ放熱する。

これにより、筐体３０に加えて放熱部５０でも発熱体２０の熱を外気に放熱することができる。この結果、電子機器１００よりもさらに効率よく発熱体２０の熱を放熱することができる。

＜第１の実施の形態の第４の変形例＞
本発明の第１の実施の形態における電子機器の第３の変形例である電子機器１００Ｄの構成について、図に基づいて説明する。

図１１は、電子機器１００Ｄの構成を示す断面図である。なお、図１１には、鉛直方向Ｇが示されている。また、図１１では、図１～図１０で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１～図１０に示した符号と同等の符号を付している。

図１１を参照して、電子機器１００Ｄは、回路基板１０と、発熱体２０と、筐体３０と、第１の冷媒流路６０とを備えている。なお、電子機器１００Ｄは、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

ここで、電子機器１００と電子機器１００Ｄとを比較する。図１１に示されるように、電子機器１００Ｄでは、第１の冷媒流路６０をさらに有する点で、電子機器１００と相違する。

図１１を参照して、第１の冷媒流路６０は、筐体３０の内面であって、底面（図１１の紙面上にて下側の面）および側面（図１１の紙面上にて左側の面と右側の面）に形成されている。第１の冷媒流路６０の下端は、筐体３０の開口孔３１である。第１の冷媒流路６０上端は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが最も少ない際の当該液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面よりも、鉛直方向Ｇの上方に設定されている。したがって、図１１の例では、第１の冷媒流路６０の上端は筐体３０の側面内に設定されているが、第１の冷媒流路６０の上端を筐体３０の底面に設定してもよい。すなわち、第１の冷媒流路６０は、筐体３０の内面であって、少なくとも開口孔３１の周辺から、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面の鉛直方向Ｇの上方に設けられていればよい。

ここで、第１の冷媒流路６０は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが発熱体２０に向けて流れるように形成されている。第１の冷媒流路６０は、たとえば、毛細管現象により液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを発熱体２０へ導く多孔質体や微細な溝によって形成されている。
なお、毛細管現象とは、細い管状物体（毛細管）の内側の液体が管の中を上昇（場合によっては下降）する物理現象である。毛管現象とも呼ばれる。

多孔質体は、たとえば、焼結体やメッシュである。焼結体は、固体粉末の集合体が固められた物体で、固体粉末の粒子間が結合することによって複数の微細な孔が固体粉末間に形成されたものである。この焼結体は、筐体３０の内面上で、固体粉末を焼結することにより、形成される。焼結とは、固体粉末の集合体を当該固体粉末の融点よりも低い温度で加熱して、固体粉末を固めることをいう。メッシュは、たとえば、網の目を有する金属シートによって形成される。

なお、焼結体の材料には、たとえば、セラミック、アルミニウム、ステンレス、銅、黄銅、ブロンズなどが用いられる。セラミックの主成分には、たとえば、アルミナ、イットリア（酸化イットリウム）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素等が用いられる。メッシュの材料には、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属が用いられる。

微細な溝は、発熱体２０を中心に外方に向かうように形成されている。この溝は、筐体３０の内面を切削するか、筐体３０の内面に微細な突起状の部材を取り付けることにより、形成することができる。

なお、多孔質体および微細な溝は、筐体３０の底面や側面の全面に形成されてもよいし、部分的に形成されてもよい。

以上、電子機器１００Ｄの構成について説明した。

つぎに、電子機器１００Ｄの製造方法について、説明する。
第１の冷媒流路６０が形成された筐体３０を用意する点で第１の実施の形態における電子機器１００の製造方法と異なるが、それ以外の処理は第１の実施の形態における電子機器１００の製造方法と同様である。

以上、電子機器１００Ｄの製造方法について、説明した。

つぎに、電子機器１００Ｄの動作について説明する。

電子機器１００Ｄを起動すると、電源が、回路基板１０上の発熱体２０に供給される。
これにより、発熱体２０が発熱する。

このとき、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第１の冷媒流路６０内を発熱体２０へ向けて流れる。とくに、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第１の冷媒流路６０内の毛細管現象により、発熱体２０へ導かれる。

以上、電子機器１００Ｄの動作について説明した。

以上のように、第１の実施の形態の第４の変形例である電子機器１００Ｄは、第１の冷媒流路６０をさらに備えている。第１の冷媒流路６０は、筐体３０の内面であって、少なくとも開口孔３１周辺から、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面の鉛直方向Ｇの上方に亘り設けられている。第１の冷媒流路６０は、液相冷媒ＬＰ―ＣＯＯが発熱体２０に向けて流れるように形成されている。

このように、第１の冷媒流路６０は、筐体３０の内面であって、少なくとも開口孔３１周辺から、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面の鉛直方向Ｇの上方に亘り設けられている。第１の冷媒流路６０は、液相冷媒ＬＰ―ＣＯＯが発熱体２０に向けて流れるように形成されている。このため、筐体３０内の鉛直方向Ｇの上方で発生する液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第１の冷媒流路６０を通って、発熱体２０に向けて流れる。したがって、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯをより速く円滑に発熱体２０に供給することができる。この結果、第１の冷媒流路６０を設けない場合を比較して、発熱体２０の熱をより効率よく冷却することができる。

また、第１の実施の形態の第４の変形例である電子機器１００Ｄにおいて、第１の冷媒流路６０は、毛細管現象により液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを導く。このように、毛細管現象を用いて、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを発熱体２０へ導くことができるので、さらに、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯをより速く円滑に発熱体２０に供給することができる。この結果、第１の冷媒流路６０を設けない場合と比較して、発熱体２０の熱をさらに効率よく冷却することができる。また、第１の冷媒流路６０は、毛細管現象により液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを導くので、図１１において、電子機器１００Ｄが天地逆転して配置された場合や、電子機器１００Ｄが縦置きにされた場合であっても、重力に逆らって、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを発熱体２０へ導くことができる。なお、電子機器１００Ｄが縦置きにされた場合とは、たとえば、回路基板１０の第１の主面１１が鉛直方向Ｇに対して平行に配置された場合をいう。

また、第１の実施の形態の第４の変形例である電子機器１００Ｄにおいて、第１の冷媒流路６０は、溝または多孔質体によって形成されている。これにより、毛細管現象を生じさせる第１の冷媒流路６０を容易に形成することができる。

なお、この第１の実施の形態の第４の変形例では、電子機器１００に第１の冷媒流路６０を追加した態様を説明したが、第１の冷媒流路６０を電子機器１００Ａ～１００Ｃに追加することもできる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態における電子機器１００Ｅの構成について、図に基づいて説明する。

図１２は、電子機器１００Ｅの構成を示す断面図であって、図１５のＧ－Ｇ切断面における断面を示す図である。図１３は、電子機器１００Ｅの構成を示す断面図であって、図１４のＨ－Ｈ切断面における断面を示す図である。図１４は、電子機器１００Ｅの構成を示す側面図である。図１５は、電子機器１００Ｅの構成を示す上面図である。

なお、図１２および図１４には、鉛直方向Ｇが示されている。また、図１２～図１５では、図１～図１１で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１～図１１に示した符号と同等の符号を付している。

図１２～図１５を参照して、電子機器１００Ｅは、回路基板１０と、発熱体２０と、筐体３０と、連結部７０とを備えている。なお、電子機器１００Ｅは、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

ここで、電子機器１００Ｅと電子機器１００を比較する。電子機器１００Ｅでは、連結部７０を備えている点で、電子機器１００と相違する。

図１２～図１５を参照して、連結部７０は、筐体３０および発熱体２０の間に配置され、筐体３０および発熱体２０を連結する。連結部７０の一端部は、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部に取り付けられている。連結部７０の他端部は、筐体３０の開口孔３１の外周部に取り付けられている。なお、連結部７０の一端部は、鉛直方向Ｇの下方側であることから、連結部７０の下端部でもある。連結部７０の他端部は、鉛直方向Ｇの上方側であることから、連結部７０の上端部でもある。また、図１２では、連結部７０の他端部は、筐体３０の開口孔３１の外周部ではなく内周部に取り付けられてもよい。連結部７０は、第１の発熱体外面２１の外周部と、開口孔３１の外周部または内周部とを連結する。連結部７０の材料には、たとえば、熱伝導性部材が用いられ、例えばアルミニウムやアルミニウム合金や銅や銅合金などが用いられる。

以上、電子機器１００Ｅの構成について説明した。

つぎに、電子機器１００Ｅの製造方法について、説明する。

まず、回路基板１０に取り付けられた発熱体２０を準備する。つぎに、連結部７０を介して、筐体３０を発熱体２０に取り付ける。すなわち、接着剤やネジ止めなどにより、連結部７０の下端部を、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部に取り付ける。つぎに、接着剤やネジ止めなどにより、連結部７０の上端部を、筐体３０の開口孔３１の外周部または内周部に取り付ける。これにより、連結部７０によって、第１の発熱体外面２１の外周部と、開口孔３１の外周部または内周部とが、連結される。このとき、連結部７０を介して、発熱体２０の第１の発熱体外面２１により、筐体３０の開口孔３１を密閉される。そして、筐体３０と回路基板１０との間の空間内に冷媒ＣＯＯを充填する。

以上、電子機器１００Ｅの製造方法について、説明した。

つぎに、電子機器１００Ｅの動作について説明する。

電子機器１００Ｅを起動すると、電源が、回路基板１０上の発熱体２０に供給される。
これにより、発熱体２０が発熱する。

気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯは、連結部７０を介して筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯ内を鉛直方向Ｇの上方へ上昇し、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面上を抜けて、さらに鉛直方向Ｇの上方へ上昇する。そして、発熱体２０の熱によって沸騰した気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯは、筐体３０の内壁面と接触することにより冷却されると、再び液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに相変化する。この液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、筐体３０内を鉛直方向Ｇの下方へ下降し、回路基板１０側に溜まり、発熱体２０の冷却に再び用いられる。

また、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部は、連結部７０を介して、筐体３０の開口孔３１の外周部または内周部に接続している。このため、発熱体２０の熱が、連結部７０を介して、筐体３０に伝達される。これにより、発熱体２０が冷却される。

以上、電子機器１００Ｅの動作について説明した。

以上の通り、本発明の第２の実施の形態における電子機器Ｅは、連結部７０をさらに備えている。連結部７０の一端部（下端部）は、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の外周部に取り付けられている。連結部７０の他端部（上端部）は、筐体３０の開口孔３１の外周部または内周部に取り付けられている。連結部７０は、第１の発熱体外面２１の外周部と、開口孔３１の外周部または内周部とを連結する。

これにより、筐体３０と発熱体２０との間の距離を大きくすることができる。また、連結部７０を設けた分だけ、冷媒ＣＯＯを収容する体積を大きくすることもできる。また、開口孔３１の大きさを、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の大きさよりも大きくすることができる。さらに、筐体３０と発熱体２０との間に連結部７０を介在させることにより、筐体３０および発熱体２０の製造時に生じる寸法ばらつきや、発熱体２０の発熱時の変形を吸収することができる。

また、本発明の第２の実施の形態における電子機器Ｅにおいて、第１の発熱体外面２１の外周部と、筐体３０の開口孔３１の外周部または内周部とを押圧する弾性部材で、連結部７０を構成することもできる。この弾性部材には、たとえば、ベローズを用いることができる。弾性部材で連結部７０を構成することにより、常に連結部７０の弾性力によって、第１の発熱体外面２１の外周部と、筐体３０の開口孔３１の外周部または内周部とを押圧することができる。このため、さらに効率よく、筐体３０や発熱体２０の製造時に生じる寸法ばらつきや、発熱体２０の発熱時の変形を吸収することができる。また、連結部７０の弾性力により、電子機器１００Ｅに加わる外力を吸収することができる。

ここで、筐体３０および発熱体２０の製造時に生じる寸法ばらつきや、発熱体２０の発熱時の変形を吸収するために、筐体３０および連結部７０の間や、発熱体２０および連結部７０の間に、グリースや伝熱シートを介在させることもできた。しかしながら、グリースや伝熱シートを経由する場合、グリースや伝熱シートを経由しない場合と比較して、発熱体２０の熱伝導効率が低下する。一方、上述の通り、電子機器Ｅにおいて、連結部７０を構成することにより、グリースや伝熱シートを介在させることなく、筐体３０および発熱体２０の製造時に生じる寸法ばらつきや、発熱体２０の発熱時の変形を吸収することができるとともに、発熱体２０の熱伝導効率の低下を抑制することができる。

＜第２の実施の形態の第１の変形例＞
本発明の第２の実施の形態における電子機器の第１の変形例である電子機器１００Ｆの構成について、図に基づいて説明する。

図１６は、電子機器１００Ｆの構成を示す断面図である。図１６は、図１２と同様の切断面で切断した断面図である。なお、図１６には、鉛直方向Ｇが示されている。また、図１６では、図１～図１５で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１～図１５に示した符号と同等の符号を付している。

図１６を参照して、電子機器１００Ｆは、回路基板１０と、発熱体２０と、筐体３０と、連結部７０と、第２の冷媒流路８０とを備えている。なお、電子機器１００Ｆは、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

ここで、電子機器１００Ｅと電子機器１００Ｆとを比較する。図１６に示されるように、電子機器１００Ｆでは、第１の冷媒流路６０と第２の冷媒流路８０をさらに有する点で、電子機器１００Ｅと相違する。

図１６を参照して、第２の冷媒流路８０は、連結部７０の内面に形成されている。また、第１の冷媒流路６０は、上述の通り、図１１を用いて説明した通りである。

ここで、第２の冷媒流路８０は、第１の冷媒流路６０と同様に、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが発熱体２０に向けて流れるように形成されている。第２の冷媒流路８０は、第１の冷媒流路６０と同様に、たとえば、毛細管現象により液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを発熱体２０へ導く多孔質体や微細な溝によって形成されている。

なお、図１１を用いて説明したように、第１の冷媒流路６０上端は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが最も少ない際の当該液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面よりも、鉛直方向Ｇの上方に設定されている。したがって、図１６の例では、第１の冷媒流路６０の上端は筐体３０の側面内に設定されているが、第１の冷媒流路６０の上端を筐体３０の底面に設定してもよい。

あるいは、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが最も少ない際の当該液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面が連結部７０に設定される場合には、第１の冷媒流路６０を筐体３０に設けなくてもよい。この場合、第２の冷媒流路８０は、連結部７０の内面であって、少なくとも連結部７０の下端部から、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面の鉛直方向Ｇの上方に設けられていればよい。

以上、電子機器１００Ｆの構成について説明した。

つぎに、電子機器１００Ｆの製造方法について、説明する。

第１の冷媒流路６０が形成された筐体３０と、第２の冷媒流路８０が形成された連結部７０を用意する点で第２の実施の形態における電子機器１００Ｅの製造方法と異なるが、それ以外の処理は第２の実施の形態における電子機器１００Ｅの製造方法と同様である。

以上、電子機器１００Ｆの製造方法について、説明した。

つぎに、電子機器１００Ｆの動作について説明する。

電子機器１００Ｆを起動すると、電源が、回路基板１０上の発熱体２０に供給される。
これにより、発熱体２０が発熱する。

ここで、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の中央部は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに接触している。このため、筐体３０の鉛直方向Ｇの下側に貯留されている液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが、発熱体２０の第１の発熱体外面２１で、発熱体Ｈの熱によって沸騰し、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化する。これにより、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯの気泡が発生する。この相変化により生じる気化熱（潜熱）によって、発熱体２０が冷却される。

このとき、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第１の冷媒流路６０および第２の冷媒流路８０内を発熱体２０へ向けて流れる。また、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第１の冷媒流路６０および第２の冷媒流路８０内の毛細管現象により、発熱体２０へ導かれる。

なお、上述の通り、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが最も少ない際の当該液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面が連結部７０に設定される場合には、第１の冷媒流路６０を筐体３０に設けなくてもよい。この場合、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第２の冷媒流路８０内を発熱体２０へ向けて流れる。また、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第２の冷媒流路８０内の毛細管現象により、発熱体２０へ導かれる。

以上、電子機器１００Ｆの動作について説明した。

以上の通り、第１の実施の形態における電子機器の変形例である電子機器１００Ｆは、第２の冷媒流路８０をさらに備えている。第２の冷媒流路８０は、連結部７０の内面であって、少なくとも第１の発熱体外面２１の外周部側から液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面の鉛直方向Ｇの上方に亘り設けられている。第２の冷媒流路８０は、液相冷媒ＬＰ―ＣＯＯが開口孔３１の外周部または内周部から第１の発熱体外面２１の外周部へ向けて流れるように形成されている。

このように、第２の冷媒流路８０は、第２の冷媒流路８０は、連結部７０の内面であって、少なくとも第１の発熱体外面２１の外周部側から液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯの液面の鉛直方向Ｇの上方に亘り設けられている。第２の冷媒流路８０は、液相冷媒ＬＰ―ＣＯＯが開口孔３１の外周部または内周部から第１の発熱体外面２１の外周部へ向けて流れるように形成されている。このため、筐体３０内の鉛直方向Ｇの上方で発生する液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯは、第２の冷媒流路８０を通って、発熱体２０に向けて流れる。したがって、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯをより速く円滑に発熱体２０に供給することができる。この結果、第２の冷媒流路８０を設けない場合を比較して、発熱体２０の熱をより効率よく冷却することができる。

また、第２の実施の形態における電子機器の第１の変形例である電子機器１００Ｆにおいて、第２の冷媒流路８０は、毛細管現象により液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを導く。このように、毛細管現象を用いて、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを発熱体２０へ導くことができるので、さらに、液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯをより速く円滑に発熱体２０に供給することができる。この結果、第２の冷媒流路８０を設けない場合を比較して、発熱体２０の熱をさらに効率よく冷却することができる。

また、第２の実施の形態における電子機器の第１の変形例である電子機器１００Ｆにおいて、第２の冷媒流路８０は、溝または多孔質体によって形成されている。これにより、毛細管現象を生じさせる第２の冷媒流路８０を容易に形成することができる。

また、第２の実施の形態における電子機器の第１の変形例である電子機器１００Ｆにおいても、電子機器１００Ｅと同様に、第１の発熱体外面２１の外周部と、筐体３０の開口孔３１の外周部または内周部とを押圧する弾性部材で、連結部７０を構成することもできる。

また、第２の実施の形態における電子機器の第１の変形例である電子機器１００Ｆにおいて、連結部７０は、第２の冷媒流路８０を含む弾性部材により形成してもよい。この場合、たとえば、特許文献５に記載のウィック材を螺旋に沿って添着した螺旋バネ（弾性部材）を、連結部７０に用いることができる。すなわち、特許文献５に記載の螺旋バネは、連結部７０および第２の冷媒流路８０の機能の双方を備えた弾性部材である。このような弾性部材を用いることで、連結部７０と第２の冷媒流路８０をそれぞれ別々の部品で構成する場合と比較して、部品点数を低減することができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態における電子機器１００Ｇの構成について、図に基づいて説明する。

図１７は、電子機器１００Ｇの構成を示す断面図である。図１７は、図１２と同様の切断面で切断した断面図である。なお、図１７には、鉛直方向Ｇが示されている。また、図１７では、図１～図１６で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１～図１６に示した符号と同等の符号を付している。

図１７を参照して、電子機器１００Ｇは、回路基板１０と、発熱体２０と、筐体３０と、連結部７０と、沸騰促進部９０とを備えている。なお、電子機器１００Ｇは、たとえば、通信装置やサーバーなどに組み込まれる電子モジュールに用いることができる。なお、回路基板１０は、本実施の形態において、必須の構成ではなく、省略することができる。

ここで、電子機器１００Ｅと電子機器１００Ｇとを比較する。図１７に示されるように、電子機器１００Ｇでは、沸騰促進部９０を備えている点で、電子機器１００Ｅと相違する。

図１７を参照して、電子機器１００Ｇは、沸騰促進部９０をさらに備えている。沸騰促進部９０は、発熱体２０の第１の発熱体外面２１上に設けられている。沸騰促進部９０は、第１の発熱体外面２１の周辺の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが発熱体２０の熱によって気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化することを促進する。

ここで、沸騰促進部９０は、たとえば、第１の発熱体外面２１の上に形成された溝または多孔質体である。ここで、沸騰促進部９０は、別体によって第１の発熱体外面２１に接着されるものであっても、発熱体２０と一体となるように第１の発熱体外面２１を加工するものであってもよい。ただし、好ましくは、沸騰促進部９０は、別体によって第１の発熱体外面２１に接着されるものではなく、発熱体２０と一体となるように第１の発熱体外面２１を加工するものである。別体によって第１の発熱体外面２１に接着されるもので沸騰促進部９０を構成する場合、沸騰促進部９０と発熱体２０の間に隙間が生じ、発熱体２０の熱が沸騰促進部９０に十分に伝わらない場合がある。これに対して、発熱体２０と一体となるように第１の発熱体外面２１を加工するもので、沸騰促進部９０を構成する場合、沸騰促進部９０と発熱体２０の間に隙間が生じず、発熱体２０の熱を沸騰促進部９０により効率よく伝えることができる。沸騰促進部９０を発熱体２０の第１の発熱体外面２１上に設けることにより、沸騰核（＝沸騰が起きるきっかけ）を発熱体２０上に形成することができ、過熱状態（＝沸点を超えても沸騰が起きない状態）を抑制することができる。
このため、第１の発熱体外面２１の周辺の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに発熱体２０の熱がより効率良く伝達される。この結果、沸騰促進部９０を設けない場合と比較して、より効率よく、第１の発熱体外面２１の周辺の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化することができる。

以上、電子機器１００Ｇの構成について説明した。

つぎに、電子機器１００Ｇの製造方法について、説明する。

沸騰促進部９０が形成された発熱体２０を用意する点で第２の実施の形態における電子機器１００Ｅの製造方法と異なるが、それ以外の処理は第２の実施の形態における電子機器１００Ｅの製造方法と同様である。

以上、電子機器１００Ｇの製造方法について、説明した。

つぎに、電子機器１００Ｇの動作について説明する。

ここで、発熱体２０の第１の発熱体外面２１の上に形成された沸騰促進部９０は、筐体３０内の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに接触している。このため、筐体３０の鉛直方向Ｇの下側に貯留されている液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが、沸騰促進部９０で、発熱体２０の熱によって沸騰し、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化する。これにより、気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯの気泡が発生する。この相変化により生じる気化熱（潜熱）によって、発熱体２０が冷却される。

以上、電子機器１００Ｇの動作について説明した。

以上の通り、第３の実施の形態における電子機器１００Ｇは、沸騰促進部９０をさらに備えている。沸騰促進部９０は、発熱体２０の第１の発熱体外面２１上に設けられている。沸騰促進部９０は、第１の発熱体外面２１の周辺の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯが発熱体２０の熱によって気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化することを促進する。

このように、沸騰促進部９０を発熱体２０の第１の発熱体外面２１上に設けることにより、沸騰核（＝沸騰が起きるきっかけ）を発熱体２０上に形成することができ、過熱状態（＝沸点を超えても沸騰が起きない状態）を抑制することができる。このため、第１の発熱体外面２１の周辺の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯに発熱体２０の熱がより効率良く伝達される。この結果、沸騰促進部９０を設けない場合と比較して、より効率よく、第１の発熱体外面２１の周辺の液相冷媒ＬＰ－ＣＯＯを気相冷媒ＧＰ－ＣＯＯに相変化することができる。

また、第３の実施の形態における電子機器１００Ｇにおいて、沸騰促進部９０は、第１の発熱体外面２１に形成された溝または多孔質体である。これにより、これにより、沸騰促進部９０を容易に形成することができる。

なお、この第３の実施の形態では、電子機器１００Ｅに沸騰促進部９０を追加した態様を説明したが、電子機器１００Ａ～１００Ｆのいずれに対しても沸騰促進部９０を追加することもできる。

また、前述の各実施の形態の一部または全部は、以下のようにも記載されうるが、以下に限定されない。
（付記１）
発熱体と、
開口孔を有し、液相冷媒および気体冷媒に相変化することができる冷媒を前記発熱体との間で密閉するように、前記発熱体の外面である第１の発熱体外面の外周部が前記開口孔の外周部または内周部に取り付けられる筐体と、
を備えた電子機器。
（付記２）
前記筐体の内面であって、少なくとも前記開口孔から前記液相冷媒の液面の鉛直方向の上方に亘り設けられ、前記液相冷媒が前記発熱体に向けて流れるように形成された第１の冷媒流路をさらに備えた付記１に記載の電子機器。
（付記３）
前記第１の冷媒流路は、毛細管現象により前記液相冷媒を前記発熱体へ導く付記２に記載の電子機器。
（付記４）
前記第１の冷媒流路は、溝または多孔質体によって形成されている付記３に記載の電子機器。
（付記５）
一端部が前記第１の発熱体外面の外周部に取り付けられ、他端部が前記開口孔の外周部または内周部に取り付けられ、前記第１の発熱体外面の外周部と、前記開口孔の外周部または内周部とを連結する連結部をさらに備えた付記１～４のいずれか１項に記載の電子機器。
（付記６）
前記連結部は、前記第１の発熱体外面の外周部と、前記開口孔の外周部または内周部とを押圧する弾性部材により構成された付記５に記載の電子機器。
（付記７）
前記連結部の内面であって、少なくとも前記第１の発熱体外面の外周部側から前記液相冷媒の液面の鉛直方向の上方に亘り設けられ、前記液相冷媒が前記開口孔の外周部または内周部から前記第１の発熱体外面の外周部へ向けて流れるように形成された第２の冷媒流路をさらに備えた付記５または６に記載の電子機器。
（付記８）
前記第２の冷媒流路は、毛細管現象により前記液相冷媒を導く付記７に記載の電子機器。
（付記９）
前記第２の冷媒流路は、溝または多孔質体によって形成されている付記８に記載の電子機器。
（付記１０）
前記連結部は、第２の冷媒流路を含む弾性部材により形成されている付記５に記載の電子機器。
（付記１１）
前記第１の発熱体外面に設けられ、前記第１の発熱体外面の周辺の液相冷媒が前記発熱体の熱によって気相冷媒に相変化することを促進する沸騰促進部をさらに備えた付記１～１０のいずれか１項に記載の電子機器。
（付記１２）
前記沸騰促進部は、前記第１の発熱体外面に形成されている付記１１に記載の電子機器。
（付記１３）
前記沸騰促進部は、前記第１の発熱体外面に形成された溝または多孔質体である付記１２に記載の電子機器。
（付記１４）
前記発熱体は、回路基板に取り付けられており、
前記第１の発熱体外面は、前記発熱体のうちで前記回路基板の側の面と反対側の面である付記１～１３のいずれか１項に記載の電子機器。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１８年４月２日に出願された日本出願特願２０１８－０７１０６９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ電子機器
１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ電子機器
１０回路基板
１１第１の主面
１２第２の主面
２０発熱体
２１第１の発熱体外面
３０筐体
３１開口孔
４０発熱体
４１ベース
４１１上面
４２ダイ
４２１上面
４３支柱
５０放熱部
５１放熱フィン
６０第１の冷媒流路
７０連結部
８０第２の冷媒流路
９０沸騰促進部
ＣＯＯ冷媒
ＬＰ－ＣＯＯ液相冷媒
ＧＰ－ＣＯＯ気相冷媒

Claims

発熱体と、
開口孔を有し、液相冷媒および気体冷媒に相変化することができる冷媒を前記発熱体との間で密閉するように、前記発熱体の外面である第１の発熱体外面の外周部が前記開口孔の外周部または内周部に取り付けられる冷媒収容箱と、
前記冷媒収容箱の内面であって、少なくとも前記開口孔から前記液相冷媒の液面の鉛直方向の上方に亘り設けられ、前記液相冷媒が前記発熱体に向けて流れるように形成された第１の冷媒流路と、
を備えた電子機器。
前記第１の冷媒流路は、毛細管現象により前記液相冷媒を前記発熱体へ導く請求項１に記載の電子機器。
前記第１の冷媒流路は、溝または多孔質体によって形成されている請求項２に記載の電子機器。