TWI846369B - 熱擴散裝置及電子機器 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種可提高導熱率及最大熱輸送量之熱擴散裝置。
熱擴散裝置之一實施形態即蒸汽腔室1具備：殼體10，其具有於厚度方向Z對向之第1內表面11a及第2內表面12a，且於內部空間設置蒸發部EP；作動媒體20，其被封入殼體10之內部空間；及毛細結構芯30，其配置於殼體10之內部空間；且於至少由殼體10之一部分與毛細結構芯30之一部分包圍之空間，形成作動媒體20之液體流路40；液體流路40之至少一部分自厚度方向Z觀察沿殼體10之內緣配置；液體流路40於自厚度方向Z觀察時，延伸至蒸發部EP內；於蒸發部EP處，液體流路40於延伸方向上中斷；於液體流路40中斷之部分，毛細結構芯30以自包圍液體流路40之部分延伸之方式配置。
Description
本發明係關於一種熱擴散裝置及電子機器。
近年，元件之高積體化及高性能化所致之發熱量增加。又，因藉由推進製品之小型化，而使發熱密度增加，故散熱對策較為重要。該狀況於智慧型手機及平板等之移動終端之領域中特別顯著。作為熱對策構件，大多使用石墨片材等，但因其熱輸送量不充分，故研討各種熱對策構件之使用。其中，作為可使熱非常有效地擴散之熱擴散裝置，推進面狀之熱管即蒸汽腔室之使用之研討。
蒸汽腔室具有對殼體之內部，封入作動媒體(亦稱為作動流體)、與藉由毛細管力輸送作動媒體之毛細結構芯之構造。作動媒體於吸收來自電子零件等之發熱元件之熱之蒸發部吸收來自發熱元件之熱並於蒸汽腔室內蒸發之後，於蒸汽腔室內移動，冷卻並返回至液相。返回至液相之作動媒體藉由毛細結構芯之毛細管力再次移動至發熱元件側之蒸發部，冷卻發熱元件。藉由將此重複，蒸汽腔室不具有外部動力而自主作動，利用作動媒體之蒸發潛熱及凝縮潛熱，可二維且高速擴散熱。
於專利文獻1中，揭示有一種熱擴散板，其特徵在於，於薄板狀之本體部之一部分設置自外部傳遞熱之加熱部，使傳遞至上述加熱部之熱自上述加熱部擴散至上述本體部之其他部分之熱擴散板中，複數條中空路以通過上述加熱部之方式形成於上述本體部之內部，且上述各中空路於上述加熱部相互連通，對上述中空路之內部，封入加熱蒸發且散熱凝縮之作動流體，於上述各中空路之內部，藉由浸透液相之上述作動流體而產生毛細管力之毛細結構芯，以於上述各中空路之內部打開上述作動流體之蒸汽流動之蒸汽流路之狀態配置，上述各毛細結構芯之一部分位於上述加熱部，且形成於上述各中空路之內部之上述各蒸汽流路於上述加熱部相互連通。
[專利文獻1]日本專利特開2016-223673號公報
於專利文獻1所記載之熱擴散板中，如專利文獻1之圖1或圖4所示，多個毛細結構芯遍及本體部之內部之整體設置。因此，於如專利文獻1所記載之熱擴散板般之熱擴散裝置中，因殼體之內部空間中所佔之蒸汽空間之區域受限制，故產生除均熱區域減少外，導熱率本身亦降低之問題。
又，於專利文獻1所記載之熱擴散板中，因所有毛細結構芯之端部配置於加熱部，故對浸透於毛細結構芯之液相之作動流體作用毛細管力，使
其向加熱部回流。然而，於提高熱擴散裝置之最大熱輸送量之點有改善之餘地。
另，上述問題係不限於蒸汽腔室，對可藉由與蒸汽腔室同樣之構成使熱擴散之熱擴散裝置共通之問題。
本發明係為解決上述問題而完成者，其目的在於提供一種可使導熱率及最大熱輸送量提高之熱擴散裝置。進而，本發明之目的在於提供一種具備上述熱擴散裝置之電子機器。
本發明之熱擴散裝置具備：殼體，其具有於厚度方向對向之第1內表面及第2內表面，且於內部空間設置有蒸發部；作動媒體，其被封入上述殼體之上述內部空間；及毛細結構芯，其配置於上述殼體之上述內部空間；且於至少由上述殼體之一部分與上述毛細結構芯之一部分包圍之空間，形成上述作動媒體之液體流路；上述液體流路之至少一部分自上述厚度方向觀察沿上述殼體之內緣配置；上述液體流路於自上述厚度方向觀察時，延伸至上述蒸發部內；於上述蒸發部處，上述液體流路於延伸方向中斷；且於上述液體流路中斷之部分，上述毛細結構芯以自包圍上述液體流路之部分延伸之方式配置。
本發明之電子機器具備本發明之熱擴散裝置。
根據本發明，可提供一種可使導熱率及最大熱輸送量提高之熱擴散裝置。進而，根據本發明，可提供一種具備上述熱擴散裝置之電子機器。
1:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
1A:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
2:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
2A:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
3:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
3A:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
4:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
5:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
6:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
7:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
10:殼體
11:第1片材
11a:第1內表面
12:第2片材
12a:第2內表面
20:作動媒體
30:毛細結構芯
40:液體流路
40a:液體流路之底面
40b:液體流路之上表面
40c:液體流路之第1側面
40d:液體流路之第2側面
41:第1液體流路
41a:第1液體流路之底面
41b:第1液體流路之上表面
41c:第1液體流路之第1側面
41d:第1液體流路之第2側面
42:第2液體流路
42a:第2液體流路之底面
42b:第2液體流路之上表面
42c:第2液體流路之第1側面
42d:第2液體流路之第2側面
43:液體流路之末端部
50:蒸汽空間
60:分隔壁
70:支柱
75:支柱
A:箭頭
EP:蒸發部
HS:熱源
Ra:流路區域
Ra1:第1流路區域
Ra2:第2流路區域
Rb:第1蒸汽區域
Rc:第2蒸汽區域
X:寛度方向
Y:長度方向
Z:厚度方向
圖1係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之一例之立體圖。
圖2係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之一例之分解立體圖。
圖3係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之內部構造之一例之俯視圖。
圖4係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。
圖5係模式性顯示於本發明之第1實施形態之熱擴散裝置中，液體流路中斷之部分之內部構造之一例之剖視圖。
圖6係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之另一例之剖視圖。
圖7係模式性顯示本發明之第2實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。
圖8係模式性顯示本發明之第2實施形態之熱擴散裝置之另一例之剖視圖。
圖9係模式性顯示本發明之第3實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。
圖10係模式性顯示本發明之第3實施形態之熱擴散裝置之另一例之剖視圖。
圖11係模式性顯示本發明之第4實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。
圖12係模式性顯示本發明之熱擴散裝置之內部構造之第1變化例之俯視圖。
圖13係模式性顯示本發明之熱擴散裝置之內部構造之第2變化例之俯視圖。
圖14係模式性顯示本發明之熱擴散裝置之內部構造之第3變化例之俯視圖。
以下，對本發明之熱擴散裝置進行說明。
然而，本發明並非限定於以下之實施形態者，可於不變更本發明之主旨之範圍內適當變更並應用。另，本發明亦為組合2個以上之以下所記載之本發明之各個較佳之構成者。
本發明之熱擴散裝置具備：殼體，其具有於厚度方向對向之第1內表面及第2內表面，且於內部空間設置有蒸發部；作動媒體，其被封入殼體之內部空間；及毛細結構芯，其配置於殼體之內部空間。
於本發明之熱擴散裝置中，於至少由殼體之一部分與毛細結構芯之一部分包圍之空間，形成作動媒體之液體流路。因此，除可藉由液體流路
之周圍之毛細結構芯表現毛細管力外，亦藉由使通過液體流路之液體阻力變小而使作動媒體可於液體流路順暢移動。其結果，可提高透過率。
液體流路之至少一部分自厚度方向觀察沿殼體之內緣配置。藉由不遍及殼體之內部空間之整體配置液體流路，而可於殼體之內部空間中，確保蒸汽空間較寬。其結果，導熱率提高。
且，液體流路於自厚度方向觀察時，延伸至蒸發部內，且於蒸發部處，液體流路於延伸方向中斷，於液體流路中斷之部分，毛細結構芯以自包圍液體流路之部分延伸之方式配置。因此，於蒸發部，因毛細結構芯中之作動媒體可於液體流路中斷之部分蒸發，故可增加毛細結構芯中之作動媒體蒸發之場所。其結果，藉由縮小作動媒體之蒸發熱阻，而可提高最大熱輸送量。
以下所示之各實施形態為例示，當然可進行不同之實施形態所示之構成之部分之置換或組合。於第2實施形態以後，省略對與第1實施形態共通之事項之記述，僅對不同之點進行說明。尤其，對各實施形態，不逐次言及同樣之構成之同樣之作用效果。
於以下之說明中，不特別區分各實施形態之情形時，僅稱為「本發明之熱擴散裝置」。
以下，作為本發明之熱擴散裝置之一實施形態，以蒸汽腔室為例進
行說明。本發明之熱擴散裝置亦可應用於熱管等之熱擴散裝置。
以下所示之圖式係模式性者，有其尺寸或縱橫比之比例尺等與實際之製品不同之情形。
於本發明之第1實施形態之熱擴散裝置中，軌道狀之分隔壁自殼體之內緣空出間隔沿內緣配置於殼體之第1內表面。
圖1係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之一例之立體圖。圖2係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之一例之分解立體圖。圖3係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之內部構造之一例之俯視圖。圖4係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。另，圖4係沿圖3所示之熱擴散裝置之IV-IV線之剖視圖。
圖1所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)1具備密閉為氣密狀態之中空之殼體10。殼體10如圖4所示，具有於厚度方向Z對向之第1內表面11a及第2內表面12a。蒸汽腔室1進而具備：作動媒體20，其被封入殼體10之內部空間；及毛細結構芯30，其配置於殼體10之內部空間。
蒸汽腔室1作為整體較佳為面狀。即，殼體10作為整體較佳為面狀。此處，「面狀」包含板狀及片材狀，意指寛度方向X之尺寸(以下，稱為寬度)及長度方向Y之尺寸(以下，稱為長度)相對於厚度方向Z之尺寸(以下，
稱為厚度或高度)相當大之形狀，例如寬度及長度為厚度之10倍以上，較佳為100倍以上之形狀。
蒸汽腔室1之大小，即殼體10之大小不特別限定。蒸汽腔室1之寬度及長度可根據用途適當設定。蒸汽腔室1之寬度及長度分別為例如5mm以上且500mm以下，20mm以上且300mm以下或50mm以上且200mm以下。蒸汽腔室1之寬度及長度可相同，亦可不同。
殼體10較佳由接合外緣部後之對向之第1片材11及第2片材12構成。
於殼體10由第1片材11及第2片材12構成之情形時，構成第1片材11及第2片材12之材料若為具有適合作為蒸汽腔室使用之特性，例如導熱性、強度、柔軟性、可撓性等者，則不特別限定。構成第1片材11及第2片材12之材料較佳為金屬，例如銅、鎳、鋁、鎂、鈦、鐵、或將該等設為主成分之合金等，尤其較佳為銅。構成第1片材11及第2片材12之材料可相同，亦可不同，但較佳為相同。
於殼體10由第1片材11及第2片材12構成之情形時，第1片材11及第2片材12於該等之外緣部中相互接合。該接合之方法不特別限定，可使用例如雷射熔接、電阻熔接、擴散接合、焊接、TIG熔接(鎢-惰性氣體熔接)、超音波接合或樹脂密封等，較佳可使用雷射熔接、電阻熔接或焊接。
第1片材11及第2片材12之厚度不特別限定，分別較佳為10μm以上
且200μm以下，更佳為30μm以上且100μm以下，進而較佳為40μm以上且60μm以下。第1片材11及第2片材12之厚度可相同，亦可不同。又，第1片材11及第2片材12之各片材之厚度可遍及整體相同，亦可一部分較薄。
第1片材11及第2片材12之形狀不特別限定。例如，第1片材11及第2片材12亦可分別為外緣部厚於外緣部以外之部分之形狀。
蒸汽腔室1整體之厚度不特別限定，較佳為50μm以上且500μm以下。
自厚度方向Z觀察之殼體10之平面形狀不特別限定，可例舉例如三角形或矩形等多邊形、圓形、橢圓形、將該等組合之形狀等。又，殼體10之平面形狀可為L字型、C字型(
字型)、階梯型等。又，殼體10可具有貫通口。殼體10之平面形狀根據蒸汽腔室之用途，亦可為蒸汽腔室之組入部位之形狀、與存在於附近之其他零件對應之形狀。
作動媒體20若為於殼體10內之環境下可產生汽-液之相變化者，則不特別限定，可使用例如水、乙醇類、氫氟氯碳化物等。例如，作動媒體為水性化合物，較佳為水。
毛細結構芯30具有藉由毛細管力使作動媒體20移動之毛細管構造。毛細結構芯30之毛細管構造亦可為於先前之熱擴散裝置中使用之周知之構
造。作為毛細管構造，可例舉具有細孔、溝槽、突起等凹凸之細微構造，例如多孔構造、纖維構造、溝槽構造、網格構造等。
毛細結構芯30之材料不特別限定，使用例如藉由蝕刻加工或金屬加工形成之金屬多孔膜、網眼、不織布、燒結體、多孔體等。成為毛細結構芯30之材料之網眼可為由例如金屬網眼、樹脂網眼、或表面塗層之該等網眼構成者，較佳為由銅網眼、不鏽鋼(SUS：Stainless Steel)網眼或聚酯網眼構成。成為毛細結構芯30之材料之燒結體可由例如金屬多孔質燒結體、陶瓷多孔質燒結體等構成，較佳為由銅或鎳之多孔質燒結體構成。成為毛細結構芯30之材料之多孔體亦可由例如金屬多孔體、陶瓷多孔體、樹脂多孔體等構成。
毛細結構芯30之厚度不特別限定，為例如2μm以上且200μm以下，較佳為5μm以上且100μm以下，更佳為10μm以上且40μm以下。毛細結構芯30之厚度亦可局部不同。
如圖3所示，於殼體10之內部空間，設定有使封入後之作動媒體20(參照圖4)蒸發之蒸發部(evaporation portion)EP。如圖1所示，於殼體10之外表面，配置發熱元件即熱源(heat source)HS。作為熱源HS，可例舉電子機器之電子零件，例如中央處理裝置(CPU：Central Processing Unit)等。殼體10之內部空間中熱源HS之附近且藉由熱源HS加熱之部分相當於蒸發部EP。
於本發明之第1實施形態中，如圖3所示，自厚度方向Z觀察，蒸發部EP與殼體10之內緣重疊。於圖3所示之例中，蒸發部EP以與殼體10之沿寛度方向X之內緣重疊之方式配置。
如圖4所示，於至少由殼體10之一部分與毛細結構芯30之一部分包圍之空間，形成作動媒體20之液體流路40。另一方面，於殼體10內之液體流路40以外之間隙，形成作動媒體20之蒸汽空間50。圖4中，以箭頭顯示蒸汽之擴散路徑之一例。
液體流路40具有：底面40a，其由殼體10之第1內表面11a或第2內表面12a構成；上表面40b，其與殼體10之第1內表面11a或第2內表面12a分離；及第1側面40c及第2側面40d，其等與上表面40b連續，且與殼體10之第1內表面11a或第2內表面12a相接。於圖4所示之例中，液體流路40之底面40a由殼體10之第1內表面11a構成，但亦可由殼體10之第2內表面12a構成。如此，於本說明書中，液體流路40之底面40a並非意指位於鉛直下方之面。同樣，液體流路40之上表面40b並非意指位於鉛直上方之面。
於圖2、圖3及圖4所示之例中，軌道狀之分隔壁60自殼體10之內緣空出間隔沿內緣配置於殼體10之第1內表面11a。
因此，由殼體10之一部分與毛細結構芯30之一部分與分隔壁60包圍，藉此形成液體流路40。具體而言，液體流路40具有：底面40a，其由殼體10之第1內表面11a構成；上表面40b，其由毛細結構芯30之一部分構
成；第1側面40c，其由殼體10之外緣部構成；及第2側面40d，其由分隔壁60構成。
液體流路40之至少一部分自厚度方向Z觀察沿殼體10之內緣配置。於圖3所示之例中，液體流路40僅配置於殼體10之內緣。
如圖3所示，液體流路40於自厚度方向Z觀察時，延伸至蒸發部EP。因液體流路40延伸至蒸發部EP，故液相之作動媒體20可通過液體流路40有效移動至蒸發部EP。因此，可提高最大熱輸送量。
於圖3所示之例中，液體流路40於寛度方向X之兩方向上延伸至蒸發部EP。另，液體流路40延伸至蒸發部EP之方向不特別限定，例如於蒸發部EP以與殼體10之沿長度方向Y之內緣重疊之方式配置之情形時，液體流路40亦可於長度方向Y之兩方向上延伸至蒸發部EP。
於蒸發部EP處，液體流路40於延伸方向中斷。於液體流路40中斷之部分，不存在液體流路40。
於圖3所示之例中，液體流路40於寬度方向X上中斷。液體流路40具有位於蒸發部EP之內側之2個末端部43。液體流路40延伸至末端部43。於液體流路40之末端部43之間不存在液體流路40。
液體流路40之末端部43之間之距離(圖3中之兩箭頭A所示之長度)不
特別限定，為例如0.5mm以上且8mm以下。
又，液體流路40之末端部43之間之距離與蒸汽腔室1之寬度之關係不特別限定，例如液體流路40之末端部43之間之距離相對於蒸汽腔室1之寬度，為1%以上且50%以下。
又，液體流路40之末端部43之間之距離與配置於蒸發部EP之內部之液體流路40之長度之合計之關係不特別限定，例如液體流路40之末端部43之間之距離相對於配置於蒸發部EP之內部之液體流路40之長度之合計，為1%以上且10%以下。另，液體流路40之長度意指液體流路40之延伸方向之長度。
另，於蒸汽腔室1中，液體流路40中之一者之末端部43位於蒸發部EP之內部，液體流路40中之另一者之末端部43位於蒸發部EP之外部。
如圖3所示，於液體流路40中斷之部分中，分隔壁60亦中斷。液體流路40之末端部43可藉由分隔壁60包圍，亦可不被包圍。
殼體10可於外表面具有與液體流路40中斷之部分連通之作動媒體20之注入口。即，於製造過程中，亦可以通過液體流路40中斷之部分之方式，形成作動媒體20之注入口。另，於製造過程中，作動媒體20之注入口於進行作動媒體20之注入之後，藉由點溶接等密封。
如圖3所示，於液體流路40中斷之部分，毛細結構芯30以自包圍液體流路40之部分延伸之方式配置。毛細結構芯30以自液體流路40之末端部43溢出，延伸至液體流路40中斷之部分之方式配置。較佳為配置於液體流路40中斷之部分之毛細結構芯30、與包圍液體流路40之毛細結構芯30連續。
毛細結構芯30較佳為於蒸發部EP連結配置。毛細結構芯30連結配置意指於毛細結構芯30之延伸方向上，毛細結構芯30不中斷地連續配置。
如圖3所示，自厚度方向Z觀察，較佳為在與液體流路40中斷之部分重疊之部分，毛細結構芯30以自包圍液體流路40之部分延伸之方式配置。然而，於蒸汽腔室1中，自某方向觀察，在與液體流路40中斷之部分重疊之部分，毛細結構芯30只要以自包圍液體流路40之部分延伸之方式配置即可，例如自圖3之長度方向Y觀察，亦可於與液體流路40中斷之部分重疊之部分配置毛細結構芯30。
圖5係模式性顯示於本發明之第1實施形態之熱擴散裝置中，液體流路中斷之部分之內部構造之一例之剖視圖。圖5係沿圖3所示之熱擴散裝置之V-V線之剖視圖。
如圖5所示，於液體流路40中斷之部分，蒸汽空間50擴展。換言之，於圖5中，蒸汽空間50擴展至圖4中存在液體流路40之部分。例如，若如圖4所示於毛細結構芯30之周圍存在液體流路40，則藉由液體流路40阻礙
作動媒體20自毛細結構芯30之蒸發。然而，如圖5所示，若液體流路40中斷，則毛細結構芯30中之作動媒體20亦可於圖4中存在液體流路40之部分蒸發。其結果，藉由縮小作動媒體20之蒸發熱阻，可提高最大熱輸送量。
如圖5所示，較佳為於延伸至液體流路40中斷之部分之毛細結構芯30與殼體10之第2內表面12a之間不存在空間，但亦可於延伸至液體流路40中斷之部分之毛細結構芯30與殼體10之第2內表面12a之間存在空間。
如圖5所示，較佳為於延伸至液體流路40中斷之部分之毛細結構芯30與殼體10之第2片材12之外緣部之間不存在空間，但亦可於延伸至液體流路40中斷之部分之毛細結構芯30與殼體10之第2片材12之外緣部之間存在空間。
因於液體流路40中斷之部分，蒸汽空間50擴展，故毛細結構芯30較佳為不進入液體流路40中斷之部分，但於蒸汽腔室1中毛細結構芯30亦可進入液體流路40中斷之部分之一部分。即，於圖5中，毛細結構芯30亦可進入圖4中存在液體流路40之部分之一部分。
如圖2、圖3、圖4及圖5所示，毛細結構芯30自厚度方向Z觀察沿殼體10之內緣配置。藉由不遍及殼體10之內部空間之整體配置毛細結構芯30，而可於殼體10之內部空間中確保蒸汽空間50較寬。其結果，導熱率提高。
再者，毛細結構芯30之一部分較佳為以自液體流路40突出至蒸汽空間50之方式配置。
若毛細結構芯30之一部分以自液體流路40突出至蒸汽空間50之方式配置，則如圖4所示，殼體10之內部空間具有：流路區域Ra，其為於沿自厚度方向Z觀察之殼體10之內緣之區域中存在液體流路40之區域；第1蒸汽區域Rb，其自厚度方向Z觀察與毛細結構芯30之一部分重疊；及第2蒸汽區域Rc，其自厚度方向Z觀察不與毛細結構芯30重疊。流路區域Ra自厚度方向Z觀察沿殼體10之內緣配置。於流路區域Ra之自延伸方向(於圖4中為X方向)之剖視下，第1蒸汽區域Rb具有位於第2蒸汽區域Rc與流路區域Ra之間之部分。於上述剖視下，第1蒸汽區域Rb較佳為位於第2蒸汽區域Rc與流路區域Ra之間之整體，但亦可不位於第2蒸汽區域Rc與流路區域Ra之間之一部分。另，第1蒸汽區域Rb係自厚度方向Z觀察不與液體流路40重疊之區域。
於蒸發部EP處液體流路40於延伸方向上中斷之部分中，流路區域Ra亦中斷。於蒸發部EP處流路區域Ra中斷之區域成為第1蒸汽區域Rb。
於流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，流路區域Ra之寬度不特別限定，為例如500μm以上且3000μm以下。另，於流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，於流路區域Ra之寬度於厚度方向Z不同之情形時，定義最寬之部分之寬度作為流路區域Ra之寬度。
於流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，第1蒸汽區域Rb之寬度不特別限定，流路區域Ra未於延伸方向上中斷之部分中之第1蒸汽區域Rb之寬度為例如1mm以上且10mm以下。另一方面，流路區域Ra於延伸方向上中斷之部分中之第1蒸汽區域Rb之寬度為例如1.5mm以上且13mm以下。另，於流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，於第1蒸汽區域Rb之寬度於厚度方向Z不同之情形時，定義最寬之部分之寬度作為第1蒸汽區域Rb之寬度。又，於流路區域Ra中斷之部分中流路區域Ra之自延伸方向之剖視意指自與至流路區域Ra中斷之部分之流路區域Ra之延伸方向相同之方向之剖視。
如圖4所示，於流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，流路區域Ra於厚度方向Z由殼體10之第1內表面11a與毛細結構芯30之一部分夾著，於與厚度方向Z正交之面方向由殼體10之一部分與分隔壁60夾著。換言之，流路區域Ra由殼體10之第1內表面11a、殼體10之外緣部、毛細結構芯30之一部分、與分隔壁60包圍。
於殼體10之第1內表面11a配置有分隔壁60之情形時，藉由分隔壁60支持毛細結構芯30。因此，即使於伴隨著蒸汽腔室1之薄型化，毛細結構芯30較薄之情形時，因液體流路40不易壓潰，故亦可確保液體流路40之體積。
於圖2及圖3所示之例中，配置有1行分隔壁60，但可以相互並行之方式配置2行以上之分隔壁60。於該情形時，亦可進而形成以分隔壁60彼此
包圍之液體流路40。
於殼體10，存在複數個液體流路40之情形時，至少1個液體流路40於自厚度方向Z觀察時，只要延伸至蒸發部EP內即可。於殼體10，存在複數個液體流路40之情形時，所有液體流路40於自厚度方向Z觀察時延伸至蒸發部EP內亦可。
複數個液體流路40於自厚度方向Z觀察時，延伸至蒸發部EP內之情形時，只要於蒸發部EP處至少1個液體流路40於延伸方向上中斷即可。複數個液體流路40於自厚度方向Z觀察時，延伸至蒸發部EP內之情形時，於蒸發部EP處所有液體流路40於延伸方向上中斷亦可。
形成分隔壁60之材料不特別限定，可例舉例如樹脂、金屬、陶瓷、或該等之混合物、積層物等。又，如圖2及圖4所示，分隔壁60可與殼體10一體，例如亦可藉由蝕刻加工殼體10之內表面等形成。
毛細結構芯30可固定於分隔壁60。例如，於毛細結構芯30及分隔壁60由金屬構成之情形時，毛細結構芯30亦可接合於分隔壁60。接合之方法不特別限定，可使用例如擴散接合等。
毛細結構芯30可固定於殼體10。例如，於殼體10及毛細結構芯30由金屬構成之情形時，毛細結構芯30亦可接合於殼體10。接合之方法不特別限定，可使用例如擴散接合等。
如圖4所示，較佳為於殼體10之第2內表面12a與毛細結構芯30之間不存在空間。於該情形時，毛細結構芯30可固定於殼體10之第2內表面12a。例如，毛細結構芯30亦可接合於殼體10之第2內表面12a。
如圖4所示，較佳為於殼體10之第2片材12之外緣部與毛細結構芯30之端部之間不存在空間。於該情形時，毛細結構芯30之端部可固定於殼體10之第2片材12之外緣部。例如，毛細結構芯30之端部亦可接合於殼體10之第2片材12之外緣部。
如圖4所示，可藉由殼體10之第1片材11之外緣部支持毛細結構芯30之端部。於該情形時，毛細結構芯30之端部可固定於殼體10之第1片材11之外緣部。例如，毛細結構芯30之端部亦可接合於殼體10之第1片材11之外緣部。
如圖2、圖3、圖4及圖5所示，較佳為於蒸汽空間50內，配置有複數個支柱70。於支柱70之間，分斷蒸汽空間50。藉由於蒸汽空間50內配置支柱70而可支持殼體10或毛細結構芯30。
如圖2及圖3所示，較佳為於蒸汽空間50內之整體配置有支柱70，但可不於蒸汽空間50內之一部分配置有支柱70。支柱70可配置於第1蒸汽區域Rb內及第2蒸汽區域Rc內之兩者，亦可僅配置於第1蒸汽區域Rb內及第2蒸汽區域Rb內中之任一者。
於圖5中，於液體流路40中斷之部分未配置有支柱70，但亦可於液體流路40中斷之部分配置有支柱70。
於圖4所示之例中，配置於第1蒸汽區域Rb內之支柱70與殼體10之第1內表面11a相接，配置於第2蒸汽區域Rc內之支柱70與第1內表面11a及第2內表面12a相接。支柱70可與第1內表面11a及第2內表面12a中之至少一者相接，亦可不與第1內表面11a及第2內表面12a相接。
形成支柱70之材料不特別限定，可例舉例如樹脂、金屬、陶瓷、或該等之混合物、積層物等。又，支柱70可與殼體10一體，例如亦可藉由蝕刻加工殼體10之內表面等形成。
支柱70之形狀若為可支持殼體10或毛細結構芯30之形狀則不特別限定，作為與支柱70之高度方向垂直之剖面之形狀，可例舉例如矩形等多邊形、圓形、橢圓形等。
支柱70之高度於一個蒸汽腔室中，可相同，亦可不同。例如，第1蒸汽區域Rb中之支柱70之高度、與第2蒸汽區域Rc中之支柱70之高度亦可不同。
於圖4所示之剖面中，支柱70之寬度若為賦予可抑制蒸汽腔室1之殼體10之變形之強度者則不特別限定，支柱70之端部之與高度方向垂直之
剖面之等效圓直徑為例如100μm以上且2000μm以下，較佳為300μm以上且1000μm以下。藉由增大支柱70之等效圓直徑，可進而抑制蒸汽腔室1之殼體10之變形。另一方面，藉由縮小支柱70之等效圓直徑，可確保用於供作動媒體20之蒸汽移動之空間更寬。
支柱70之配置不特別限定，以例如支柱70間之距離成為固定之方式，較佳於規定之區域中均等配置，更佳遍及整體均等配置。藉由均等配置支柱70，可遍及蒸汽腔室1之整體確保均一之強度。
圖4所示之蒸汽腔室1中，於第1蒸汽區域Rb中，毛細結構芯30與第1內表面11a分離。如圖4所示，於第1蒸汽區域Rb中亦可藉由配置於殼體10之第1內表面11a側之支柱70支持毛細結構芯30。
圖6係模式性顯示本發明之第1實施形態之熱擴散裝置之另一例之剖視圖。
於圖6所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)1A中，於第1蒸汽區域Rb中，毛細結構芯30之至少一部分與第1內表面11a相接。
於第1蒸汽區域Rb中，於毛細結構芯30之至少一部分與第1內表面11a相接之蒸汽腔室1A中，毛細結構芯30垂向第1內表面11a側。因此，較毛細結構芯30與第1內表面11a分離之蒸汽腔室1，可增大汽液交換面。進而，可減少毛細結構芯30與分隔壁60之間之界面之洩漏。
如圖6所示，於第1蒸汽區域Rb中亦可藉由配置於殼體10之第2內表面12a側之支柱70，支持毛細結構芯30。藉由支柱70按壓毛細結構芯30之蒸汽腔室1A與蒸汽腔室1相比可簡單製作。
於本發明之第2實施形態之熱擴散裝置中，流路區域之自延伸方向之剖視下，流路區域於厚度方向上由殼體之第1內表面與毛細結構芯之一部分夾著，與厚度方向正交之面方向上由殼體之一部分與毛細結構芯之一部分夾著。
圖7係模式性顯示本發明之第2實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。
於圖7所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)2中，與圖6所示之蒸汽腔室1A不同，未配置分隔壁60。
於蒸汽腔室2中，藉由以殼體10之一部分與毛細結構芯30之一部分包圍而形成液體流路40。具體而言，液體流路40具有：底面40a，其由殼體10之第1內表面11a構成；上表面40b及第2側面40d，其等由毛細結構芯30之一部分構成；及第1側面40c，其由殼體10之外緣部構成。
於該情形時，於流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，流路區域Ra於
厚度方向Z上由殼體10之第1內表面11a與毛細結構芯30之一部分夾著，與厚度方向Z正交之面方向上由殼體10之一部分與毛細結構芯30之一部分夾著。換言之，流路區域Ra由殼體10之第1內表面11a、殼體10之外緣部、與毛細結構芯30之一部分包圍。
於蒸汽腔室2中，未配置分隔壁60，相應地與蒸汽腔室1A相比可增大液體流路40之剖面積。
圖8係模式性顯示本發明之第2實施形態之熱擴散裝置之另一例之剖視圖。
於圖8所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)2A中，於流路區域Ra內，配置有支持毛細結構芯30之複數個支柱75。藉由於流路區域Ra內配置支柱75而容易維持毛細結構芯30之形狀。又，因毛細結構芯30容易於面方向擴展，故與蒸汽腔室2相比可增大流路區域Ra之剖面積。
於自厚度方向Z觀察蒸汽腔室2A時，較佳於流路區域Ra內之整體配置有支柱75，但亦可不於流路區域Ra內之一部分配置支柱75。
支柱75之配置不特別限定，以例如支柱75間之距離成為固定之方式，較佳於規定之區域中均等配置，更佳遍及整體均等配置。支柱75間之距離可與支柱70間之距離相同，亦可不同。
支柱75可與殼體10之第1內表面11a相接，亦可不相接。
作為形成支柱75之材料，可例舉與支柱70同樣之材料。支柱75之材料可與支柱70之材料相同，亦可不同。又，支柱75可與殼體10一體，例如亦可藉由蝕刻加工殼體10之內表面等形成。
支柱75之形狀若為可支持毛細結構芯30之形狀則不特別限定，作為支柱75之與高度方向垂直之剖面之形狀，可例舉例如矩形等多邊形、圓形、橢圓形等。支柱75之形狀可與支柱70之形狀相同，亦可不同。
支柱75之高度於一個蒸汽腔室中，可相同，亦可不同。
於圖8所示之剖面中，支柱75之寬度與支柱70之寬度可相同，亦可不同。
於本發明之第3實施形態之熱擴散裝置中，流路區域之自延伸方向之剖視下，流路區域於厚度方向上由殼體之第1內表面與毛細結構芯之一部分夾著，與厚度方向正交之面方向上由毛細結構芯之一部分與毛細結構芯之一部分夾著。
圖9係模式性顯示本發明之第3實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。
於圖9所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)3中，於殼體10之第1內表面11a以外藉由以毛細結構芯30之一部分包圍而形成液體流路40。具體而言，液體流路40具有：底面40a，其由殼體10之第1內表面11a構成；上表面40b，其由毛細結構芯30之一部分構成；及第1側面40c及第2側面40d。
於該情形時，流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，流路區域Ra於厚度方向Z上由殼體10之第1內表面11a與毛細結構芯30之一部分夾著，於與厚度方向Z正交之面方向上由毛細結構芯30之一部分與毛細結構芯30之一部分夾著。換言之，流路區域Ra由殼體10之第1內表面11a與毛細結構芯30之一部分包圍。
於蒸汽腔室3中，與蒸汽腔室2同樣，與蒸汽腔室1A相比可增大液體流路40之剖面積。
蒸汽腔室3可藉由例如配置以使用模具之壓模成形形成為規定之形狀之毛細結構芯30製作。
圖10係模式性顯示本發明之第3實施形態之熱擴散裝置之另一例之剖視圖。
於圖10所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)3A中，於流路區域Ra內，配置有支持毛細結構芯30之複數個支柱75。藉由於流路區域Ra內配置支柱75
而容易維持毛細結構芯30之形狀。又，因毛細結構芯30容易於面方向擴展，故與蒸汽腔室3相比可增大流路區域Ra之剖面積。
於本發明之第4實施形態之熱擴散裝置中，流路區域之自延伸方向之剖視下，流路區域包含第1流路區域與第2流路區域。第1流路區域於厚度方向上由殼體之第1內表面與毛細結構芯之一部分夾著，與厚度方向正交之面方向上由毛細結構芯之一部分與毛細結構芯之一部分夾著。第2流路區域於厚度方向上由殼體之第2內表面與毛細結構芯之一部分夾著，與厚度方向正交之面方向上由毛細結構芯之一部分與毛細結構芯之一部分夾著。
圖11係模式性顯示本發明之第4實施形態之熱擴散裝置之一例之剖視圖。
於圖11所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)4中，於殼體10之第1內表面11a或第2內表面12a以外藉由以毛細結構芯30之一部分包圍而形成液體流路40。液體流路40包含第1液體流路41與第2液體流路42。具體而言，第1液體流路41具有：底面41a，其由殼體10之第1內表面11a構成；上表面41b，其由毛細結構芯30之一部分構成；及第1側面41c及第2側面41d。第2液體流路42具有：底面42a，其由殼體10之第2內表面12a構成；上表面42b，其由毛細結構芯30之一部分構成；及第1側面42c及第2側面42d。
於該情形時，於流路區域Ra之自延伸方向之剖視下，流路區域Ra包含第1流路區域Ra1與第2流路區域Ra2。第1流路區域Ra1於厚度方向Z上由殼體10之第1內表面11a與毛細結構芯30之一部分夾著，與厚度方向Z正交之面方向上由毛細結構芯30之一部分與毛細結構芯30之一部分夾著。第2流路區域Ra2於厚度方向Z上由殼體10之第2內表面12a與毛細結構芯30之一部分夾著，與厚度方向Z正交之面方向上由毛細結構芯30之一部分與毛細結構芯30之一部分夾著。換言之，第1流路區域Ra1由殼體10之第1內表面11a與毛細結構芯30之一部分包圍，第2流路區域Ra2由殼體10之第2內表面12a與毛細結構芯30之一部分包圍。
於蒸汽腔室4中，即使於無法使用第1液體流路41及第2液體流路42中之一者之流路之情形時，藉由使用另一者之流路亦可擔保蒸汽腔室之動作。因此，可防止液相之作動媒體20之流通滯緩。
於蒸汽腔室4中，第1液體流路41及第2液體流路42中之至少一者之流路於自厚度方向Z觀察時，只要延伸至蒸發部EP內即可。第1液體流路41及第2液體流路42中之任一者於自厚度方向Z觀察時，亦可延伸至蒸發部EP內。
於蒸汽腔室4中，於蒸發部EP，第1液體流路41及第2液體流路42中之至少一者之流路於延伸方向上中斷即可。於蒸發部EP，第1液體流路41及第2液體流路42之任一者於延伸方向上中斷亦可。
於蒸汽腔室4中，可於流路區域Ra內，配置支持毛細結構芯30之複數個支柱75。於該情形時，可於第1流路區域Ra1內配置複數個支柱75，可於第2流路區域Ra2內配置複數個支柱75，亦可於第1流路區域Ra1內及第2流路區域Ra2內配置複數個支柱75。
於蒸汽腔室4中，液體流路40可進而包含第3液體流路等之液體流路。即，流路區域Ra亦可進而包含第3流路區域等之流路區域。
本發明之熱擴散裝置並非限定於上述實施形態者，關於熱擴散裝置之構成、製造條件等，可於本發明之範圍內，施加各種應用、變形。
於本發明之熱擴散裝置中，蒸發部自厚度方向觀察，可與殼體之內緣重疊，亦可不重疊。
圖12係模式性顯示本發明之熱擴散裝置之內部構造之第1變化例之俯視圖。
於圖12所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)5中，自厚度方向Z觀察之殼體10之平面形狀為L字型。與蒸汽腔室1不同，於蒸汽腔室5中，自厚度方向Z觀察，蒸發部EP不與殼體10之內緣重疊。然而，於蒸汽腔室5中，液體流路40自厚度方向Z觀察亦配置於殼體10之沿內緣之區域以外之部位。其結果，液體流路40於自厚度方向Z觀察時，延伸至蒸發部EP內。
於蒸發部EP處，液體流路40於延伸方向上中斷。液體流路40延伸至位於蒸發部EP之內側之2個末端部43。於液體流路40之末端部43之間不存在液體流路40。
於本發明之熱擴散裝置中，蒸發部亦可設置於殼體之中央部或其周邊。
圖13係模式性顯示本發明之熱擴散裝置之內部構造之第2變化例之俯視圖。圖14係模式性顯示本發明之熱擴散裝置之內部構造之第3變化例之俯視圖。
於圖13所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)6及圖14所示之蒸汽腔室(熱擴散裝置)7中，蒸發部EP設置於靠近殼體10之中央部。
於圖13所示之蒸汽腔室6中，自厚度方向Z觀察，液體流路40以通過蒸發部EP之內部之方式配置。於蒸發部EP處，液體流路40於延伸方向上中斷。液體流路40延伸至位於蒸發部EP之內側之2個末端部43。於液體流路40之末端部43之間不存在液體流路40。
於圖14所示之蒸汽腔室7中，自厚度方向Z觀察，液體流路40以沿蒸發部EP之外周緣之方式配置。於蒸發部EP處，液體流路40於延伸方向上中斷。液體流路40延伸至位於蒸發部EP之內側之2個末端部43。於液體流
路40之末端部43之間不存在液體流路40。
於圖13所示之蒸汽腔室6中，與圖14所示之蒸汽腔室7相比，可增大殼體10之內部空間中所佔之蒸汽空間50之比例。另一方面，於圖14所示之蒸汽腔室7中，與圖13所示之蒸汽腔室6相比，於蒸發部EP容易將來自熱源HS(參照圖1)之熱傳遞至作動媒體20。
於蒸發部EP處，液體流路40於延伸方向上中斷。液體流路40延伸至位於蒸發部EP之內側之2個末端部43。於液體流路40之末端部43之間不存在液體流路40。
於本發明之熱擴散裝置中，毛細結構芯之一部分可以自液體流路突出至蒸汽空間之方式配置，亦可以不突出之方式配置。
於本發明之熱擴散裝置中，殼體可具有1個蒸發部，亦可具有複數個蒸發部。即，於殼體之外表面，可配置1個熱源，亦可配置複數個熱源。蒸發部及熱源之數量不特別限定。
於殼體具有複數個蒸發部之情形時，液體流路於自厚度方向觀察時，只要延伸至至少1個蒸發部內即可。於殼體具有複數個蒸發部之情形時，液體流路於自厚度方向觀察時延伸至所有蒸發部內亦可。
於液體流路延伸至複數個蒸發部內之情形時，只要於至少1個蒸發部
處，液體流路於延伸方向上中斷即可。於液體流路延伸至複數個蒸發部內之情形時，於所有蒸發部處液體流路於延伸方向上中斷亦可。
於本發明之熱擴散裝置中，於殼體由第1片材及第2片材構成之情形時，第1片材與第2片材可以端部一致之方式重疊，亦可端部偏移重疊。
於本發明之熱擴散裝置中，於殼體由第1片材及第2片材構成之情形時，構成第1片材之材料、與構成第2片材之材料亦可不同。例如，藉由將強度較高之材料使用於第1片材，可使加諸殼體之應力分散。又，藉由使兩者之材料不同，可以一者之片材獲得一個功能，以另一者之片材獲得另一功能。作為上述功能，不特別限定，可例舉例如導熱功能、電磁波屏蔽功能等。
本發明之熱擴散裝置可以散熱為目的搭載於電子機器。因此，具備本發明之熱擴散裝置之電子機器亦為本發明之一者。作為本發明之電子機器，可例舉例如於智慧型手機、平板終端、個人電腦、遊戲機器、可穿戴裝置等。本發明之熱擴散裝置如上所述，無需外部動力而自主作動，利用作動媒體之蒸發潛熱及凝縮潛熱，可使熱二維且高速擴散。因此，藉由具備本發明之熱擴散裝置之電子機器，可於電子機器內部有限之空間，有效實現散熱。
本發明之熱擴散裝置於攜帶資訊終端等之領域中，可使用於廣泛之
用途。例如，可為了降低CPU等之熱源之溫度，延長電子機器之使用時間而使用，且可使用於智慧型手機、平板終端、個人電腦等。
1:蒸汽腔室(熱擴散裝置)
10:殼體
30:毛細結構芯
40:液體流路
43:液體流路之末端部
50:蒸汽空間
60:分隔壁
70:支柱
A:箭頭
EP:蒸發部
Ra:流路區域
Rb:第1蒸汽區域
Rc:第2蒸汽區域
X:寛度方向
Y:長度方向
Z:厚度方向
Claims (13)
- 一種熱擴散裝置，其特徵在於具備：殼體，其具有於厚度方向對向之第1內表面及第2內表面，且，於內部空間設置有蒸發部；作動媒體，其被封入上述殼體之上述內部空間；及毛細結構芯，其配置於上述殼體之上述內部空間；且於至少由上述殼體之一部分與上述毛細結構芯之一部分包圍之空間，形成上述作動媒體之液體流路；上述液體流路之至少一部分自上述厚度方向觀察沿上述殼體之內緣配置；上述液體流路於自上述厚度方向觀察時，延伸至上述蒸發部內；於上述蒸發部處，上述液體流路於延伸方向上中斷；於上述液體流路中斷之部分，上述毛細結構芯以自包圍上述液體流路之部分延伸之方式配置。
- 如請求項1之熱擴散裝置，其中自上述厚度方向觀察，於與上述液體流路中斷之部分重疊之部分，上述毛細結構芯以自包圍上述液體流路之部分延伸之方式配置。
- 如請求項1或2之熱擴散裝置，其中自上述厚度方向觀察，上述蒸發部與上述殼體之內緣重疊。
- 如請求項1或2之熱擴散裝置，其中上述液體流路自上述厚度方向觀察亦配置於沿上述殼體之內緣之區域以外之部位；自上述厚度方向觀察，上述蒸發部不與上述殼體之內緣重疊。
- 如請求項1或2之熱擴散裝置，其中上述殼體之上述內部空間具有：流路區域，其為自上述厚度方向觀察之沿上述殼體之內緣之區域中存在上述液體流路之區域；第1蒸汽區域，其自上述厚度方向觀察與上述毛細結構芯之一部分重疊；及第2蒸汽區域，其自上述厚度方向觀察不與上述毛細結構芯重疊；且於上述流路區域之自延伸方向之剖視下，上述第1蒸汽區域具有位於上述第2蒸汽區域與上述流路區域之間之部分。
- 如請求項5之熱擴散裝置，其進而具備於上述殼體之上述第1內表面，自上述殼體之內緣空出間隔沿上述內緣配置之軌道狀之分隔壁；於上述流路區域之自延伸方向之剖視下，上述流路區域於上述厚度方向上由上述殼體之上述第1內表面與上述毛細結構芯之一部分夾著，於與上述厚度方向正交之面方向上由上述殼體之一部分與上述分隔壁夾著。
- 如請求項6之熱擴散裝置，其中於上述第1蒸汽區域中，上述毛細結構芯與上述第1內表面分離。
- 如請求項6之熱擴散裝置，其中於上述第1蒸汽區域中，上述毛細結構芯之至少一部分與上述第1內表面相接。
- 如請求項5之熱擴散裝置，其中於上述流路區域之自延伸方向之剖視下，上述流路區域於上述厚度方向上由上述殼體之上述第1內表面與上述毛細結構芯之一部分夾著，於與上述厚度方向正交之面方向上由上述殼體之一部分與上述毛細結構芯之一部分夾著。
- 如請求項5之熱擴散裝置，其中於上述流路區域之自延伸方向之剖視下，上述流路區域於上述厚度方向上由上述殼體之上述第1內表面與上述毛細結構芯之一部分夾著，於與上述厚度方向正交之面方向上由上述毛細結構芯之一部分與上述毛細結構芯之一部分夾著。
- 如請求項5之熱擴散裝置，其中於上述流路區域之自延伸方向之剖視下，上述流路區域包含第1流路區域與第2流路區域，上述第1流路區域於上述厚度方向上由上述殼體之上述第1內表面與上述毛細結構芯一部分夾著，於與上述厚度方向正交之面方向上由上述毛細結構芯之一部分與上述毛細結構芯之一部分夾著，上述第2流路區域於上述厚度方向上由上述殼體之上述第2內表面與上述毛細結構芯之一部分夾著，於與上述厚度方向正交之面方向上由上述毛細結構芯之一部分與上述毛細結構芯之一部分夾著。
- 如請求項9之熱擴散裝置，其進而具備於上述流路區域內，支持上述 毛細結構芯之複數個支柱。
- 一種電子機器，其具備請求項1至12中任一項之熱擴散裝置。
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