WO2022025251A1 - 熱伝導部材 - Google Patents

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WO2022025251A1
WO2022025251A1 PCT/JP2021/028346 JP2021028346W WO2022025251A1 WO 2022025251 A1 WO2022025251 A1 WO 2022025251A1 JP 2021028346 W JP2021028346 W JP 2021028346W WO 2022025251 A1 WO2022025251 A1 WO 2022025251A1
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WO
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wick structure
metal plate
pillar portion
conductive member
internal space
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/028346
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English (en)
French (fr)
Inventor
征志 高尾
仕▲ゆ▼ 楊
敏彦 小関
雅昭 花野
淳一 石田
Original Assignee
日本電産株式会社
尼得科超▲しゅう▼科技股▲ふん▼有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電産株式会社, 尼得科超▲しゅう▼科技股▲ふん▼有限公司 filed Critical 日本電産株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes

Definitions

  • the present invention relates to a heat conductive member.
  • the conventional heat conductive member has a closed container, a wick structure, and a working medium.
  • the closed container forms an internal space between the upper wall portion and the bottom wall portion, and has a support.
  • the stanchions support the upper wall and the bottom wall.
  • the wick structure is arranged on the inner surface of the housing.
  • the working medium is housed in a housing.
  • the columns are joined to the upper wall portion and the bottom wall portion via a brazing material (for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a heat conductive member capable of suppressing a decrease in heat transport efficiency.
  • An exemplary thermal conductive member of the present invention comprises a housing with an internal space, a wick structure, and a working medium.
  • the housing has a first metal plate and a second metal plate arranged so as to face each other in the vertical direction, and a pillar portion.
  • the pillar portion is arranged in the internal space and supports the first metal plate and the second metal plate.
  • the working medium and the wick structure are housed in the interior space.
  • At least one of the first metal plate and the second metal plate has a recess recessed in the vertical direction. At least a part of the pillar portion is arranged in the recess and is joined to the inner wall of the recess.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat conductive member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic side sectional view of the heat conductive member according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic side sectional view showing an enlarged pillar portion of the heat conductive member according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic side sectional view showing an enlarged pillar portion of the heat conductive member according to the embodiment of the present invention.
  • the XYZ coordinate system is shown as a three-dimensional Cartesian coordinate system as appropriate.
  • the Z-axis direction indicates a vertical direction (that is, a vertical direction)
  • the + Z direction is the upper side (opposite the gravity direction)
  • the ⁇ Z direction is the lower side (gravity direction).
  • the Z-axis direction is also the opposite direction between the first metal plate 11 and the second metal plate 12, which will be described later.
  • the X-axis direction refers to a direction orthogonal to the Z-axis direction, and one direction and the opposite direction thereof are the + X direction and the ⁇ X direction, respectively.
  • the Y-axis direction refers to a direction orthogonal to both the Z-axis direction and the X-axis direction, and one direction and the opposite direction thereof are the + Y direction and the ⁇ Y direction, respectively.
  • this defines the direction only for convenience of explanation, and does not limit the direction at the time of manufacturing and the time of use of the heat conductive member 1 according to the present invention.
  • the "parallel direction" includes, for example, a case where the directions are parallel to the extent that the effects in the present disclosure are exhibited. It was
  • sining refers to a technique of heating a metal powder or a paste containing a metal powder to a temperature lower than the melting point of the metal to bake and harden the metal particles.
  • sintered body refers to an object obtained by sintering. It was
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat conductive member 1 according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic side sectional view of the heat conductive member 1.
  • FIG. 3 is a schematic side sectional view showing an enlarged pillar portion 15 of the heat conductive member 1.
  • the heat conductive member 1 is also called a vapor chamber and transports the heat of the heating element H.
  • the heating element H include a power transistor of an inverter provided in a traction motor for driving a wheel of a vehicle.
  • the power transistor is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the heat conductive member 1 is mounted on the traction motor.
  • the heat conductive member 1 includes a heated portion 101 and a heat radiating portion 102 (see FIG. 2).
  • the heated portion 101 is arranged in contact with the heating element H, for example, and is heated by the heat generated by the heating element H.
  • the heat radiating unit 102 releases the heat of the operating medium 20, which will be described later, heated by the heated unit 101 to the outside.
  • heat exchange means such as heat dissipation fins and heat sinks may be thermally connected to the heat dissipation unit 102. It was
  • the heat conductive member 1 includes a housing 10, an actuating medium 20, a first wick structure (wick structure) 31, a second wick structure (wick structure) 32, a third wick structure 33, and the like. To prepare for.
  • the heated portion 101 is formed by a part of the housing 10.
  • the heat radiating portion 102 is formed by another part of the housing 10. It was
  • the housing 10 has an internal space 10a.
  • the working medium 20, the first wick structure 31, the second wick structure 32, and the third wick structure 33 are housed in the internal space 10a.
  • the housing 10 has a first metal plate 11 and a second metal plate 12 arranged so as to face each other, and a pillar portion 15.
  • the pillar portion 15 is arranged in the internal space 10a and supports the first metal plate 11 and the second metal plate 12.
  • the first metal plate 11 and the second metal plate 12 are made of a metal having high thermal conductivity such as copper. Further, it may be formed by plating the surface of a metal other than copper with copper. As the metal other than copper, for example, stainless steel can be considered.
  • the first metal plate 11 and the second metal plate 12 have a rectangular plate shape that extends in the horizontal direction when viewed from above.
  • the heating element H comes into contact with the lower surface of the second metal plate 12.
  • the first metal plate 11 covers the upper surface of the second metal plate 12.
  • the first metal plate 11 and the second metal plate 12 of the present embodiment are rectangular in top view, but the present invention is not limited to this. For example, it may be a polygon or a circle having a plurality of corners in a top view. It was
  • the first metal plate 11 has a first side wall portion 13a extending downward from the peripheral edge.
  • the second metal plate 12 has a second side wall portion 13b extending upward from the peripheral edge.
  • the lower surface of the first side wall portion 13a and the upper surface of the second side wall portion 13b are joined at the joint portion 14.
  • the lower surface of the first side wall portion 13a and the upper surface of the second metal plate 12 may be joined by omitting the second side wall portion 13b.
  • the upper surface of the second side wall portion 13b and the lower surface of the first metal plate 11 may be joined by omitting the first side wall portion 13a.
  • the internal space 10a is formed in a space surrounded by the first metal plate 11 and the second metal plate 12.
  • the internal space 10a is a closed space, and is maintained in a decompressed state where the atmospheric pressure is lower than the atmospheric pressure, for example.
  • the working medium 20 housed in the internal space 10a is likely to evaporate.
  • the working medium 20 is, for example, water, but may be another liquid such as alcohol. It was
  • the joint portion 14 is located around the first wick structure 31 and the second wick structure 32 in the upward view.
  • the method of joining the first side wall portion 13a and the second side wall portion 13b is not particularly limited. For example, any bonding method such as hot pressing, diffusion bonding, or bonding using a brazing material may be used. It was
  • the joint portion 14 may include a sealing portion.
  • the sealing portion is, for example, a portion where an injection port for injecting the working medium 20 into the housing 10 is sealed by welding in the manufacturing process of the heat conductive member 1. It was
  • the pillar portion 15 is a separate member from the first metal plate 11 and the second metal plate 12, and is made of a metal having high thermal conductivity such as copper.
  • the pillar portion 15 extends in the Z-axis direction, and the upper end portion and the lower end portion of the pillar portion 15 are joined to the lower surface of the first metal plate 11 and the upper surface of the second metal plate 12, respectively, by using the joining member 40.
  • the joining member 40 for example, a brazing material or an adhesive material can be used. It was
  • the lower surface of the first metal plate 11 (installation surface of the first wick structure 31) and the upper surface of the second metal plate 12 (installation surface of the second wick structure 32) are recesses 111 recessed in the Z-axis direction (vertical direction). , 121. That is, at least one of the first metal plate 11 and the second metal plate 12 has recesses 111 and 121 recessed in the vertical direction. It was
  • the upper end and the lower end of the pillar portion 15 are inserted into the recesses 111 and 121, and are joined to the inner walls of the recesses 111 and 121 via the joining member 40. As a result, at least a part of the pillar portion 15 is arranged in the recesses 111 and 121 and is joined to the inner wall of the recesses 111 and 121. It was
  • the positioning of the pillar portion 15 becomes easy. Further, the pillar portion 15 arranged in the recesses 111 and 121 is firmly fixed in the X-axis direction and the Y-axis direction. Further, it is possible to prevent the joining member 40 from protruding into the internal space 10a and narrowing the internal space 10a. As a result, it is possible to suppress a decrease in the heat transport efficiency of the heat conductive member 1. It was
  • the inner wall of the recess 111 has a peripheral wall portion 111a and a top wall portion 111b.
  • the inner wall of the recess 121 has a peripheral wall portion 121a and a bottom wall portion 121b.
  • the peripheral wall portion 111a extends upward in the Z-axis direction from the lower surface of the first metal plate 11.
  • the top wall portion 111b is arranged at the upper end portion of the peripheral wall portion 111a.
  • the peripheral wall portion 121a extends downward in the Z-axis direction from the upper surface of the second metal plate 12.
  • the bottom wall portion 121b is arranged at the lower end portion of the peripheral wall portion 121a. It was
  • the lower end of the joining member 40 is arranged above the upper end of the pillar portion 15 in the Z-axis direction. Further, in the recess 121, the upper end of the joining member 40 is arranged below the lower end of the pillar portion 15 in the Z-axis direction. As a result, the amount of the joining member 40 used can be reduced, and the joining member 40 can be further prevented from protruding into the internal space 10a from the recesses 111 and 121. It was
  • the lower end of the joining member 40 may be arranged below the upper end of the pillar portion 15 in the Z-axis direction. Further, in the recess 121, the upper end of the joining member 40 may be arranged above the lower end of the pillar portion 15 in the Z-axis direction. As a result, the pillar portion 15 can be firmly joined to the inner walls of the recesses 111 and 121. It was
  • the recesses 111 and 121 are arranged in the first metal plate 11 and the second metal plate in which the first wick structure 31 or the second wick structure 32 is arranged. Thereby, when the pillar portion 15 is joined, it is possible to prevent a part of the joining member 40 from being absorbed by the first wick structure 31 or the second wick structure 32. Therefore, it is possible to prevent the first wick structure 31 or the second wick structure 32 from absorbing the joining member 40 and reducing the capillary force. Therefore, it is possible to further suppress a decrease in the heat transport efficiency of the heat conductive member 1. It is preferable that the joining member 40 does not protrude from the recesses 111 and 121 and is arranged apart from the first wick structure 31 or the second wick structure 32. It was
  • the pillar portion 15 may be joined to the first metal plate 11 and the second metal plate 12 by welding, press-fitting, or the like, in addition to the joining by the joining member 40. At this time, it is preferable that the end portion of the pillar portion 15 is welded to the inner walls of the recesses 111 and 121. Further, when the end portion of the pillar portion 15 is press-fitted into the recesses 111 and 121, the member absorbed by the first wick structure 31 or the second wick structure 32 is not used. Therefore, it is possible to further suppress the decrease in capillary force. It was
  • the pillar portion 15 may be a single member with one of the first metal plate 11 and the second metal plate 12. At this time, the pillar portion 15 can be formed by etching or cutting the first metal plate 11 or the second metal plate 12. For example, when the first wick structure 31 is not arranged on the first metal plate 11, the pillar portion 15 is formed of a single member with the second metal plate 12, and the first metal plate 11 and the joining member 40 are formed. It is preferable to join via. This makes it possible to prevent the joining member 40 from being absorbed by the wick structure. It was
  • the pillar portion 15 is composed of, for example, a circular cylinder in an upward view.
  • the pillar portions 15 are two-dimensionally and regularly arranged side by side in the XY plane.
  • the first wick structure 31, the second wick structure 32, and the third wick structure 33 are porous and have a gap portion (not shown) forming a flow path of the working medium 20.
  • the first wick structure 31 is arranged on the inner surface of the first metal plate 11 and faces the internal space 10a.
  • the second wick structure 32 is arranged on the inner surface of the second metal plate 12 and faces the internal space 10a.
  • “facing" the interior space 10a means “facing" the interior space 10a.
  • the third wick structure 33 is columnar and is arranged in the internal space 10a to support the first wick structure 31 and the second wick structure 32.
  • the third wick structure 33 extends in the Z-axis direction and is composed of, for example, a circular cylinder in upward view. Further, the third wick structure 33 is two-dimensionally and regularly arranged side by side in the XY plane.
  • the third wick structure 33 is preferably arranged in the middle of the adjacent column portions 15.
  • first wick structure 31, the second wick structure 32, and the third wick structure 33 are each composed of a porous sintered body and are integrally formed. It was
  • the thickness of the second wick structure 32 is larger in the Z direction than the thickness of the first wick structure 31. Further, the second wick structure 32 has a higher porosity than the first wick structure 31. As a result, the capillary force of the second wick structure 32 becomes larger than the capillary force of the first wick structure 31. It was
  • the ratio of the volume of the space to the total product of the first wick structure 31 and the second wick structure 32 is referred to as a porosity.
  • the unit of porosity is%.
  • the porosity is determined by the following method. For example, the porosity can be obtained by measuring the area of the space from the cross-sectional photograph of the wick structure 3 and calculating the ratio of the area of the space to the whole.
  • a scanning electron microscope having a deep depth of field. The method of observing the cross section is not particularly limited as long as it can easily distinguish between the metal portion and the space. It was
  • the first wick structure 31 and the second wick structure 32 are made of a porous sintered body, but the first wick structure 31 or the second wick structure 32 is a plurality of pieces. It may be a mesh member in which a metal linear member is woven.
  • the capillary force of the second wick structure 32 can be reduced to that of the first wick structure 31. It is larger than the capillary force and can be easily formed. It was
  • the first wick structure 31, the second wick structure 32, and the third wick structure 33 are formed, for example, as follows. First, a metal powder containing micro copper particles, a copper body and a resin is sprayed and applied to the lower surface of the first metal plate 11 and the upper surface of the second metal plate 12 before joining. Next, the first metal plate 11 and the second metal plate 12 are joined by sandwiching the metal powder formed into a columnar shape. After that, the housing 10 is heated to fire the metal powder. As a result, the first wick structure 31, the second wick structure 32, and the third wick structure 33 can be easily integrally formed in the internal space 10a of the housing 10. As a result, the manufacturing cost of the heat conductive member 1 can be suppressed. The first metal plate 11 and the second metal plate 12 may be joined after the first wick structure 31, the second wick structure 32, and the third wick structure 33 are separately fired. It was
  • coating means adhering metal powder to the lower surface of the 1st metal plate 11 and the 2nd metal plate 12. In addition to the spray coating method, the metal powder may be directly applied. It was
  • Micro copper particles are particles in which a plurality of copper atoms are aggregated or bonded.
  • the particle size of the micro copper particles is 1 ⁇ m or more and less than 1 mm.
  • the micro copper particles are, for example, porous. It was
  • the copper body is a copper melt obtained by melting and solidifying sub-micro copper particles smaller than the micro copper particles by sintering.
  • Submicro copper particles are particles in which a plurality of copper atoms are aggregated or bonded.
  • the particle size of the sub-micro copper particles before melting is 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m. It was
  • the resin is a volatile resin that volatilizes at a temperature below the melting point of the copper constituting the micro copper particles and the copper body.
  • a volatile resin for example, a cellulose resin such as methyl cellulose or ethyl cellulose, an acrylic resin, a butyral resin, an alkyd resin, an epoxy resin, a phenol resin or the like can be used.
  • an acrylic resin having high thermal decomposability. It was
  • the heated portion 101 is heated by the heat generated by the heating element H.
  • the liquid working medium 20 contained in the second wick structure 32 is vaporized. It was
  • the vaporized working medium 20 moves the internal space 10a toward the heat radiating portion 102. At this time, a part of the vaporized working medium 20 comes into contact with the first wick structure 31 to be cooled and condensed.
  • the first wick structure 31 has a larger surface area and higher cooling efficiency than the lower surface of the first metal plate 11. Therefore, by providing the first wick structure 31, the cooling efficiency of the vaporized working medium 20 is improved and condensation is promoted. It was
  • a part of the working medium 20 condensed in the first wick structure 31 is dropped and absorbed in the second wick structure 32. Further, a part of the working medium 20 condensed in the first wick structure 31 moves in the first wick structure 31 and the third wick structure 33 and is absorbed by the second wick structure 32. Further, a part of the working medium 20 condensed in the first wick structure 31 moves along the outer surface of the pillar portion 15 and is absorbed by the second wick structure 32. It was
  • the vaporized working medium 20 that has moved to the heat radiating unit 102 is cooled by the heat radiating unit 102 and condensed.
  • the condensed working medium 20 moves in the second wick structure 32 toward the heated portion 101 due to the capillary phenomenon. Further, the working medium 20 absorbed from the first wick structure 31 to the second wick structure 32 also moves in the second wick structure 32 toward the heated portion 101 due to the capillary phenomenon. It was
  • the heating element H is arranged on the working medium 20 condensed through the second wick structure 32. It can be moved faster by the heated portion 101. Therefore, the heat transport efficiency by the working medium 20 is improved. It was
  • the first wick structure 31 may be made of a mesh material
  • the second wick structure 32 may be made of a porous sintered body. It was
  • One of the first wick structure 31 and the second wick structure 32 may be omitted. By omitting one wick structure, the internal space 10a can be expanded in the Z-axis direction. Further, the housing 10 can be made thinner in the Z-axis direction without narrowing the internal space 10a. It was
  • heat conductive member 10 housing 10a internal space 11 1st metal plate 111 recess 12 2nd metal plate 121 recess 13a 1st side wall 13b 2nd side wall 14 joint part 15 pillar part 1 2nd wick structure 33 3rd wick structure 40 joining member H heating element

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Abstract

内部空間を有する筐体と、ウィック構造体と、作動媒体と、を備える。筐体は、上下方向に対向して配置される第１金属板及び第２金属板と、柱部と、を有する。柱部は、内部空間に配置され、第１金属板及び第２金属板を支持する。作動媒体及びウィック構造体は、内部空間に収容される。第１金属板又は第２金属板の少なくともいずれか一方は、上下方向に凹む凹部を有する。柱部の少なくとも一部が、凹部内に配置され、凹部の内壁と接合される。

Description

熱伝導部材
本発明は、熱伝導部材に関する。
従来の熱伝導部材は、密閉容器と、ウィック構造体と、作動媒体と、を有する。密閉容器は、上壁部及び底壁部との間に内部空間を形成し、支柱を有する。支柱は、上壁部及び底壁部を支持する。ウィック構造体は、筐体の内面に配置される。作動媒体は、筐体に収容される。支柱は、上壁部及び底壁部にろう材を介して接合される（例えば、特許文献１）。
日本国公開公報：特開２００２―６２０７２号公報
しかしながら、上記のような熱伝導部材は、支柱を接合する際にろう材の一部が内部空間に拡がり、内部空間が狭くなる可能性がある。このため、熱伝導部材の熱輸送効率が低下する可能性があった。　
本発明は、熱輸送効率の低下を抑制できる熱伝導部材を提供することを目的とする。
本発明の例示的な熱伝導部材は、内部空間を有する筐体と、ウィック構造体と、作動媒体と、を備える。筐体は、上下方向に対向して配置される第１金属板及び第２金属板と、柱部と、を有する。柱部は、内部空間に配置され、第１金属板及び第２金属板を支持する。作動媒体及びウィック構造体は、内部空間に収容される。第１金属板又は第２金属板の少なくともいずれか一方は、上下方向に凹む凹部を有する。柱部の少なくとも一部が、凹部内に配置され、凹部の内壁と接合される。
本発明によると、熱輸送効率の低下を防止できる熱伝導部材を提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る熱伝導部材の斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る熱伝導部材の模式的な側面断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る熱伝導部材の柱部を拡大して示す模式的な側面断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る熱伝導部材の柱部を拡大して示す模式的な側面断面図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面においては、適宜、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、鉛直方向（すなわち上下方向）を示し、＋Ｚ方向が上側（重力方向の反対側）であり、－Ｚ方向が下側（重力方向）である。Ｚ軸方向は、後述する第１金属板１１と第２金属板１２との対向方向でもある。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向を指し、その一方向および逆方向を、それぞれ＋Ｘ方向および－Ｘ方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の両方向と直交する方向を指し、その一方向および逆方向を、それぞれ＋Ｙ方向および－Ｙ方向とする。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために方向を定義したものであって、本発明に係る熱伝導部材１の製造時および使用時の向きを限定するものではない。また、本願において「平行な方向」とは、例えば本開示における効果を奏する程度に平行である場合を含む。　
また、本明細書において、「焼結」とは、金属の粉末または金属の粉体を含むペーストを、金属の融点よりも低い温度まで加熱して、金属の粒子を焼き固める技術を指す。また、「焼結体」とは、焼結によって得られる物体を指す。　
＜１．熱伝導部材の構成＞



図１は、本発明の例示的な実施形態に係る熱伝導部材１の斜視図であり、図２は、熱伝導部材１の模式的な側面断面図である。図３は、熱伝導部材１の柱部１５を拡大して示す模式的な側面断面図である。熱伝導部材１は、ベーパーチャンバーとも呼ばれ、発熱体Ｈの熱を輸送する。発熱体Ｈとしては、例えば、車両の車輪を駆動するためのトラクションモータに備えられるインバータのパワートランジスタが挙げられる。当該パワートランジスタは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。この場合、熱伝導部材１は、トラクションモータに搭載される。　
熱伝導部材１は、被加熱部１０１と、放熱部１０２と、を備える（図２参照）。被加熱部１０１は、例えば発熱体Ｈと接して配置され、発熱体Ｈが発する熱によって加熱される。放熱部１０２は、被加熱部１０１で加熱された後述の作動媒体２０が有する熱を外部に放出する。また、放熱部１０２には放熱性を向上させるために、放熱フィンやヒートシンク等の熱交換手段（図示せず）が熱的に接続してもよい。　
熱伝導部材１は、筐体１０と、作動媒体２０と、第１ウィック構造体（ウィック構造体）３１と、第２ウィック構造体（ウィック構造体）３２と、第３ウィック構造体３３と、を備える。被加熱部１０１は、筐体１０の一部により形成される。放熱部１０２は、筐体１０の他の一部により形成される。　
＜１－１．筐体の構成＞



筐体１０は、内部空間１０ａを有する。作動媒体２０と、第１ウィック構造体３１と、第２ウィック構造体３２と、第３ウィック構造体３３と、は内部空間１０ａに収容される。筐体１０は対向して配置される第１金属板１１及び第２金属板１２と、柱部１５と、を有する。柱部１５は、内部空間１０ａに配置され、第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する。第１金属板１１及び第２金属板１２は、例えば、銅等の熱伝導性の高い金属から成る。また、銅以外の金属の表面に銅メッキを施して形成されてもよい。銅以外の金属としては、例えばステンレス鋼が考えられる。　
第１金属板１１及び第２金属板１２は、上面視において水平方向に拡がる矩形の板状である。第２金属板１２の下面には発熱体Ｈが接触する。第１金属板１１は、第２金属板１２の上面を覆う。なお、本実施形態の第１金属板１１及び第２金属板１２は、上面視において四角形であるがこの限りではない。例えば、上面視において複数の角を有する多角形、または円形であってもよい。　
第１金属板１１は、周縁から下方に延びる第１側壁部１３ａを有する。第２金属板１２は、周縁から上方に延びる第２側壁部１３ｂを有する。第１側壁部１３ａの下面と第２側壁部１３ｂの上面とが接合部１４で接合される。なお、第２側壁部１３ｂを省いて、第１側壁部１３ａの下面と第２金属板１２の上面とを接合してもよい。または、第１側壁部１３ａを省いて、第２側壁部１３ｂの上面と第１金属板１１の下面とを接合してもよい。　
内部空間１０ａは、第１金属板１１及び第２金属板１２で囲まれる空間に形成される。内部空間１０ａは、密閉空間であり、例えば大気圧よりも気圧が低い減圧状態に維持される。内部空間１０ａが減圧状態であることにより、内部空間１０ａに収容される作動媒体２０が蒸発しやすくなる。作動媒体２０は、例えば水であるが、アルコールなどの他の液体であってもよい。　
接合部１４は、上方視において、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の周囲に位置する。第１側壁部１３ａと第２側壁部１３ｂとの接合方法は、特に限定されない。例えば、ホットプレス、拡散接合、ろう材を用いた接合、などのいずれの接合方法であってもよい。　
なお、接合部１４は、封止部を含んでいてもよい。封止部は、例えば、熱伝導部材１の製造過程において、作動媒体２０を筐体１０内に注入するための注入口を溶接によって封止した箇所である。　
図３に示すように、柱部１５は、第１金属板１１及び第２金属板１２とは別部材であり、銅等の熱伝導性の高い金属から成る。柱部１５は、Ｚ軸方向に延び、柱部１５の上端部及び下端部は、第１金属板１１の下面及び第２金属板１２の上面にそれぞれ接合部材４０を用いて接合される。接合部材４０としては、例えば、ろう材、接着材を用いることができる。　
第１金属板１１の下面（第１ウィック構造体３１の設置面）及び第２金属板１２の上面（第２ウィック構造体３２の設置面）は、Ｚ軸方向（上下方向）に凹む凹部１１１、１２１を有する。すなわち、第１金属板１１又は第２金属板１２の少なくともいずれか一方は、上下方向に凹む凹部１１１、１２１を有する。　
柱部１５の上端部及び下端部は、凹部１１１、１２１内に挿入され、接合部材４０を介して凹部１１１、１２１の内壁に接合される。これにより、柱部１５の少なくとも一部が、凹部１１１、１２１内に配置され、凹部１１１、１２１の内壁と接合される。　
また、凹部１１１、１２１を設けることにより、柱部１５の位置決めが容易になる。また、凹部１１１、１２１内に配置された柱部１５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向により強固に固定される。また、接合部材４０が、内部空間１０ａにはみ出して内部空間１０ａが狭くなることを防止できる。これにより、熱伝導部材１の熱輸送効率の低下を抑制できる。　
凹部１１１の内壁は、周壁部１１１ａ及び天壁部１１１ｂを有する。凹部１２１の内壁は、周壁部１２１ａ及び底壁部１２１ｂを有する。周壁部１１１ａは、第１金属板１１の下面からＺ軸方向上側に延びる。天壁部１１１ｂは、周壁部１１１ａの上端部に配置される。周壁部１２１ａは、第２金属板１２の上面からＺ軸方向下側に延びる。底壁部１２１ｂは、周壁部１２１ａの下端部に配置される。　
本実施形態では、凹部１１１において、接合部材４０の下端は、柱部１５の上端よりもＺ軸方向上側に配置される。また、凹部１２１において、接合部材４０の上端は、柱部１５の下端よりもＺ軸方向下側に配置される。これにより、接合部材４０の使用量を低減して凹部１１１、１２１から接合部材４０が内部空間１０ａにはみ出すことをより防止できる。　
なお、図４に示すように、凹部１１１において、接合部材４０の下端を、柱部１５の上端よりもＺ軸方向下側に配置してもよい。また、凹部１２１において、接合部材４０の上端を、柱部１５の下端よりもＺ軸方向上側に配置してもよい。これにより、柱部１５を凹部１１１、１２１の内壁により強固に接合できる。　
凹部１１１、１２１は、第１ウィック構造体３１又は第２ウィック構造体３２が配置された第１金属板１１及び第２金属板に配置される。これにより、柱部１５を接合する際に、接合部材４０の一部が、第１ウィック構造体３１又は第２ウィック構造体３２に吸収されることを抑制できる。従って、第１ウィック構造体３１又は第２ウィック構造体３２が、接合部材４０を吸収して毛細管力が低下することを抑制できる。従って、熱伝導部材１の熱輸送効率の低下をより抑制できる。なお、接合部材４０が、凹部１１１、１２１からはみ出さず、第１ウィック構造体３１又は第２ウィック構造体３２と離間して配置されることが好ましい。　
また、柱部１５は、接合部材４０による接合以外に溶接又は圧入等により第１金属板１１及び第２金属板１２と接合されてもよい。このとき、柱部１５の端部が、凹部１１１、１２１の内壁に溶接されることが好ましい。また、柱部１５の端部が、凹部１１１、１２１に圧入される場合、第１ウィック構造体３１又は第２ウィック構造体３２に吸収される部材が用いられない。このため、毛細管力が低下することをより抑制できる。　
なお、柱部１５は、第１金属板１１及び第２金属板１２の一方と単一の部材であってもよい。このとき、柱部１５は、第１金属板１１又は第２金属板１２をエッチング又は切削して形成することができる。例えば、第１金属板１１に第１ウィック構造体３１が配置されていない場合、柱部１５は、第２金属板１２と単一の部材で形成し、第１金属板１１と接合部材４０を介して接合することが好ましい。これにより、接合部材４０がウィック構造体に吸収されることを防止できる。　
柱部１５は、例えば、上方視において円形の円柱で構成される。柱部１５は、ＸＹ面内において２次元的に、かつ、規則的に並んで位置する。Ｚ軸方向において柱部１５が、第１金属板１１及び第２金属板１２を支持することにより、筐体１０のＺ軸方向の厚みが一定に保たれる。これにより、筐体１０のＺ軸方向の変形によって内部空間１０ａが、狭くなることを抑制できる。また、柱部１５が、第１金属板１１及び第２金属板１２と接合することにより、筐体１０の内圧が上昇した場合に、内部空間１０ａが、膨張することを抑制できる。　
＜１－２．第１ウィック構造体、第２ウィック構造体、第３ウィック構造体の構成＞



第１ウィック構造体３１、第２ウィック構造体３２及び第３ウィック構造体３３は、多孔質であり、作動媒体２０の流路を形成する空隙部（不図示）を有する。第１ウィック構造体３１は、第１金属板１１の内面に配置されて内部空間１０ａに臨む。第２ウィック構造体３２は、第２金属板１２の内面に配置されて内部空間１０ａに臨む。なお、本明細書において、内部空間１０ａに「臨む」とは、内部空間１０ａと「向かい合う」ことを指す。　
第３ウィック構造体３３は、柱状であり、内部空間１０ａ内に配置され、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２を支持する。第３ウィック構造体３３は、Ｚ軸方向に延び、例えば、上方視において円形の円柱で構成される。また、第３ウィック構造体３３は、ＸＹ面内において２次元的に、かつ、規則的に並んで位置する。第３ウィック構造体３３は、隣り合う柱部１５の中間に配置されることが好ましい。第３ウィック構造体３３を設けることにより、柱部１５を補強して筐体１０のＺ軸方向の変形をより抑制できる。　
また、第１ウィック構造体３１と、第２ウィック構造体３２と、第３ウィック構造体３３と、は、それぞれ多孔質の焼結体で構成され、一体に形成される。　
第２ウィック構造体３２の厚みは、第１ウィック構造体３１の厚みよりもＺ方向に大きい。また、第２ウィック構造体３２は、第１ウィック構造体３１よりも空隙率が高い。これにより、第２ウィック構造体３２の毛細管力が、第１ウィック構造体３１の毛細管力よりも大きくなる。　
ここで、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の全体積に対する空間の体積の割合を、空隙率と呼ぶ。空隙率の単位は％である。空隙率は以下の方法によって求められる。例えば、ウィック構造体３の断面写真から、空間の面積を測定し、空間の面積が全体に占める割合を算出することにより、空隙率を求めることができる。第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の断面の観察においては、被写界深度の深い走査型電子顕微鏡を用いることが好ましい。なお、断面の観察の方法は、金属部分と空間とを容易に判別できる方法であればよく、特に限定されない。　
なお、本実施形態では、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２を多孔質の焼結体で構成しているが、第１ウィック構造体３１又は第２ウィック構造体３２を複数の金属線状部材が編み込まれたメッシュ部材であってもよい。第２ウィック構造体３２をメッシュ材で構成し、第１ウィック構造体３１を多孔質の焼結体で構成することにより、第２ウィック構造体３２の毛細管力を、第１ウィック構造体３１の毛細管力よりも大きく容易に形成することができる。　
第１ウィック構造体３１、第２ウィック構造体３２及び第３ウィック構造体３３は、例えば、以下のように形成される。まず、マイクロ銅粒子、銅体及び樹脂を含む金属粉体を接合前の第１金属板１１の下面及び第２金属板１２の上面に吹き付け塗布する。次に、柱状に成形した金属粉体を挟んで第１金属板１１及び第２金属板１２を接合する。その後、筐体１０を加熱して金属粉体を焼成する。これにより、筐体１０の内部空間１０ａに、第１ウィック構造体３１と、第２ウィック構造体３２と、第３ウィック構造体３３と、を、容易に一体に形成できる。これにより、熱伝導部材１の製造コストを抑制することができる。なお、第１ウィック構造体３１、第２ウィック構造体３２及び第３ウィック構造体３３を別々に焼成した後に、第１金属板１１及び第２金属板１２を接合してもよい。　
なお、本明細書において、「塗布」とは、第１金属板１１の下面及び第２金属板１２に金属粉体を付着させることを指す。吹き付け塗布する方法以外に、金属粉体を直接塗布してもよい。　
マイクロ銅粒子は、複数の銅原子が凝集または結合した粒子である。マイクロ銅粒子の粒径は、１μｍ以上１ｍｍ未満である。マイクロ銅粒子は、例えば多孔質である。　
銅体は、マイクロ銅粒子よりも小さいサブマイクロ銅粒子が焼結により溶融して固まった銅溶融体である。サブマイクロ銅粒子は、複数の銅原子が凝集または結合した粒子である。溶融前のサブマイクロ銅粒子の粒径は、０．１μｍ以上１μｍ未満である。　
樹脂は、マイクロ銅粒子および銅体を構成する銅の融点以下の温度で揮発する揮発性の樹脂である。このような揮発性の樹脂としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロースなどのセルロース樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。これらの中では、熱分解性の高いアクリル樹脂を用いることが好ましい。　
（２．熱伝導部材の動作）



図２において、作動媒体２０が気化して生成される蒸気の流れを熱伝導部材１内の黒矢印で示し、液状の作動媒体２０の流れを熱伝導部材１内の白抜き矢印で示す。　
上記の構成の熱伝導部材では、発熱体Ｈで発生した熱により、被加熱部１０１が加熱される。被加熱部１０１の温度が上昇すると、第２ウィック構造体３２に含まれた液状の作動媒体２０が、気化する。　
気化した作動媒体２０は、内部空間１０ａを放熱部１０２側に移動する。このとき、気化した作動媒体２０の一部は、第１ウィック構造体３１に接触して冷却され、凝縮する。第１ウィック構造体３１は、第１金属板１１の下面よりも表面積が大きく冷却効率が高い。このため、第１ウィック構造体３１を設けることにより、気化した作動媒体２０の冷却効率が向上して凝縮が促進される。　
第１ウィック構造体３１で凝縮した作動媒体２０の一部は、滴下して第２ウィック構造体３２に吸収される。また、第１ウィック構造体３１で凝縮した作動媒体２０の一部は、第１ウィック構造体３１中及び第３ウィック構造体３３中を移動して第２ウィック構造体３２に吸収される。また、第１ウィック構造体３１で凝縮した作動媒体２０の一部は、柱部１５の外面に沿って移動して第２ウィック構造体３２に吸収される。　
放熱部１０２に移動した気化した作動媒体２０は、放熱部１０２で冷却されて凝縮する。凝縮した作動媒体２０は、毛細管現象によって第２ウィック構造体３２中を被加熱部１０１に向かって移動する。また、第１ウィック構造体３１から第２ウィック構造体３２に吸収された作動媒体２０も、毛細管現象によって第２ウィック構造体３２中を被加熱部１０１に向かって移動する。　
このとき、第２ウィック構造体３２の毛細管力は、第１ウィック構造体３１の毛細管力よりも高いため、第２ウィック構造体３２を介して凝縮した作動媒体２０を発熱体Ｈが配置される被加熱部１０１により早く移動させることができる。従って、作動媒体２０による熱輸送効率が向上する。　
上記のように作動媒体２０が状態変化を伴いながら移動することにより、被加熱部１０１側から放熱部１０２側への熱輸送が連続的に行われる。　
＜３．その他＞



以上、本発明の実施形態を説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
例えば、第１ウィック構造体３１をメッシュ材で構成し、第２ウィック構造体３２を多孔質の焼結体で構成してもよい。　
また。第１ウィック構造体３１又は第２ウィック構造体３２の一方を省いてもよい。一方のウィック構造体を省くことにより、内部空間１０ａをＺ軸方向に広げることができる。また、内部空間１０ａを狭めずに筐体１０をＺ軸方向に薄型化できる。　
各種発熱体の冷却に利用することができる。
１　　　熱伝導部材　　１０　　　筐体　　１０ａ　　内部空間　　１１　　　第１金属板　　１１１　　凹部　　１２　　　第２金属板　　１２１　　凹部　　１３ａ　　第１側壁部　　１３ｂ　　第２側壁部　　１４　　　接合部　　１５　　　柱部　　２０　　　作動媒体　　３１　　　第１ウィック構造体　　３２　　　第２ウィック構造体　　３３　　　第３ウィック構造体　　４０　　　接合部材　　　Ｈ　　　発熱体

Claims (6)

  1. 内部空間を有する筐体と



    ウィック構造体と、



    作動媒体と、を備え、



    前記筐体は、



    上下方向に対向して配置される第１金属板及び第２金属板と、



    前記内部空間に配置され、前記第１金属板及び前記第２金属板を支持する柱部と、を有し、



    前記作動媒体及び前記ウィック構造体は、前記内部空間に収容され、



    前記第１金属板又は前記第２金属板の少なくともいずれか一方は、上下方向に凹む凹部を有し、



    前記柱部の少なくとも一部が、前記凹部内に配置され、前記凹部の内壁と接合される、



    熱伝導部材。
  2. 前記凹部は、前記ウィック構造体が配置された前記第１金属板又は前記第２金属板に配置される、請求項１に記載の熱伝導部材。
  3. 前記柱部の端部が、前記凹部の内壁に接合部材を介して接合される、請求項１又は請求項２に記載の熱導電部材。
  4. 前記接合部材が、前記ウィック構造体と離間して配置される、請求項３に記載の熱導電部材。
  5. 前記柱部の少なくとも一部が、前記凹部の内壁に溶接される、請求項１又は請求項２に記載の熱導電部材。
  6. 前記柱部の少なくとも一部が、圧入により前記凹部の内壁と接合される、請求項１又は請求項２に記載の熱導電部材。
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