WO2022230296A1 - 熱拡散デバイス - Google Patents

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WO2022230296A1
WO2022230296A1 PCT/JP2022/005071 JP2022005071W WO2022230296A1 WO 2022230296 A1 WO2022230296 A1 WO 2022230296A1 JP 2022005071 W JP2022005071 W JP 2022005071W WO 2022230296 A1 WO2022230296 A1 WO 2022230296A1
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WO
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wick
capillary structure
housing
wicks
wall surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/005071
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English (en)
French (fr)
Inventor
竜宏 沼本
慶次郎 小島
剛 向井
誠士 森上
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
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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
    • 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
    • F28D15/04—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 with tubes having a capillary structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to heat diffusion devices.
  • the vapor chamber has a structure in which a working medium and a wick that transports the working medium by capillary force are sealed inside the housing.
  • the working medium absorbs heat from the heating element in the evaporating portion that absorbs heat from the heating element, evaporates in the vapor chamber, moves in the vapor chamber, is cooled, and returns to the liquid phase.
  • the working medium that has returned to the liquid phase moves again to the evaporating portion on the heating element side by the capillary force of the wick, and cools the heating element.
  • the vapor chamber can operate independently without external power, and heat can be two-dimensionally diffused at high speed by utilizing the latent heat of vaporization and latent heat of condensation of the working medium.
  • Patent Literature 1 discloses a vapor chamber in which a peripheral fluid passage portion through which the working fluid flows is formed over the entire peripheral edge of the first metal sheet or the second metal sheet.
  • a vapor chamber as shown in each figure of Patent Document 1 has a rectangular shape in plan view, and a heat source is positioned at the center of the rectangle. Therefore, the positional relationship of the wick with respect to the heat source is symmetrical, and the amount of liquid transported by the wick is less likely to be biased according to location.
  • the shape of the vapor chamber and the position where the heat source is arranged in the vapor chamber are various.
  • the heat source may be located outside the center of the rectangle.
  • the vapor chamber may have a non-rectangular shape when viewed from above (hereinafter, also referred to as an irregular shape), and the wicks may not be arranged symmetrically. In such a case, the amount of liquid transported by the wick is uneven depending on the location, resulting in poor heat uniformity.
  • the above problem is not limited to the vapor chamber, but is common to any heat diffusion device capable of diffusing heat with the same configuration as the vapor chamber.
  • a heat diffusion device of the present invention comprises a housing having a first inner wall surface and a second inner wall surface facing each other in a thickness direction, a working medium enclosed in the internal space of the housing, and a and a plurality of wicks arranged, each of the plurality of wicks having a portion in contact with the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing along a direction perpendicular to the thickness direction.
  • a vapor channel is formed in the inner space of the housing, and the inner space of the housing further includes a capillary structure extending between the plurality of wicks.
  • a heat diffusion device that can prevent unevenness in the amount of liquid transported by the wick depending on the location and can improve heat uniformity.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the heat diffusion device of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view schematically showing an example of the vapor chamber according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2A.
  • FIG. 2D is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a top view schematically showing an example of a working medium flow path when one of the wicks is broken.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which one capillary structure spans between two of the three wicks.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which the capillary structure extends in different directions.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which a wick has a bent portion.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which the plane shape of the housing is donut-shaped.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view schematically showing an example in which microchannels have different cross-sectional shapes.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view schematically showing an example in which microchannels have different cross-sectional shapes.
  • FIG. 8C is a cross-sectional view schematically showing an example in which the microchannel has a different cross-sectional shape.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view schematically showing an example in which microchannels have different cross-sectional shapes.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view schematically showing an example in which microchannels
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example in which microchannels are provided on both the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing.
  • FIG. 10A is a perspective view schematically showing an example in which a space sandwiched by additional parts is used as a capillary structure.
  • FIG. 10B is a perspective view schematically showing an example in which a porous body has a capillary structure.
  • FIG. 11A is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which pillars are provided inside the housing.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 11A.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which the wick does not have a liquid phase channel.
  • the heat diffusion device of the present invention will be described below.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention. It should be noted that a combination of two or more of the individual preferred configurations of the invention described below is also the invention.
  • a heat diffusion device of the present invention comprises a housing having a first inner wall surface and a second inner wall surface facing each other in a thickness direction, a working medium enclosed in the internal space of the housing, and a and a plurality of wicks arranged, each of the plurality of wicks having a portion in contact with the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing along a direction perpendicular to the thickness direction.
  • a steam flow path is formed in the internal space of the housing.
  • a vapor chamber will be described below as an example of an embodiment of the heat diffusion device of the present invention.
  • the heat diffusion device of the present invention can also be applied to heat diffusion devices such as heat pipes.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the heat diffusion device of the present invention.
  • the vapor chamber 1 shown in FIG. 1 includes a hollow housing 10 that is hermetically sealed.
  • a heat source HS which is a heating element, is arranged on the outer wall surface of the housing 10 .
  • the heat source HS include electronic components of electronic equipment, such as a central processing unit (CPU).
  • the vapor chamber 1 is planar as a whole. That is, the housing 10 is planar as a whole.
  • the “planar shape” includes a plate shape and a sheet shape, and the dimension in the width direction X (hereinafter referred to as width) and the dimension in the length direction Y (hereinafter referred to as length) are the thickness direction Z
  • width width
  • length dimension in the length direction
  • Z It means a shape that is considerably large with respect to its dimensions (hereafter referred to as thickness or height). For example, it means a shape whose width and length are 10 times or more, preferably 100 times or more, the thickness.
  • the size of the vapor chamber 1, that is, the size of the housing 10 is not particularly limited.
  • the width and length of the vapor chamber 1 can be appropriately set according to the application.
  • the width and length of the vapor chamber 1 are, for example, 5 mm or more and 500 mm or less, 20 mm or more and 300 mm or less, or 50 mm or more and 200 mm or less.
  • the width and length of the vapor chamber 1 may be the same or different.
  • the width and length of the vapor chamber are defined as maximum values in the width direction and the length direction.
  • the housing 10 is preferably composed of a first sheet 11 and a second sheet 12 that face each other and whose outer edges are joined.
  • Materials for the first sheet 11 and the second sheet 12 are not particularly limited as long as they have properties suitable for use as a vapor chamber, such as thermal conductivity, strength, softness, and flexibility.
  • the material that constitutes the first sheet 11 and the second sheet 12 is preferably a metal, such as copper, nickel, aluminum, magnesium, titanium, iron, or an alloy containing them as a main component, and copper is particularly preferable. is.
  • the materials forming the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same or different, but are preferably the same.
  • the housing 10 is composed of the first sheet 11 and the second sheet 12
  • the first sheet 11 and the second sheet 12 are joined together at their outer edges.
  • Such bonding methods are not particularly limited, but laser welding, resistance welding, diffusion bonding, brazing, TIG welding (tungsten-inert gas welding), ultrasonic bonding, or resin sealing can be used, for example.
  • TIG welding tungsten-inert gas welding
  • ultrasonic bonding or resin sealing
  • resin sealing for example.
  • laser welding, resistance welding or brazing can be used.
  • the thicknesses of the first sheet 11 and the second sheet 12 are not particularly limited, but each is preferably 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, still more preferably 40 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the thicknesses of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same or different. Also, the thickness of each sheet of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same over the entire area, or may be thin in part.
  • first sheet 11 and the second sheet 12 are not particularly limited.
  • first sheet 11 may have a flat plate shape with a constant thickness
  • second sheet 12 may have a shape in which the outer edge portion is thicker than the portions other than the outer edge portion.
  • the first sheet 11 may have a flat plate shape with a constant thickness
  • the second sheet 12 may have a constant thickness and a portion other than the outer edge with respect to the outer edge may be convex outward. good.
  • a recess is formed in the outer edge of the housing 10 . Therefore, the concave portion of the outer edge can be used when mounting the vapor chamber. Also, other components can be placed in the recesses of the outer edge.
  • the thickness of the entire vapor chamber 1 is not particularly limited, it is preferably 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the heat spreading device of the present invention further comprises a capillary structure in the inner space of the housing.
  • a capillary structure spans between multiple wicks.
  • the expression that the capillary structure extends between a plurality of wicks includes an embodiment in which the capillary structure is in contact with and connects the plurality of wicks. In addition, it includes an aspect in which the capillary structure extends to the vicinity of the wick but does not touch the wick. Even if the capillary structure is not in contact with the wick, it is possible to transport the liquid-phase working medium from the capillary structure to the wick as long as it extends to the vicinity of the wick. When the capillary structure extends between the plurality of wicks, the capillary structure may be in contact with one of the plurality of wicks and not in contact with the other wick.
  • the capillary structure is a groove provided in at least one of the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing.
  • the planar shape of the housing is rectangular.
  • the housing has an evaporator for evaporating the working medium, and the end of the wick is located in the evaporator.
  • Three wicks are provided and one capillary structure spans between the three wicks.
  • the wicks also each include a first porous body and a second porous body. In each wick, a liquid phase flow path is formed by providing a space between the first porous body and the second porous body along the direction in which the first porous body and the second porous body extend. .
  • the first porous body and the second porous body for example, metal porous membranes, meshes, non-woven fabrics, sintered bodies, and other porous bodies formed by etching or metal working are used.
  • the mesh that is the material of the wick may be composed of, for example, a metal mesh, a resin mesh, or a surface-coated mesh thereof, preferably a copper mesh, a stainless steel (SUS) mesh, or a polyester mesh.
  • the sintered body that is the material of the wick may be composed of, for example, a metal porous sintered body or a ceramic porous sintered body, preferably a porous sintered body of copper or nickel.
  • Other porous bodies used as wick materials may be composed of, for example, metal porous bodies, ceramic porous bodies, resin porous bodies, or the like.
  • a mesh, a nonwoven fabric, and a sintered body are also included in the porous body in this specification.
  • FIG. 2A is a plan view schematically showing an example of the vapor chamber according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view along line AA of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a cross-sectional view along line BB of FIG. 2A
  • FIG. 2D is a cross-sectional view along line CC of FIG. 2A.
  • any plan view of the vapor chamber as shown in FIG. 2A is a schematic diagram showing the internal structure of the vapor chamber, and is a diagram showing through either the first sheet or the second sheet. It can be said that there is.
  • the housing 10 has a first inner wall surface 11a and a second inner wall surface 12a facing each other in the thickness direction Z, as shown in FIGS.
  • the housing 10 is preferably constructed from opposed first and second sheets 11 and 12 joined at their outer edges.
  • the vapor chamber 1 is further arranged between the working medium 20 enclosed in the internal space of the housing 10 and the first inner wall surface 11a and the second inner wall surface 12a of the housing 10. and a wick 30 that
  • the wick 30 includes a first porous body 41 and a second porous body 42 .
  • These porous bodies function as wicks that transport the working medium 20 by capillary force.
  • the first porous body 41 and the second porous body 42 constituting the wick 30 have portions in contact with the first inner wall surface 11a and the second inner wall surface 12a of the housing 10 along the direction perpendicular to the thickness direction. .
  • the thickness of the first porous body 41 and the second porous body 42 that constitute the wick 30 is approximately the same as the thickness of the internal space of the housing.
  • FIGS. 2A and 2B show vapor flow paths 50 through which vapor-phase working medium 20 flows between adjacent wicks 30 .
  • a liquid phase flow path 51 is formed by providing an interval.
  • the liquid-phase channel 51 can be used as a channel through which the liquid-phase working medium 20 flows.
  • the housing 10 is provided with an evaporation portion EP for evaporating the enclosed working medium 20 .
  • a portion of the internal space of the housing 10 that is in the vicinity of the heat source HS and is heated by the heat source HS corresponds to the evaporating section EP.
  • the working medium 20 is not particularly limited as long as it can cause a gas-liquid phase change in the environment inside the housing 10.
  • water, alcohols, CFC alternatives, etc. can be used.
  • the working medium is an aqueous compound, preferably water.
  • the wick 30 extends from one end located in the evaporation part EP to the other end in plan view from the thickness direction Z. As shown in FIG. The other end of the wick is a portion away from the evaporator EP and serves as a condensing portion for condensing the evaporated working medium.
  • a capillary structure 70 extending between a plurality of (three) wicks 30 exists in the internal space of the housing 10 .
  • the presence of the capillary structure 70 allows transport of liquid phase working medium between the wicks 30 .
  • Capillary action transports the liquid-phase working medium from the wet wick, which contains more liquid-phase working medium, to the dry wick, which contains less liquid-phase working medium. Therefore, it is possible to alleviate the unevenness in the content of the working medium among the plurality of wicks, and the unevenness in the amount of liquid transported in each wick is eliminated. As a result, it is possible to prevent the amount of liquid transported by the wick from being uneven depending on the location, and to improve the uniformity of heat in the vapor chamber. Details of the capillary structure are described below.
  • the capillary structure 70 is a liquid channel through which the liquid-phase working medium 20 flows, but is different from the wick 30 . Since the wick 30 contacts both the first inner wall surface 11a and the second inner wall surface 12a, it is configured to divide the steam flow path. On the other hand, the capillary structure 70 is configured so as not to divide the vapor flow path.
  • FIG. 2A Eleven capillary structures 70 are shown in FIG. 2A. Each capillary structure 70 spans between wicks 30a, 30b and 30c.
  • the capillary structure 70 shown in FIG. 2A is formed in a direction (width direction X) perpendicular to the extending direction (length direction Y) of the wick 30 .
  • the capillary structure may be a groove provided in at least one of the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing.
  • 2C and 2D show an example in which the capillary structure 70 is a groove provided in the second inner wall surface 12a of the housing 10.
  • FIG. Such a capillary structure, which is a groove provided on the inner wall surface of the housing, is also called a microchannel in this specification.
  • FIG. 2C shows the shape of the microchannel 70 in the portion where the wick 30 is absent.
  • FIG. 2D shows the shape of the microchannel 70 in the portion overlapping the wick 30 (second porous body 42).
  • the microchannel 70 is a groove formed by recessing the second sheet 12 forming the housing 10 in the thickness direction.
  • Methods for forming grooves in the second sheet 12 include methods such as etching, pressing, and machining, and the methods are not particularly limited.
  • the cross-sectional shape of the microchannel 70 shown in FIGS. 2C and 2D is rectangular, the shape of the microchannel may be other shapes. Examples of other shapes of microchannels will be described later.
  • the depth of the grooves of the microchannel 70 is not particularly limited, it is preferably 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the width of the groove of the microchannel 70 is not particularly limited, but is preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the microchannel is preferably provided on the inner wall surface of the sheet on the side where the heat source HS is not arranged.
  • the heat source HS is arranged on the first sheet 11 side, so the microchannels 70 are preferably provided by forming grooves in the second sheet 12 .
  • FIG. 3 is a top view schematically showing an example of a working medium flow path when one of the wicks is broken.
  • FIG. 3 shows how the wick 30a is damaged at the damage point P. As shown in FIG. In this case, the wick 30a cannot transport the working medium above and below the break point P.
  • a capillary structure 70A is provided on the condensation section side of the breakage point P (upstream side of the working medium flow path), and a capillary structure 70B is provided on the evaporator side of the breakage point P (downstream side of the working medium flow path). ing. Capillary structure 70A and capillary structure 70B span wicks 30a, 30b and 30c respectively.
  • the working medium transported by the wick 30a to the condensation part side of the breakage point P (upstream side of the working medium flow path) is transported from the wick 30a to the wicks 30b and 30c by the capillary structure 70A. Then, the wick 30b and the wick 30c transport the working medium to the evaporator side of the breakage point P (downstream side of the flow path of the working medium). Then, the working medium is transported from the wicks 30b and 30c to the wick 30a by the capillary structure 70B.
  • a plurality of (two) capillary structures form a flow path bypassing the breakage point P, so that the wick 30a where the breakage point P occurs can be used as a wick. That is, even if some of the wicks are damaged, the amount of liquid transported can be prevented from decreasing.
  • capillary structures 70A and 70B closest to the breakage point P have been exemplified and explained as the capillary structures that serve as flow paths that bypass the breakage point P, other capillary structures also have flow paths that bypass the breakage point P. can be used as
  • capillary structure When using a capillary structure as a flow path that bypasses the breakage point, from the viewpoint of utilizing the entire wick having the breakage point, there are multiple capillaries above and below the breakage point (upstream and downstream sides of the working medium flow path). Structures are preferably used to create flow paths around the point of failure and back to the original wick. However, if it is just to avoid the point of breakage, it is not necessary to provide only one capillary structure that reaches another wick on the upstream side of the point of breakage and not provide a flow path to return to the original wick. In that case, since the portion of the original wick having the breakage point on the downstream side of the breakage point is not used, the amount of liquid transported will be reduced by that amount. can be used to transport liquids.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which one capillary structure spans between two of the three wicks.
  • the vapor chamber 2 shown in FIG. 4 has a wick 30a, a wick 30b, and a wick 30c.
  • capillary structures there are a capillary structure 70C extending between the wicks 30a and 30b and a capillary structure 70D extending between the wicks 30b and 30c.
  • the capillary structures 70C and 70D are formed in a direction (width direction X) perpendicular to the extending direction (length direction Y) of the wick.
  • the capillary structures 70C and the capillary structures 70D are alternately arranged along the extending direction of the wick. It can also be said that the capillary structures are arranged in a zigzag arrangement in plan view.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which the capillary structure extends in different directions.
  • the vapor chamber 3 shown in FIG. 5 has a capillary structure 70E extending from the lower left to the upper right of the drawing and a capillary structure 70F extending from the lower right to the upper left of the drawing.
  • the capillary structure 70E From the wick 30a through the wick 30b and reaching the wick 30c, the working medium passing through the capillary structure 70E flows toward the evaporator EP (downstream of the working medium flow path).
  • the capillary structure 70F from the wick 30c to the wick 30b and reaching the wick 30a the working medium passing through the capillary structure 70F flows toward the evaporator EP (downstream of the working medium flow path).
  • the distance to the evaporator EP becomes longer (a detour) by the amount of the capillary structure, compared to the case where the working medium passes only through the wick.
  • the distance to reach the evaporating part EP can be shortened even when passing through the capillary structure. can be done. The shorter the distance for the working medium to reach the evaporator EP, the more the maximum heat transport amount can be improved.
  • the planar shape of the housing is not rectangular but irregular. At least one of the plurality of wicks between which the capillary structure spans has a bent portion where the extension direction is bent.
  • the capillary structures are provided at a plurality of locations, and the capillary structures are provided before and after the bent portion, respectively.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which a wick has a bent portion.
  • the planar shape of the casing 10A is partially stepped.
  • the vapor chamber 4 shown in FIG. 6 has a stepped shape at the lower right portion of the housing 10A.
  • the vapor chamber 4 has a wick 30a, a wick 30d and a wick 30e.
  • the wick 30d and the wick 30e respectively have a bent portion 31d and a bent portion 31e where the extending direction is bent.
  • the vapor chamber 4 has a capillary structure 70G and a capillary structure 70H.
  • Capillary structure 70G and capillary structure 70H span between wicks 30a, 30d and 30e, respectively.
  • a capillary structure 70G and a capillary structure 70H are provided before and after the bent portion 31d and the bent portion 31e, respectively.
  • "Before and after the bend” refers to the positions before and after the flow path through which the working medium flows through the wick having the bend, one position being the upstream side of the working medium flow path and the other position being the working medium flow path. It means downstream.
  • the capillary structure 70G is located on the upstream side of the working medium flow path
  • the capillary structure 70H is located on the downstream side of the working medium flow path.
  • the bent part of the wick is a part where the wick is more likely to be damaged than the parts other than the bent part.
  • the capillary structure is provided at multiple locations
  • the planar shape of the housing is a shape having a space in the plane, that is, a donut shape. At least one of the plurality of wicks between which the capillary structure spans has a bent portion where the extension direction is bent.
  • the capillary structures are provided at a plurality of locations, and the capillary structures are provided before and after the bent portion, respectively.
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which the plane shape of the housing is donut-shaped.
  • the plane shape of the housing 10B is a shape having a space 13 in the plane, that is, a so-called donut shape. Specifically, it is a shape having a quadrilateral space in a quadrilateral plane.
  • the vapor chamber 5 has a wick 30f, a wick 30g, a wick 30h and a wick 30i.
  • the wick 30f, the wick 30g, the wick 30h, and the wick 30i each have a bent portion 31f, a bent portion 31g, a bent portion 31h, and a bent portion 31i, which are portions where the extending direction is bent.
  • the vapor chamber 5 has a capillary structure 70I, a capillary structure 70J, a capillary structure 70K and a capillary structure 70L. These capillary structures are provided before and after the bend. A capillary structure 70I and a capillary structure 70J are provided before and after the bent portion 31f and the bent portion 31g. Capillary structure 70I and capillary structure 70J span between wicks 30f and 30g, respectively.
  • a capillary structure 70K and a capillary structure 70L are provided before and after the bent portion 31h and the bent portion 31i.
  • Capillary structure 70I and capillary structure 70J span between wick 30h and wick 30i, respectively.
  • the capillary structures 70I and 70L are located upstream of the working medium flow path, and the capillary structures 70J and 70K are located downstream of the working medium flow path.
  • the capillary structure is provided before and after the bent portion, as in the fourth embodiment, even if the bent portion of the wick, which is prone to damage, is damaged, the flow path bypasses the damaged point.
  • a capillary structure can be used.
  • the vapor chamber 5 also has a capillary structure 70M extending between the left wick 30g and the right wick 30h.
  • a capillary structure 70M extending between the left wick 30g and the right wick 30h.
  • the capillary structure 70M removes the liquid-phase.
  • the working medium 20 can be transported to wick 30g or wick 30h. As a result, it is possible to improve the usage efficiency of the working medium and improve the maximum amount of heat transport.
  • the cross-sectional shape of microchannels differs from that in the first embodiment.
  • the microchannel 70 has a rectangular cross-sectional shape, but the sixth embodiment exemplifies a microchannel of another shape.
  • 8A, 8B, and 8C are cross-sectional views schematically showing examples in which microchannels have different cross-sectional shapes. These figures show the shape of the microchannel in the portion overlapping with the wick 30 (second porous body 42), as in FIG. 2D.
  • FIG. 8A shows a microchannel 70a having a semicircular cross section.
  • FIG. 8B shows a microchannel 70b having a triangular cross section.
  • FIG. 8C shows a microchannel 70c having a trapezoidal cross section.
  • Each microchannel having such a shape is a groove formed by recessing the second sheet 12 forming the housing 10 in the thickness direction, and all of them act as liquid channels.
  • the depth of the groove in the microchannel having such a shape is the depth measured at the deepest position of the groove.
  • the depth of the groove is the radius of the circle, and in the case of the triangular shape shown in FIG. height).
  • the depth of the groove is the distance between the top and bottom sides.
  • the width of the groove is the width of the portion where the microchannel is exposed.
  • the width of the groove is the diameter of the circle, and in the case of the triangular shape shown in FIG. 8B, the width of the groove is the length of the base.
  • the width of the groove is the length of the lower side.
  • both the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing are provided with microchannels, which are grooves provided in the inner wall surface of the housing.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an example in which microchannels are provided on both the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing. As in FIG. 2D, this figure shows the shape of the microchannel in the portion overlapping with the wick 30 (second porous body 42).
  • FIG. 9 shows an example in which microchannels 70a are provided on both the first inner wall surface 11a and the second inner wall surface 12a of the housing.
  • the microchannel 70a is a microchannel having a semicircular cross section shown in FIG. 8A.
  • the cross-sectional shape of the microchannel provided on the first inner wall surface 11a and the shape of the microchannel provided on the second inner wall surface 12a are the same semicircular shape, but they may be different shapes.
  • the number of microchannels is the same (five), but the number may be different.
  • the width and depth of the microchannel and the spacing between the microchannels are the same in FIG. 9, they may be different.
  • Each microchannel shown in the sixth and seventh embodiments is a groove formed by recessing the first sheet or the second sheet in the thickness direction.
  • Methods for forming grooves in the first sheet or the second sheet include etching, pressing, machining, and the like, and the method is not particularly limited.
  • the eighth embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the capillary structure is not a groove provided on the inner wall surface of the housing.
  • the eighth embodiment exemplifies a form in which the capillary structure is not a groove provided on the inner wall surface of the housing.
  • FIG. 10A is a perspective view schematically showing an example in which a space sandwiched by additional parts is used as a capillary structure.
  • FIG. 10B is a perspective view schematically showing an example in which a porous body has a capillary structure.
  • FIG. 10A shows a form in which a plurality of additional portions 81 of the housing are provided on the first inner wall surface 11 a of the first sheet 11 .
  • a plurality of additional portions 81 extend between wick 30a (first porous body 41 shown in FIG. 10A) and wick 30b (second porous body 42 shown in FIG. 10A).
  • a predetermined space is provided between the adjacent additional portions 81 , and this space becomes the capillary structure 80 .
  • Capillary structure 80 spans between first porous body 41 of wick 30a and second porous body 42 of wick 30b.
  • the capillary structure 80 has such a depth and width that it can function as a liquid channel through which the liquid-phase working medium 20 flows by capillary force.
  • the depth of the space is preferably 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and the width of the space is preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the additional portion 81 can be a portion in which the thickness of the first inner wall surface 11a of the first sheet 11 is increased by an additive method (pattern plating). Alternatively, it may be a portion that is locally increased in thickness by attaching some material to the first inner wall surface 11a of the first sheet 11 .
  • the additional portion formed by the additive method is preferably made of the same material as the housing, and preferably the housing is made of copper and the additional portion is also made of copper. If the additional portion 81 is too thick, the steam flow path will be divided, resulting in a decrease in heat uniformity. Therefore, the thickness of the additional portion 81 is preferably 30% or less of the thickness of the internal space.
  • FIG. 10B shows a mode in which a capillary structure 90 made of a porous body is provided on the first inner wall surface 11a of the first sheet 11.
  • FIG. One end of the capillary structure 90 is in contact with the first porous body 41 of the wick 30a, and the other end is in contact with the second porous body 42 of the wick 30b. That is, the capillary structure 90 spans between the first porous body 41 of the wick 30a and the second porous body 42 of the wick 30b.
  • the capillary structure 90 is made of a porous body, and the same materials as those of the first and second porous bodies that constitute the wick can be used.
  • the thickness of the capillary structure 90 is preferably 30% or less of the thickness of the internal space. Also, the capillary structure 90 is not in contact with both the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing. Therefore, it is distinguished from the first porous body and the second porous body that constitute the wick.
  • FIG. 10B shows one plate-like member as the capillary structure 90, it may have a structure in which a plurality of rod-like members are arranged, and its shape is not particularly limited. Also, the width of the capillary structure 90 is not limited.
  • a fiber bundle in which fibers are linearly bundled may be used as the capillary structure.
  • FIG. 11A is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which pillars are provided inside the housing.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 11A.
  • pillars 11b are provided inside the housing 10C.
  • the pillars 11 b are columns provided at predetermined intervals on the first inner wall surface 11 a of the first sheet 11 and may be integrated with the first sheet 11 . For example, it may be formed by etching the first inner wall surface 11 a of the first sheet 11 .
  • the gap between the first sheet 11 and the second sheet 12 can be maintained at the height of the pillars 11b or more, thereby preventing the internal space from becoming narrow (thin).
  • FIG. 11B shows an example in which a capillary structure 70 is provided on the second inner wall surface 12a of the second sheet 12. As shown in FIG.
  • the formation of the capillary structure and the formation of the pillar can be performed separately, which is advantageous in terms of the process. Forming the capillary structure and the pillars on the same sheet complicates the process.
  • a pillar is formed by etching a copper foil having a thickness similar to that of the internal space to be formed
  • the portion that was not etched can be removed.
  • another capillary structure is to be formed as a groove on the same copper foil, it is necessary to draw a separate groove pattern for the capillary structure so as not to interfere with the arrangement of the pillars. Only the groove portion needs to be etched to a different depth than the etching for forming the pillars. Therefore, the process becomes complicated.
  • pillars are provided on the inner wall surface of the first sheet, but unlike the above embodiment, pillars may be provided on the inner wall surface of the second sheet.
  • the capillary structure is preferably provided on the inner wall surface of the first sheet.
  • the tenth embodiment of the present invention differs from the first embodiment in the form of the wick. Another example of a wick will be described.
  • the wick includes a first porous body and a second porous body, and in each wick, the first porous body and the second porous body are provided between the first porous body and the second porous body.
  • the liquid phase flow paths are formed by providing intervals along the extending direction, the wick may have a form having no liquid phase flow paths.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing an example of a vapor chamber in which the wick does not have a liquid phase channel.
  • vapor chamber 7 shown in FIG. 12 unlike vapor chamber 1 shown in FIG. 2A, wick 130 is a single porous body and does not include first porous body 41 and second porous body . Therefore, in the vapor chamber 7 , the liquid channel 51 is not formed, but the liquid channel is formed by one porous member forming the wick 130 .
  • the wick in each embodiment is not limited to a porous body.
  • a fiber bundle obtained by linearly bundling fibers can be used as the wick.
  • a braided fiber bundle can be used as the fiber bundle.
  • the fibers for example, metal wires such as copper, aluminum, and stainless steel wires, and non-metal wires such as carbon fibers and glass fibers can be used. Among them, a metal wire is preferable because of its high thermal conductivity.
  • a fiber bundle can be obtained by bundling about 200 copper wires with a diameter of about 0.03 mm.
  • the heat diffusion device of the present invention can be mounted on electronic equipment for the purpose of heat dissipation. Therefore, it can be used as an electronic device comprising the heat diffusion device of the present invention and an electronic component attached to the outer wall surface of the housing constituting the heat diffusion device.
  • the heat diffusion device of the present invention operates independently without the need for external power, and utilizes the latent heat of vaporization and latent heat of condensation of the working medium to diffuse heat two-dimensionally and at high speed. Therefore, an electronic device equipped with the heat diffusion device of the present invention can effectively dissipate heat in a limited space inside the electronic device.
  • the electronic component corresponds to the heat source HS shown in FIG.
  • Examples of electronic devices include smartphones, tablet terminals, laptops, game machines, and wearable devices.
  • Electronic parts that are objects to be cooled include, for example, heat generating elements such as central processing units (CPUs), light emitting diodes (LEDs), and power semiconductors.
  • the electronic components are preferably attached to the outer wall surface located on the opposite side of the first inner wall surface of the housing.
  • the housing has an evaporator on the first inner wall surface, and the electronic component is positioned in the evaporator when viewed from the thickness direction.
  • the electronic components may be attached directly to the outer wall surface of the housing, or may be attached via other members such as adhesives, sheets, and tapes with high thermal conductivity.
  • the heat diffusion device of the present invention can be used for a wide range of applications in fields such as personal digital assistants. For example, it can be used to lower the temperature of a heat source such as a CPU and extend the operating time of electronic equipment, and can be used in smartphones, tablet terminals, laptop computers, and the like.

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Abstract

熱拡散デバイスの一実施形態であるベーパーチャンバー１は、厚さ方向に対向する第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａを有する筐体１０と、筐体１０の内部空間に封入された作動媒体２０と、筐体１０の内部空間に配置された複数のウィック３０と、を備え、前記複数のウィック３０の各々は、厚さ方向に垂直な方向に沿い、筐体１０の第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａに接する部分を有し、筐体１０の内部空間には、蒸気流路５０が形成されており、筐体１０の内部空間には、複数のウィック３０の間に渡るキャピラリーストラクチャー７０をさらに備える。

Description

熱拡散デバイス
　本発明は、熱拡散デバイスに関する。
　近年、素子の高集積化及び高性能化による発熱量が増加している。また、製品の小型化が進むことで、発熱密度が増加するため、放熱対策が重要となっている。この状況はスマートフォン及びタブレットなどのモバイル端末の分野において特に顕著である。熱対策部材としては、グラファイトシートなどが用いられることが多いが、その熱輸送量は十分ではないため、様々な熱対策部材の使用が検討されている。中でも、非常に効果的に熱を拡散させることが可能である熱拡散デバイスとして、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバーの使用の検討が進んでいる。
　ベーパーチャンバーは、筐体の内部に、作動媒体と、毛細管力によって作動媒体を輸送するウィックとが封入された構造を有する。上記作動媒体は、発熱素子からの熱を吸収する蒸発部において発熱素子からの熱を吸収してベーパーチャンバー内で蒸発した後、ベーパーチャンバー内を移動し、冷却されて液相に戻る。液相に戻った作動媒体は、ウィックの毛細管力によって再び発熱素子側の蒸発部に移動し、発熱素子を冷却する。これを繰り返すことにより、ベーパーチャンバーは外部動力を有することなく自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。
　特許文献１には、第１金属シート又は第２金属シートの周縁の全周にわたって、作動液が通る周縁液流路部が形成されたベーパーチャンバーが開示されている。
特開２０１９－６６１７５号公報
　特許文献１の各図に示されるようなベーパーチャンバーは、平面視した形状が長方形であり、熱源が長方形の中心に位置している。そのため、熱源に対するウィックの位置関係は対称であり、ウィックによる液体の輸送量には場所による偏りは生じにくい。
　一方、ベーパーチャンバーの形状及びベーパーチャンバーに熱源が配置される位置は様々である。
　平面視した形状が長方形のベーパーチャンバーにおいて熱源が長方形の中心以外に位置する場合はあり得る。また、ベーパーチャンバーを平面視した形状が長方形ではない形状（以下、異形形状ともいう）であり、ウィックが対称に配置されていない場合もあり得る。このような場合、ウィックによる液体の輸送量が場所により偏り、均熱性に劣ることがある。
　また、平面視した形状が長方形であり、熱源が長方形の中心に位置しているような対称性の高いベーパーチャンバーにおいても、ベーパーチャンバーが使用される際の向き（重力の加わる方向に対する向き）によっては、液溜まりが特定の部位に生じてしまうことがある。その結果、ウィックによる液体の輸送量が場所により偏り、均熱性に劣ることがある。
　なお、上記の問題は、ベーパーチャンバーに限らず、ベーパーチャンバーと同様の構成によって熱を拡散することが可能な熱拡散デバイスに共通する問題である。
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ウィックによる液体の輸送量が場所により偏ることを防止し、均熱性を高くすることのできる熱拡散デバイスを提供することを目的とする。
　本発明の熱拡散デバイスは、厚さ方向に対向する第１内壁面及び第２内壁面を有する筐体と、前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、前記筐体の内部空間に配置された複数のウィックと、を備え、前記複数のウィックの各々は、前記厚さ方向に垂直な方向に沿い、前記筐体の前記第１内壁面及び前記第２内壁面に接する部分を有し、前記筐体の内部空間には、蒸気流路が形成されており、前記筐体の内部空間には、前記複数のウィックの間に渡るキャピラリーストラクチャーをさらに備える。
　本発明によれば、ウィックによる液体の輸送量が場所により偏ることを防止し、均熱性を高くすることのできる熱拡散デバイスを提供することができる。
図１は、本発明の熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。 図２Ａは、本発明の第１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図２Ｂは、図２ＡのＡ－Ａ線断面図である。 図２Ｃは、図２ＡのＢ－Ｂ線断面図である。 図２Ｄは、図２ＡのＣ－Ｃ線断面図である。 図３は、ウィックのうちの１本が破損した際の作動媒体の流路の一例を模式的に示す上面図である。 図４は、１つのキャピラリーストラクチャーが３つのウィックのうちの２つの間に渡るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図５は、キャピラリーストラクチャーの延伸方向が異なるベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図６は、ウィックが曲げ部を有するベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図７は、筐体の平面形状がドーナツ形状であるベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図８Ａは、マイクロ流路の断面形状が異なる例を模式的に示す断面図である。 図８Ｂは、マイクロ流路の断面形状が異なる例を模式的に示す断面図である。 図８Ｃは、マイクロ流路の断面形状が異なる例を模式的に示す断面図である。 図９は、マイクロ流路が筐体の第１内壁面及び第２内壁面の両方に設けられた例を模式的に示す断面図である。 図１０Ａは、追加部により挟まれた空間をキャピラリーストラクチャーとする例を模式的に示す斜視図である。 図１０Ｂは、多孔体をキャピラリーストラクチャーとする例を模式的に示す斜視図である。 図１１Ａは、筐体内にピラーが設けられているベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図１１Ｂは、図１１ＡのＤ－Ｄ線断面図である。 図１２は、ウィックが液相流路を有さないベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。
　以下、本発明の熱拡散デバイスについて説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
　本発明の熱拡散デバイスは、厚さ方向に対向する第１内壁面及び第２内壁面を有する筐体と、前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、前記筐体の内部空間に配置された複数のウィックと、を備え、前記複数のウィックの各々は、前記厚さ方向に垂直な方向に沿い、前記筐体の前記第１内壁面及び前記第２内壁面に接する部分を有し、前記筐体の内部空間には、蒸気流路が形成されている。
　以下では、本発明の熱拡散デバイスの一実施形態として、ベーパーチャンバーを例にとって説明する。本発明の熱拡散デバイスは、ヒートパイプ等の熱拡散デバイスにも適用可能である。
　図１は、本発明の熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。
　図１に示すベーパーチャンバー１は、気密状態に密閉された中空の筐体１０を備える。図１に示すように、筐体１０の外壁面には、発熱素子である熱源（ｈｅａｔ　ｓｏｕｒｃｅ）ＨＳが配置される。熱源ＨＳとしては、電子機器の電子部品、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）等が挙げられる。
　ベーパーチャンバー１は、全体として面状である。すなわち、筐体１０は、全体として面状である。ここで、「面状」とは、板状及びシート状を包含し、幅方向Ｘの寸法（以下、幅という）及び長さ方向Ｙの寸法（以下、長さという）が厚さ方向Ｚの寸法（以下、厚さ又は高さという）に対して相当に大きい形状を意味する。例えば、幅及び長さが、厚さの１０倍以上、好ましくは１００倍以上である形状を意味する。
　ベーパーチャンバー１の大きさ、すなわち、筐体１０の大きさは、特に限定されない。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、用途に応じて適宜設定することができる。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、各々、例えば、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下又は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
　ベーパーチャンバーが異形形状であるとき、ベーパーチャンバーの幅及び長さは、幅方向及び長さ方向における最大値として定める。
　筐体１０は、外縁部が接合された対向する第１シート１１及び第２シート１２から構成されることが好ましい。第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、ベーパーチャンバーとして用いるのに適した特性、例えば熱伝導性、強度、柔軟性、可撓性等を有するものであれば、特に限定されない。第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、好ましくは金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、又はそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅である。第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、同じであってもよく、異なっていてもよいが、好ましくは同じである。
　筐体１０が第１シート１１及び第２シート１２から構成される場合、第１シート１１及び第２シート１２は、これらの外縁部において互いに接合される。かかる接合の方法は、特に限定されないが、例えば、レーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、ＴＩＧ溶接（タングステン－不活性ガス溶接）、超音波接合又は樹脂封止を用いることができる。好ましくはレーザー溶接、抵抗溶接又はロウ接を用いることができる。
　第１シート１１及び第２シート１２の厚さは、特に限定されないが、各々、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下である。第１シート１１及び第２シート１２の厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第１シート１１及び第２シート１２の各シートの厚さは、全体にわたって同じであってもよく、一部が薄くてもよい。
　第１シート１１及び第２シート１２の形状は、特に限定されない。例えば、第１シート１１は、厚みが一定の平板形状であり、第２シート１２は、外縁部が外縁部以外の部分よりも厚い形状であってもよい。
　あるいは、第１シート１１は、厚みが一定の平板形状であり、第２シート１２は、厚みが一定で、かつ、外縁部に対して外縁部以外の部分が外側に凸の形状であってもよい。この場合、筐体１０の外縁部に凹みが形成される。そのため、ベーパーチャンバーを搭載する際などに外縁部の凹みを利用することができる。また、外縁部の凹みに他の部品などを配置することができる。
　ベーパーチャンバー１全体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下である。
　本発明の熱拡散デバイスは、筐体の内部空間にキャピラリーストラクチャーをさらに備える。
　キャピラリーストラクチャーは複数のウィックの間に渡る。
　本明細書においてキャピラリーストラクチャーが複数のウィックの間に渡る、ということは、キャピラリーストラクチャーが複数のウィックに接していて複数のウィックを連結する態様を含む。その他に、キャピラリーストラクチャーがウィックの近傍にまで延びているがウィックに接していない態様も含む。
　キャピラリーストラクチャーがウィックに接していなくても、ウィックの近傍にまで延びていれば、キャピラリーストラクチャーからウィックへの液相の作動媒体の輸送は可能である。
　キャピラリーストラクチャーが複数のウィックの間に渡るときに、キャピラリーストラクチャーは、当該複数のウィックのうち一方のウィックに接していて、他方のウィックに接していなくてもよい。
　以下に、本発明の熱拡散デバイスの具体的な実施形態を示す。
　以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。
　以下の説明において、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の熱拡散デバイス」という。
　以下に示す図面は模式的なものであり、その寸法や縦横比の縮尺などは実際の製品とは異なる場合がある。
［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態では、キャピラリーストラクチャーが、筐体の第１内壁面及び第２内壁面の内の少なくとも一方の面に設けられた溝である。
　筐体の平面形状は長方形状である。
　筐体は、作動媒体を蒸発させる蒸発部を有し、ウィックの端部は蒸発部に位置している。
　ウィックが３つ設けられており、１つのキャピラリーストラクチャーが３つのウィックの間に渡る。
　また、ウィックは、各々、第１多孔体及び第２多孔体を含む。各々のウィックにおいて、第１多孔体と第２多孔体との間には、第１多孔体及び第２多孔体が延びる方向に沿って間隔が設けられることにより液相流路が形成されている。
　第１多孔体及び第２多孔体としては、例えば、エッチング加工又は金属加工により形成される金属多孔膜、メッシュ、不織布、焼結体、その他の多孔体などが用いられる。ウィックの材料となるメッシュは、例えば、金属メッシュ、樹脂メッシュ、もしくは表面コートしたそれらのメッシュから構成されるものであってよく、好ましくは銅メッシュ、ステンレス（ＳＵＳ）メッシュ又はポリエステルメッシュから構成される。ウィックの材料となる焼結体は、例えば、金属多孔質焼結体、セラミックス多孔質焼結体から構成されるものであってよく、好ましくは銅又はニッケルの多孔質焼結体から構成される。
　ウィックの材料となるその他の多孔体は、例えば、金属多孔体、セラミックス多孔体、樹脂多孔体から構成されるもの等であってもよい。
　なお、メッシュ、不織布及び焼結体も、本明細書においては多孔体に含まれる。
　図２Ａは、本発明の第１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。図２Ｂは図２ＡのＡ－Ａ線断面図であり、図２Ｃは図２ＡのＢ－Ｂ線断面図であり、図２Ｄは図２ＡのＣ－Ｃ線断面図である。
　本明細書において、図２Ａに示すようなベーパーチャンバーの平面図は、いずれもベーパーチャンバーの内部構造を示す模式図であり、第１シート及び第２シートのいずれかを透過して示した図であるといえる。
　筐体１０は、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、厚さ方向Ｚに対向する第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａを有する。図１において説明したように、筐体１０は、外縁部が接合された対向する第１シート１１及び第２シート１２から構成されることが好ましい。図２Ｂに示すように、ベーパーチャンバー１は、さらに、筐体１０の内部空間に封入される作動媒体２０と、筐体１０の第１内壁面１１ａと第２内壁面１２ａとの間に配置されるウィック３０と、を備える。
　ウィック３０は、第１多孔体４１と第２多孔体４２とを含む。これらの多孔体は、毛細管力によって作動媒体２０を輸送するウィックとして機能する。
　また、ウィック３０を構成する第１多孔体４１及び第２多孔体４２は、厚さ方向に垂直な方向に沿い、筐体１０の第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａに接する部分を有する。これらの多孔体を筐体１０の内部空間に配置することにより、筐体１０の機械的強度を確保しつつ、筐体１０外部からの衝撃を吸収することができる。
　ウィック３０を構成する第１多孔体４１及び第２多孔体４２の厚さは、筐体の内部空間の厚さとほぼ同じである。
　筐体の内部空間には、蒸気流路が形成されている。
　図２Ａ及び図２Ｂには、隣り合うウィック３０の間に、気相の作動媒体２０が流通する蒸気流路５０を示している。
　各々のウィック３０において、第１多孔体４１と第２多孔体４２との間には、第１多孔体４１及び第２多孔体４２が延びる方向（本実施形態では長さ方向Ｙ）に沿って間隔が設けられることにより液相流路５１が形成されている。液相流路５１は、液相の作動媒体２０が流通する流路として利用することができる。第１多孔体４１又は第２多孔体４２を挟んで液相流路と蒸気流路とを交互に配置することにより、熱輸送効率を向上させることができる。
　筐体１０には、図２Ａに示すように、封入した作動媒体２０を蒸発させる蒸発部（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｐｏｒｔｉｏｎ）ＥＰが設定されている。筐体１０の内部空間のうち、熱源ＨＳの近傍であって熱源ＨＳによって加熱される部分が、蒸発部ＥＰに相当する。
　作動媒体２０は、筐体１０内の環境下において気－液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、例えば、水、アルコール類、代替フロン等を用いることができる。例えば、作動媒体は水性化合物であり、好ましくは水である。
　ウィック３０は、図２Ａに示すように、厚さ方向Ｚからの平面視で、蒸発部ＥＰに位置する一方の端部から他方の端部まで延びている。ウィックの他方の端部は蒸発部ＥＰから離れた部分であり、蒸発した作動媒体を凝縮させる凝縮部となる。
　ウィック３０は、長さ方向Ｙに沿って３本が並んで延びている。筐体１０の内部空間には、複数（３本）のウィック３０の間に渡るキャピラリーストラクチャー７０が存在している。
　キャピラリーストラクチャー７０が存在することにより、ウィック３０の間で液相の作動媒体を輸送することができる。
　毛細管現象により、液相の作動媒体を多く含む湿ったウィックから、液相の作動媒体を含む量が少ない乾いたウィックに向かって液相の作動媒体が輸送される。そのため、複数のウィック間の作動媒体の含有量の偏りを緩和することができ、各ウィックにおける液輸送量の偏りが解消される。
　その結果、ウィックによる液体の輸送量が場所により偏ることを防止し、ベーパーチャンバーの均熱性を高くすることができる。
　以下に、キャピラリーストラクチャーの詳細について説明する。
　キャピラリーストラクチャー７０は、液相の作動媒体２０が流通する液体流路であるが、ウィック３０とは異なる。ウィック３０は第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａの両方に接するため、蒸気流路を分断する構成である。一方、キャピラリーストラクチャー７０は蒸気流路を分断しない構成である。
　図２Ａには、キャピラリーストラクチャー７０を１１本示している。
　各キャピラリーストラクチャー７０は、ウィック３０ａ、ウィック３０ｂ、ウィック３０ｃの間に渡る。
　図２Ａに示すキャピラリーストラクチャー７０は、ウィック３０の延伸方向（長さ方向Ｙ）と垂直な方向（幅方向Ｘ）に形成されている。
　キャピラリーストラクチャーは、筐体の第１内壁面及び第２内壁面の内の少なくとも一方の面に設けられた溝であってもよい。
　図２Ｃ及び図２Ｄには、キャピラリーストラクチャー７０が筐体１０の第２内壁面１２ａに設けられた溝である例を示している。
　このような、筐体の内壁面に設けられた溝であるキャピラリーストラクチャーを、本明細書ではマイクロ流路とも呼ぶ。
　図２Ｃにはウィック３０が無い部分におけるマイクロ流路７０の形状を示している。
　図２Ｄにはウィック３０（第２多孔体４２）と重なる部分におけるマイクロ流路７０の形状を示している。
　マイクロ流路７０は、筐体１０を構成する第２シート１２を厚さ方向に凹ませることによって形成された溝である。第２シート１２に溝を形成する方法としては、エッチング、プレス、機械加工等の方法が挙げられ、その方法は特に限定されるものではない。
　図２Ｃ及び図２Ｄに示すマイクロ流路７０の断面形状は長方形であるが、マイクロ流路の形状は他の形状であってもよい。マイクロ流路が他の形状である場合の例については後述する。
　マイクロ流路７０の溝の深さは、特に限定されるものではないが、１０μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。
　また、マイクロ流路７０の溝の幅は、特に限定されるものではないが、３０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
　また、マイクロ流路７０となる溝は複数設けられていることが好ましい。
　マイクロ流路は、熱源ＨＳが配置されない側のシートの内壁面に設けることが好ましい。図１に示すベーパーチャンバー１では、熱源ＨＳは第１シート１１の側に配置されるので、マイクロ流路７０は第２シート１２に溝を形成することにより設けることが好ましい。
　また、複数のウィックの間に渡るキャピラリーストラクチャーを設けることにより、ウィックの一部が破損した際の熱輸送量の低下を防止することができる。この効果について図面を用いて説明する。
　図３は、ウィックのうちの１本が破損した際の作動媒体の流路の一例を模式的に示す上面図である。
　図３には、破損地点Ｐにおいてウィック３０ａが破損した様子を示している。この場合、ウィック３０ａは、破損地点Ｐの上下において作動媒体の輸送をすることができない。
　破損地点Ｐの凝縮部側（作動媒体の流路の上流側）にはキャピラリーストラクチャー７０Ａが設けられ、破損地点Ｐの蒸発部側（作動媒体の流路の下流側）にキャピラリーストラクチャー７０Ｂが設けられている。キャピラリーストラクチャー７０Ａ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｂはそれぞれウィック３０ａ、ウィック３０ｂ及びウィック３０ｃに渡る。
　ウィック３０ａによって破損地点Ｐの凝縮部側（作動媒体の流路の上流側）まで輸送される作動媒体は、ウィック３０ａからキャピラリーストラクチャー７０Ａによりウィック３０ｂ及びウィック３０ｃに輸送される。そして、ウィック３０ｂ及びウィック３０ｃによって、破損地点Ｐの蒸発部側（作動媒体の流路の下流側）にまで作動媒体が輸送される。そして、ウィック３０ｂ及びウィック３０ｃからキャピラリーストラクチャー７０Ｂにより作動媒体がウィック３０ａに輸送される。
　このように、複数（２つ）のキャピラリーストラクチャーによって破損地点Ｐを迂回する流路が形成されるので、破損地点Ｐが生じたウィック３０ａをウィックとして利用することができる。
　すなわち、一部のウィックに破損が生じた場合においても、液体の輸送量が低下しないようにすることができる。
　なお、破損地点Ｐを迂回する流路となるキャピラリーストラクチャーとして破損地点Ｐに最も近いキャピラリーストラクチャー７０Ａとキャピラリーストラクチャー７０Ｂを例示して説明をしたが、その他のキャピラリーストラクチャーも破損地点Ｐを迂回する流路として利用することができる。
　破損地点を迂回する流路としてキャピラリーストラクチャーを使用する場合、破損地点を有するウィックの全体を活用する観点からは、破損地点の上下（作動媒体の流路の上流側及び下流側）に複数のキャピラリーストラクチャーを使用して、破損地点を回避して元のウィックに戻るような流路を形成することが好ましい。ただ、破損地点を回避するだけであれば、破損地点の上流側で他のウィックに到達するキャピラリーストラクチャーを１本だけ設けておき、元のウィックに戻す流路を設けなくてもよい。その場合は、破損地点を有する元のウィックにおいて破損地点の下流側の部分を利用しないことになるので液体の輸送量はその分だけ低下することになるが、破損地点の上流側の部分のウィックを液体を輸送するために利用することができる。
［第２実施形態］
　本発明の第２実施形態では、ウィックが３つ設けられており、１つのキャピラリーストラクチャーが３つのウィックのうちの２つに渡る。
　すなわち、キャピラリーストラクチャーごとに、異なる複数のウィックの間に渡る。
　図４は、１つのキャピラリーストラクチャーが３つのウィックのうちの２つの間に渡るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。
　図４に示すベーパーチャンバー２は、ウィック３０ａ、ウィック３０ｂ、ウィック３０ｃを有している。
　キャピラリーストラクチャーとして、ウィック３０ａとウィック３０ｂの間に渡るキャピラリーストラクチャー７０Ｃと、ウィック３０ｂとウィック３０ｃの間に渡るキャピラリーストラクチャー７０Ｄとが存在する。
　キャピラリーストラクチャー７０Ｃ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｄはウィックの延伸方向（長さ方向Ｙ）と垂直な方向（幅方向Ｘ）に形成されている。
　キャピラリーストラクチャー７０Ｃ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｄは、ウィックの延伸方向に沿って交互に配置されている。平面視においてキャピラリーストラクチャーが千鳥配置で配置されているともいえる。
　このようなキャピラリーストラクチャーを使用することにより、ウィックによる液体の輸送量が場所により偏ることを防止し、ベーパーチャンバーの均熱性を高くすることができる。また、ウィックの一部が破損した際の熱輸送量の低下を防止することができる。
［第３実施形態］
　本発明の第３実施形態では、キャピラリーストラクチャーの延伸方向は、ウィックの延伸方向と垂直な方向から傾いた方向となっている。
　図５は、キャピラリーストラクチャーの延伸方向が異なるベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。
　図５に示すベーパーチャンバー３には、図面の左下から右上に延びるキャピラリーストラクチャー７０Ｅと、図面の右下から左上に延びるキャピラリーストラクチャー７０Ｆが存在する。
　ウィック３０ａからウィック３０ｂを通り、ウィック３０ｃに達するキャピラリーストラクチャー７０Ｅを見ると、キャピラリーストラクチャー７０Ｅを通る作動媒体は蒸発部ＥＰ（作動媒体の流路の下流側）に向かうように流れる。また、ウィック３０ｃからウィック３０ｂを通り、ウィック３０ａに達するキャピラリーストラクチャー７０Ｆを見ると、キャピラリーストラクチャー７０Ｆを通る作動媒体は蒸発部ＥＰ（作動媒体の流路の下流側）に向かうように流れる。
　作動媒体がキャピラリーストラクチャーを通る場合、作動媒体がウィックだけを通る場合と比べてキャピラリーストラクチャーを通る分だけ蒸発部ＥＰまでの距離が長くなる（遠回りになる）。
　ここで、キャピラリーストラクチャーの延伸方向を、ウィックの延伸方向と垂直な方向から傾いた方向にすることにより、キャピラリーストラクチャーを通る場合であっても、蒸発部ＥＰに到達するまでの距離を短くすることができる。
　作動媒体が蒸発部ＥＰまでに到達するまでの距離が短いほど、最大熱輸送量を向上させることができる。
［第４実施形態］
　本発明の第４実施形態では、筐体の平面形状が第１実施形態と異なり、長方形ではない異形形状である。
　キャピラリーストラクチャーがその間に渡る複数のウィックのうち少なくとも１つが、その延伸方向が曲がる部分である曲げ部を有している。
　キャピラリーストラクチャーは複数箇所に設けられており、曲げ部の前後にキャピラリーストラクチャーがそれぞれ設けられている。
　図６は、ウィックが曲げ部を有するベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。
　図６に示すベーパーチャンバー４は、筐体１０Ａの平面形状が、その一部において階段状となっている。図６に示すベーパーチャンバー４では筐体１０Ａの右下部分において階段状となっている。
　ベーパーチャンバー４は、ウィック３０ａ、ウィック３０ｄ及びウィック３０ｅを有している。
　ウィック３０ｄ及びウィック３０ｅは、それぞれ、その延伸方向が曲がる部分である曲げ部３１ｄ及び曲げ部３１ｅを有している。
　ベーパーチャンバー４は、キャピラリーストラクチャー７０Ｇ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｈを有している。
　キャピラリーストラクチャー７０Ｇ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｈはそれぞれウィック３０ａ、ウィック３０ｄ及びウィック３０ｅの間に渡る。
　曲げ部３１ｄ及び曲げ部３１ｅに対して、キャピラリーストラクチャー７０Ｇ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｈはそれぞれ曲げ部の前後に設けられている。
　「曲げ部の前後」は、曲げ部を有するウィックを作動媒体が流れる流路の前後の位置であり、一方の位置が作動媒体の流路の上流側、他方の位置が作動媒体の流路の下流側であることを意味する。
　図６では、キャピラリーストラクチャー７０Ｇが作動媒体の流路の上流側に位置しており、キャピラリーストラクチャー７０Ｈが作動媒体の流路の下流側に位置している。
　ウィックの曲げ部は、曲げ部以外の場所と比較して、ウィックに破損が生じやすい部位である。ウィックの曲げ部の前後にキャピラリーストラクチャーが設けられることによって、ウィックに破損が生じた場合であっても、破損地点を迂回する流路としてキャピラリーストラクチャーを使用することができる。そのため、ウィックに破損が生じやすい曲げ部の前後にキャピラリーストラクチャーを設けておくことが有効である。
　なお、「キャピラリーストラクチャーが複数箇所に設けられている」ということにつき、近接した場所に複数本のキャピラリーストラクチャーがまとまっている場合は複数箇所に設けられているとはみなさない。
　少なくとも、曲げ部の前後でキャピラリーストラクチャーがそれぞれ設けられている必要がある。
［第５実施形態］
　本発明の第５実施形態では、筐体の平面形状が第１実施形態と異なり、平面の中に空間を有する形状、いわゆるドーナツ形状となっている。
　キャピラリーストラクチャーがその間に渡る複数のウィックのうち少なくとも１つが、その延伸方向が曲がる部分である曲げ部を有している。
　キャピラリーストラクチャーは複数箇所に設けられており、曲げ部の前後にキャピラリーストラクチャーがそれぞれ設けられている。
　図７は、筐体の平面形状がドーナツ形状であるベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。
　図７に示すベーパーチャンバー５は、筐体１０Ｂの平面形状が、平面の中に空間１３を有する形状、いわゆるドーナツ形状となっている。具体的には、四角形の平面の中に四角形の空間を有する形状である。
　ベーパーチャンバー５は、ウィック３０ｆ、ウィック３０ｇ、ウィック３０ｈ及びウィック３０ｉを有している。
　ウィック３０ｆ、ウィック３０ｇ、ウィック３０ｈ及びウィック３０ｉは、それぞれ、その延伸方向が曲がる部分である曲げ部３１ｆ、曲げ部３１ｇ、曲げ部３１ｈ及び曲げ部３１ｉを有している。
　ベーパーチャンバー５は、キャピラリーストラクチャー７０Ｉ、キャピラリーストラクチャー７０Ｊ、キャピラリーストラクチャー７０Ｋ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｌを有している。
　これらのキャピラリーストラクチャーは、曲げ部の前後に設けられている。
　曲げ部３１ｆ及び曲げ部３１ｇの前後には、キャピラリーストラクチャー７０Ｉ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｊが設けられている。
　キャピラリーストラクチャー７０Ｉ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｊはそれぞれウィック３０ｆとウィック３０ｇの間に渡る。
　曲げ部３１ｈ及び曲げ部３１ｉの前後には、キャピラリーストラクチャー７０Ｋ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｌが設けられている。
　キャピラリーストラクチャー７０Ｉ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｊはそれぞれウィック３０ｈとウィック３０ｉの間に渡る。
　図７では、キャピラリーストラクチャー７０Ｉ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｌが作動媒体の流路の上流側に位置しており、キャピラリーストラクチャー７０Ｊ及びキャピラリーストラクチャー７０Ｋが作動媒体の流路の下流側に位置している。
　曲げ部の前後にキャピラリーストラクチャーが設けられていることにより、第４実施形態と同様に、破損が生じやすいウィックの曲げ部に破損が生じた場合であっても、破損地点を迂回する流路としてキャピラリーストラクチャーを使用することができる。
　また、ベーパーチャンバー５は、左側のウィック３０ｇと右側のウィック３０ｈの間に渡るキャピラリーストラクチャー７０Ｍを有している。
　例えば、液相の作動媒体の偏りにより、左側のウィックでの液輸送量が多く、右側のウィックでの液輸送量が少なくなっていて、右側のウィックの液輸送能力が余剰になっているとする。このときに左側のウィックと右側のウィックの間に渡るキャピラリーストラクチャーを設けておくと、左側のウィックから右側のウィックに作動媒体を輸送して、ウィック間の作動媒体の含有量の偏りを緩和することができる。
　また、ウィックが設けられていない部分である、空間１３を構成する四角形の辺６１の付近に液相の作動媒体２０が溜まっている液溜まりが生じた際には、キャピラリーストラクチャー７０Ｍにより液相の作動媒体２０をウィック３０ｇ又はウィック３０ｈまで輸送することができる。これにより、作動媒体の使用効率を向上させて、最大熱輸送量を向上することができる。
［第６実施形態］
　本発明の第６実施形態では、筐体の内壁面に設けられた溝であるマイクロ流路の断面形状が第１実施形態と異なる。
　第１実施形態では、マイクロ流路７０の断面形状は長方形であったが、第６実施形態としては他の形状のマイクロ流路を例示する。
　図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、マイクロ流路の断面形状が異なる例を模式的に示す断面図である。これらの図では、図２Ｄと同じく、ウィック３０（第２多孔体４２）と重なる部分におけるマイクロ流路の形状を示している。
　図８Ａには、断面が半円形状のマイクロ流路７０ａを示している。
　図８Ｂには、断面が三角形状のマイクロ流路７０ｂを示している。
　図８Ｃには、断面が台形状のマイクロ流路７０ｃを示している。
　このような形状の各マイクロ流路は、筐体１０を構成する第２シート１２を厚さ方向に凹ませることによって形成された溝であり、いずれも液体流路として作用する。
　このような形状のマイクロ流路における溝の深さは、溝の深さが最も深くなる位置で計測した深さとする。図８Ａに示す半円形状であれば溝の深さは円の半径であり、図８Ｂに示す三角形状であれば溝の深さは上の頂点から下に引いた垂線の長さ（三角形の高さ）である。図８Ｃに示す台形状であれば溝の深さは上辺と下辺の間の距離である。
　また、溝の幅は、マイクロ流路が露出する部分の幅とする。図８Ａに示す半円形状であれば溝の幅は円の直径であり、図８Ｂに示す三角形状であれば溝の幅は底辺の長さである。図８Ｃに示す台形状であれば溝の幅は下辺の長さである。
［第７実施形態］
　本発明の第６実施形態では、筐体の第１内壁面及び第２内壁面の両方に、筐体の内壁面に設けられた溝であるマイクロ流路が設けられている。
　図９は、マイクロ流路が筐体の第１内壁面及び第２内壁面の両方に設けられた例を模式的に示す断面図である。この図では、図２Ｄと同じく、ウィック３０（第２多孔体４２）と重なる部分におけるマイクロ流路の形状を示している。
　図９には、筐体の第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａの両方にマイクロ流路７０ａが設けられた例を示している。マイクロ流路７０ａは図８Ａに示した断面が半円形状のマイクロ流路である。
　図９では、第１内壁面１１ａに設けられたマイクロ流路の断面形状と第２内壁面１２ａに設けられたマイクロ流路の形状は同じ半円形状であるが、異なる形状であってもよい。また、マイクロ流路の数も同じ（５本）としているが、数が異なっていてもよい。さらに、マイクロ流路の幅や深さ、複数のマイクロ流路間の間隔についても、図９では同じとしているが、それぞれが異なっていてもよい。
　第６実施形態及び第７実施形態に示す各マイクロ流路は、いずれも第１シート又は第２シートを厚さ方向に凹ませることによって形成された溝である。第１シート又は第２シートに溝を形成する方法としては、エッチング、プレス、機械加工等の方法が挙げられ、その方法は特に限定されるものではない。
［第８実施形態］
　本発明の第８実施形態では、キャピラリーストラクチャーが、筐体の内壁面に設けられた溝ではない形態である点で第１実施形態と異なる。
　第８実施形態ではキャピラリーストラクチャーが筐体の内壁面に設けられた溝ではない形態について例示する。
　図１０Ａは、追加部により挟まれた空間をキャピラリーストラクチャーとする例を模式的に示す斜視図である。図１０Ｂは、多孔体をキャピラリーストラクチャーとする例を模式的に示す斜視図である。
　図１０Ａには、第１シート１１の第１内壁面１１ａの上に筐体の追加部８１を複数箇所設けた形態を示している。複数本の追加部８１がウィック３０ａ（図１０Ａには第１多孔体４１を示す）とウィック３０ｂ（図１０Ａには第２多孔体４２を示す）の間で延びている。隣接する追加部８１の間には所定の空間が設けられており、この空間がキャピラリーストラクチャー８０となる。
　キャピラリーストラクチャー８０はウィック３０ａの第１多孔体４１とウィック３０ｂの第２多孔体４２の間に渡る。
　キャピラリーストラクチャー８０は毛細管力により液相の作動媒体２０を流通させる液体流路として機能できる程度の深さ及び幅を有している。
　その空間の深さは５μｍ以上、５０μｍ以下とすることが好ましく、その空間の幅は５μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。
　追加部８１は、第１シート１１の第１内壁面１１ａに対して、アディティブ法（パターンめっき）によりその厚みを厚くした部分とすることができる。また、第１シート１１の第１内壁面１１ａに対して何かの材料を貼り付けることで局所的に厚さを増した部分であってもよい。アディティブ法により形成される追加部は筐体と同じ材質であることが好ましく、筐体が銅であって追加部も銅であることが好ましい。
　追加部８１が厚すぎると蒸気流路を分断してしまうために均熱性が低下する。そのため、追加部８１の厚さは内部空間の厚さの３０％以下とすることが好ましい。
　図１０Ｂには、第１シート１１の第１内壁面１１ａの上に多孔体からなるキャピラリーストラクチャー９０を設けた形態を示している。
　キャピラリーストラクチャー９０はその一端がウィック３０ａの第１多孔体４１に接しており、その他端がウィック３０ｂの第２多孔体４２に接している。すなわち、キャピラリーストラクチャー９０はウィック３０ａの第１多孔体４１とウィック３０ｂの第２多孔体４２の間に渡る。
　キャピラリーストラクチャー９０は多孔体からなり、ウィックを構成する第１多孔体及び第２多孔体と同様の材料を使用することができる。
　キャピラリーストラクチャー９０が厚すぎると蒸気流路を分断してしまうために均熱性が低下する。そのため、キャピラリーストラクチャー９０の厚さは内部空間の厚さの３０％以下とすることが好ましい。
　また、キャピラリーストラクチャー９０は、筐体の第１内壁面及び第２内壁面の両方に接してはいない。そのため、ウィックを構成する第１多孔体及び第２多孔体とは区別される。
　図１０Ｂには、キャピラリーストラクチャー９０としてひとつの板状の部材を示しているが、棒状の部材を複数本並べたような構成であってもよく、その形状は特に限定されるものではない。
　また、キャピラリーストラクチャー９０の幅は限定されない。
　また、多孔体からなるキャピラリーストラクチャー９０に代えて、繊維を線状に束ねた繊維束をキャピラリーストラクチャーとして使用してもよい。
［第９実施形態］
　本発明の第９実施形態では、筐体の内部空間内に、筐体の形状を維持するためのピラーが設けられている。ピラーが設けられている場合のキャピラリーストラクチャーの位置について説明する。
　図１１Ａは、筐体内にピラーが設けられているベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。
　図１１Ｂは図１１ＡのＤ－Ｄ線断面図である。
　図１１Ａに示すベーパーチャンバー６では、筐体１０Ｃ内にピラー１１ｂが多数設けられている。ピラー１１ｂは第１シート１１の第１内壁面１１ａに所定の間隔で設けられた柱であり、第１シート１１と一体であってもよい。例えば、第１シート１１の第１内壁面１１ａをエッチング加工することにより形成されていてもよい。
　ピラー１１ｂを設けることによって第１シート１１と第２シート１２の間隔をピラー１１ｂの高さ以上に維持することができ、内部空間が狭く（薄く）なってしまうことが防止される。
　筐体の内部空間内にピラーが設けられる場合に、キャピラリーストラクチャーはピラーが設けられていない側の内壁面に設けることが好ましい。
　図１１Ｂには、第２シート１２の第２内壁面１２ａにキャピラリーストラクチャー７０を設けた例を示している。
　キャピラリーストラクチャーを、ピラーが設けられていないシートの内壁面に設けるようにすると、キャピラリーストラクチャーの形成とピラーの形成をそれぞれ分けて行うことができ、工程上のメリットがある。同じシートにキャピラリーストラクチャーとピラーを形成するようにすると工程が複雑になってしまう。
　例えば、形成する内部空間と同程度の厚さを有する銅箔をエッチングしてピラーを形成する場合に、ピラーとなる部分をエッチングしないようにして他の部分をエッチングすれば、エッチングされなかった部分にピラーを形成できる。このとき、同じ銅箔に対してさらにキャピラリーストラクチャーを溝として形成しようとすると、ピラーの配置と干渉しないように、別にキャピラリーストラクチャーとなる溝のパターンを描く必要がある。
　そして、その溝の部分だけは、ピラーを形成するためのエッチングとは別に異なる深さでのエッチング処理を行う必要がある。そのため、工程が複雑になってしまう。
　なお、図１１Ａに示す形態では、第１シートの内壁面にピラーを設けているが、上記形態とは異なり、第２シートの内壁面にピラーを設けていてもよい。この場合、キャピラリーストラクチャーは第１シートの内壁面に設けられることが好ましい。
［第１０実施形態］
　本発明の第１０実施形態では、ウィックの形態が第１実施形態と異なる。ウィックの他の例について説明する。
　第１実施形態では、ウィックが第１多孔体及び第２多孔体を含み、各々のウィックにおいて、第１多孔体と第２多孔体との間には、第１多孔体及び第２多孔体が延びる方向に沿って間隔が設けられることにより液相流路が形成されていたが、ウィックが液相流路を有さない形態であってもよい。
　図１２は、ウィックが液相流路を有さないベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。
　図１２に示すベーパーチャンバー７では、図２Ａに示すベーパーチャンバー１と異なり、ウィック１３０は、１本の多孔体であり、第１多孔体４１と第２多孔体４２とを含まない。そのため、ベーパーチャンバー７では、液相流路５１は形成されないが、ウィック１３０を構成する１本の多孔体によって液体流路が形成される。
　また、これまで説明した各実施形態ではウィックが多孔体である例について説明したが、各実施形態においてウィックは多孔体に限定されるものではない。ウィックとして、多孔体の他には、繊維を線状に束ねた繊維束を使用することができる。
　繊維束としては、編み込み状の繊維束を使用することができる。
　繊維としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属線や、カーボン繊維、ガラス繊維などの非金属線を用いることができる。中でも、金属線は、熱伝導率が高いため好ましい。例えば、直径が０．０３ｍｍ程度の銅線を２００本程度束ねることで繊維束とすることができる。
［熱拡散デバイスを備える電子機器］
　本発明の熱拡散デバイスは、放熱を目的として電子機器に搭載され得る。したがって、本発明の熱拡散デバイスと、上記熱拡散デバイスを構成する筐体の外壁面に取り付けられた電子部品と、を備える電子機器として使用することができる。
　本発明の熱拡散デバイスは上記のとおり、外部動力を必要とせず自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。そのため、本発明の熱拡散デバイスを備える電子機器により、電子機器内部の限られたスペースにおいて、放熱を効果的に実現することができる。
　電子部品は、図１に示す熱源ＨＳに相当する。
　電子機器としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、ゲーム機器、ウェアラブルデバイス等が挙げられる。また、冷却すべき対象物である電子部品としては、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、パワー半導体等の発熱素子が挙げられる。
　電子機器において、電子部品は、筐体の第１内壁面の反対側に位置する外壁面に取り付けられることが好ましい。この場合、筐体は、第１内壁面に蒸発部を有し、厚さ方向からの平面視で、電子部品は、蒸発部に位置する。
　電子部品は、筐体の外壁面に直接取り付けられてもよく、あるいは、熱伝導性の高い粘着剤、シート、テープ等の他の部材を介して取り付けられてもよい。
　本発明の熱拡散デバイスは、携帯情報端末等の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、ＣＰＵ等の熱源の温度を下げ、電子機器の使用時間を延ばすために使用することができ、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等に使用することができる。
　１、２、３、４、５、６、７　ベーパーチャンバー
　１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ　筐体
　１１　第１シート
　１１ａ　第１内壁面
　１１ｂ　ピラー
　１２　第２シート
　１２ａ　第２内壁面
　１３　空間
　２０　作動媒体
　３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、１３０　ウィック
　３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ　曲げ部
　４１　第１多孔体
　４２　第２多孔体
　５０　蒸気流路
　５１　液相流路
　６１　空間を構成する四角形の辺
　７０、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ　キャピラリーストラクチャー（マイクロ流路）
　７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、７０Ｅ、７０Ｆ、７０Ｇ、７０Ｈ、７０Ｉ、７０Ｊ、７０Ｋ、７０Ｌ、７０Ｍ　キャピラリーストラクチャー
　８０　キャピラリーストラクチャー（空間）
　８１　追加部
　９０　キャピラリーストラクチャー（多孔体）
　ＨＳ　熱源
　ＥＰ　蒸発部
 

Claims (8)

  1. 　厚さ方向に対向する第１内壁面及び第２内壁面を有する筐体と、
    　前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    　前記筐体の内部空間に配置された複数のウィックと、を備え、
    　前記複数のウィックの各々は、前記厚さ方向に垂直な方向に沿い、前記筐体の前記第１内壁面及び前記第２内壁面に接する部分を有し、
    　前記筐体の内部空間には、蒸気流路が形成されており、
    　前記筐体の内部空間には、前記複数のウィックの間に渡るキャピラリーストラクチャーをさらに備える、熱拡散デバイス。
  2. 　前記ウィックは、各々、第１多孔体及び第２多孔体を含み、
    　各々の前記ウィックにおいて、前記第１多孔体と前記第２多孔体との間には、前記第１多孔体及び前記第２多孔体が延びる方向に沿って間隔が設けられることにより液相流路が形成されている、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
  3. 　前記キャピラリーストラクチャーは複数箇所に設けられており、
    　前記キャピラリーストラクチャーがその間に渡る前記複数のウィックのうち少なくとも１つが、その延伸方向が曲がる部分である曲げ部を有しており、
    　前記曲げ部の前後に前記キャピラリーストラクチャーがそれぞれ設けられている請求項１又は２に記載の熱拡散デバイス。
  4. 　前記ウィックが３つ以上設けられており、１つの前記キャピラリーストラクチャーが３つ以上の前記ウィックの間に渡る請求項１～３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  5. 　前記キャピラリーストラクチャーの延伸方向は、前記ウィックの延伸方向と垂直な方向から傾いた方向である請求項１～４のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  6. 　前記キャピラリーストラクチャーは、前記筐体の前記第１内壁面及び前記第２内壁面の内の少なくとも一方の面に設けられた溝である請求項１～５のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  7. 　前記溝の深さが１０μｍ以上、３０μｍ以下である請求項６に記載の熱拡散デバイス。
  8. 　前記溝の幅が３０μｍ以上、１００μｍ以下である請求項６又は７に記載の熱拡散デバイス。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08303971A (ja) * 1995-04-28 1996-11-22 Fujikura Ltd 携帯型パソコン冷却用の偏平ヒートパイプおよびその製造方法
US20060213648A1 (en) * 2005-03-25 2006-09-28 Delta Electronics, Inc. Method for manufacturing heat dissipation apparatus
JP2008153423A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Yaskawa Electric Corp ベーパチャンバおよびそれを用いた電子装置
US20100051239A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Delta Electronics, Inc. Dissipation module,flat heat column thereof and manufacturing method for flat heat column
JP2016023821A (ja) * 2014-07-16 2016-02-08 株式会社フジクラ 扁平ヒートパイプ
US20170160017A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Intel Corporation Non-metallic vapor chambers
JP3214513U (ja) * 2017-10-12 2018-01-18 泰碩電子股▲分▼有限公司 流路が内側の凸状模様からなるベイパーチャンバー
JP2018185110A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 株式会社フジクラ ヒートパイプ

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08303971A (ja) * 1995-04-28 1996-11-22 Fujikura Ltd 携帯型パソコン冷却用の偏平ヒートパイプおよびその製造方法
US20060213648A1 (en) * 2005-03-25 2006-09-28 Delta Electronics, Inc. Method for manufacturing heat dissipation apparatus
JP2008153423A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Yaskawa Electric Corp ベーパチャンバおよびそれを用いた電子装置
US20100051239A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Delta Electronics, Inc. Dissipation module,flat heat column thereof and manufacturing method for flat heat column
JP2016023821A (ja) * 2014-07-16 2016-02-08 株式会社フジクラ 扁平ヒートパイプ
US20170160017A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Intel Corporation Non-metallic vapor chambers
JP2018185110A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 株式会社フジクラ ヒートパイプ
JP3214513U (ja) * 2017-10-12 2018-01-18 泰碩電子股▲分▼有限公司 流路が内側の凸状模様からなるベイパーチャンバー

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