WO2023021953A1 - 熱拡散デバイス及び電子機器 - Google Patents

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WO2023021953A1
WO2023021953A1 PCT/JP2022/029072 JP2022029072W WO2023021953A1 WO 2023021953 A1 WO2023021953 A1 WO 2023021953A1 JP 2022029072 W JP2022029072 W JP 2022029072W WO 2023021953 A1 WO2023021953 A1 WO 2023021953A1
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housing
thickness direction
wall surface
internal space
wick
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PCT/JP2022/029072
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Inventor
剛 向井
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D15/04Heat-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

Definitions

  • the present invention relates to heat diffusion devices and electronic equipment.
  • Graphite sheets and the like are often used as materials for heat dissipation, but their heat transfer capacity is not sufficient, so the use of various materials for heat dissipation is being considered.
  • a heat diffusion device capable of diffusing heat very effectively, the use of a vapor chamber, which is a planar heat pipe, is being studied.
  • Patent Document 1 discloses a housing composed of a first sheet and a second sheet facing each other with their outer edges joined, a hydraulic fluid enclosed in the housing, and a main surface of the first sheet facing the second sheet. a wick provided in the first sheet and the second sheet having a seal joining outer edges thereof, at least one of the first sheet and the second sheet being connected to the first sheet; A vapor chamber is disclosed that has a groove portion between the wick and the sealing portion when viewed in cross section from a direction orthogonal to the facing direction of the second sheet and the second sheet.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat diffusion device capable of improving the maximum amount of heat transport. Another object of the present invention is to provide an electronic device having the above heat diffusion device.
  • 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 and having an internal space, and a working medium enclosed in the internal space of the housing. and a wick provided in the inner space of the housing, wherein the wick includes an edge wick portion provided along the edge of the inner space of the housing in plan view from the thickness direction. a first position and a second position where the height of the internal space of the housing in the thickness direction is smaller than that of the first position; The position is closer to the edge wick than the second position in a plane direction orthogonal to the thickness direction.
  • An electronic device of the present invention is characterized by comprising the heat diffusion device of the present invention and an electronic component attached to the outer wall surface of the housing of the heat diffusion device.
  • the present invention it is possible to provide a heat diffusion device capable of improving the maximum amount of heat transport. Further, according to the present invention, it is possible to provide electronic equipment having the above heat diffusion device.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process for producing a second sheet in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wick arrangement process in an example of the method of manufacturing the thermal diffusion device of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a housing in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another example of the manufacturing process of the housing in one example of the method of manufacturing the heat diffusion device of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 10 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 9 along line segment B1-B2.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of a first sheet manufacturing process in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the etching process of the first sheet in an example of the method of manufacturing the thermal diffusion device of Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example of an additional etching process for the first sheet in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wick arrangement process in an example of a method of manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a housing in an example of a method of manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line C1-C2 of the heat diffusion device shown in FIG. 16.
  • FIG. FIG. 18 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • 19 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 18 along line segment D1-D2.
  • FIG. 20 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • 21 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line E1-E2 of the heat diffusion device shown in FIG. 20.
  • FIG. 22 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 22 along line segment F1-F2.
  • FIG. 24 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 24 along the line segment G1-G2.
  • FIG. 26 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view of the heat diffusion device shown in FIG.
  • FIG. 28 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 9 of the present invention.
  • 29 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 28 along line segment J1-J2.
  • FIG. 30 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 10 of the present invention.
  • 31 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line K1-K2 of the heat diffusion device shown in FIG. 30.
  • FIG. FIG. 32 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 11 of the present invention.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 32 along line segment M1-M2.
  • FIG. 34 is a schematic perspective view showing an example of the electronic device of the present invention.
  • FIG. 35 is a schematic cross-sectional view showing a part of the cross section along the line segment a1-a2 of the electronic device shown in FIG.
  • the heat diffusion device of the present invention and the electronic device of the present invention will be described below. It should be noted that the present invention is not limited to the following configurations, and may be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention.
  • the present invention also includes a combination of a plurality of individual preferred configurations described below.
  • Heat diffusion device The heat spreading device of the present invention is described below.
  • 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 and having an internal space, and a working medium enclosed in the internal space of the housing. and a wick provided in the internal space of the housing.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a heat diffusion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a vapor chamber is shown as an example of the heat diffusion device of Embodiment 1 of the present invention. The same applies to an example of a heat diffusion device according to another embodiment of the present invention, which will be described later.
  • the housing 10 is hermetically sealed and has a hollow structure.
  • a heat source HS which is a heating element, is attached to the outer wall surface of the housing 10 .
  • the heat source HS includes, for example, electronic components.
  • the length direction, thickness direction, and width direction are defined by L, T, and W, respectively, as shown in FIG.
  • the length direction L, the thickness direction T, and the width direction W are orthogonal to each other.
  • a direction perpendicular to the thickness direction T and including the length direction L and the width direction W is defined as a surface direction.
  • the dimension in the length direction L, the dimension in the thickness direction T, and the dimension in the width direction W are also referred to as length, thickness, and width, respectively.
  • the vapor chamber 1a 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 in the vapor chamber 1a and the housing 10 shown in FIG.
  • it means a shape whose length and width are 10 times or more, preferably 100 times or more, the thickness.
  • the length, thickness, and width of the vapor chamber 1a that is, the length, thickness, and width of the housing 10 are defined as the maximum dimensions in the length direction L, thickness direction T, and width direction W, respectively. be done.
  • the size of the vapor chamber 1a that is, the size of the housing 10 is not particularly limited.
  • the length and width of the vapor chamber 1a that is, the length and width of the housing 10 are preferably 5 mm or more and 500 mm or less, more preferably 20 mm or more and 300 mm or less, and still more preferably 50 mm or more and 200 mm or less. .
  • the length and width of the vapor chamber 1a that is, the length and width of the housing 10 may be the same or different.
  • the thickness of the vapor chamber 1a that is, the thickness of the housing 10 is preferably 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the housing 10 is preferably composed of a first sheet 11 and a second sheet 12 whose outer edges are joined together.
  • the constituent materials of the first sheet 11 and the second sheet 12 are not particularly limited as long as they have properties suitable for the vapor chamber, such as thermal conductivity, strength, softness, and flexibility.
  • the constituent materials of the first sheet 11 and the second sheet 12 are preferably metals such as copper, nickel, aluminum, magnesium, titanium, iron, alloys containing at least one of these metals as a main component, and the like. Copper is preferred.
  • the constituent materials of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same or different, but are preferably the same.
  • Examples of methods for joining the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 include laser welding, resistance welding, diffusion bonding, brazing, TIG welding (tungsten-inert gas welding), ultrasonic bonding, and resin sealing. stop, etc. Among them, laser welding, resistance welding, or brazing is preferred.
  • the thicknesses of the first sheet 11 and the second sheet 12 are preferably 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and 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.
  • the thicknesses of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same over the entire area, or may be partially different.
  • the planar shape of the vapor chamber 1a in a plan view from the thickness direction T includes, for example, polygons such as triangles and rectangles, circles, ovals, and combinations thereof. mentioned. Further, the planar shape of the vapor chamber 1a, that is, the planar shape of the housing 10 may be L-shaped, C-shaped (U-shaped), step-shaped, or the like. Further, a through hole may be provided in the thickness direction T of the housing 10 .
  • the planar shape of the vapor chamber 1a, that is, the planar shape of the housing 10 may be a shape according to the use of the vapor chamber, may be a shape according to the mounting location of the vapor chamber, or may be a shape in the vicinity. It may also be shaped according to other parts present.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of the heat diffusion device of Embodiment 1 of the present invention. More specifically, FIG. 2 shows a state in which the vapor chamber 1a shown in FIG. 1 is seen through from the second sheet 12 side.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line segment A1-A2 of the heat diffusion device shown in FIG.
  • the vapor chamber 1a shown in FIGS. 2 and 3 has a housing 10, a working medium 20, and a wick 30.
  • the housing 10 has a first inner wall surface 10a and a second inner wall surface 10b facing each other in the thickness direction T.
  • the first inner wall surface 10 a of the housing 10 corresponds to the inner surface of the first sheet 11 .
  • the second inner wall surface 10b of the housing 10 corresponds to the inner surface of the second sheet 12.
  • the housing 10 is provided with an internal space. More specifically, the housing 10 has an internal space surrounded by a first inner wall surface 10a and a second inner wall surface 10b.
  • the working medium 20 is enclosed in the internal space of the housing 10 .
  • 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 .
  • Examples of the working medium 20 include water, alcohols, CFC alternatives, and the like.
  • the working medium 20 is preferably an aqueous compound, particularly preferably water.
  • the wick 30 is provided in the internal space of the housing 10 .
  • a wick means one having a capillary structure that can move the working medium by capillary force.
  • the capillary structure may be a known structure used in conventional vapor chambers, such as fine structures having unevenness such as pores, protrusions, and grooves.
  • the wick 30 functions as a liquid transport section that sucks up and transports the liquid-phase working medium 20 by capillary force.
  • the wick has an edge wick portion provided along the edge of the internal space of the housing in plan view from the thickness direction.
  • the wick 30 has an edge wick portion 31.
  • the wick 30 consists of edge wicks 31 .
  • the edge wick portion 31 is provided along the edge of the internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T.
  • the edge wick portion 31 is provided along the entire circumference of the edge of the internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T.
  • the edge wick portion 31 may be provided along a part of the edge of the internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T.
  • the wick 30, here, the edge wick portion 31, is composed of, for example, a fiber bundle obtained by linearly bundling a plurality of fibers.
  • the fiber bundle functions as a liquid retaining portion that sucks up and retains the liquid-phase working medium 20 by capillary force, and also functions as a liquid transporting portion that transports the sucked-up liquid-phase working medium 20 .
  • the edge wick portion 31 is made of a fiber bundle, it is preferably made of a braided fiber bundle. In a woven fiber bundle in which a plurality of fibers are woven, unevenness is likely to exist on the surface. The working medium 20 is easily transported.
  • fibers that make up the fiber bundle include metal wires such as copper, aluminum, and stainless steel, and non-metal wires such as carbon fibers and glass fibers.
  • metal wires such as copper, aluminum, and stainless steel
  • non-metal wires such as carbon fibers and glass fibers.
  • 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 wick 30 is provided as the edge wick portion 31 along the edge of the internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T. That is, in the vapor chamber 1a, the wick 30 is not provided over the entire internal space of the housing 10 when viewed from the thickness direction T in plan view. Therefore, in the vapor chamber 1a, a wide vapor passage VP in which the wick 30 is not provided is ensured. As a result, the heat diffusion capacity of the vapor chamber 1a is improved, and furthermore, the heat uniformity performance is improved.
  • the internal space of the housing has a first position and a second position where the height of the internal space of the housing in the thickness direction is smaller than that of the first position.
  • the first position is closer to the edge wick than the second position is in the plane direction orthogonal to the thickness direction.
  • the internal space of the housing 10 includes a first position P1 and a second position P1 where the height of the internal space of the housing 10 in the thickness direction T is smaller than the first position P1.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 refers to the distance in the thickness direction T between the first inner wall surface 10 a and the second inner wall surface 10 b in the internal space of the housing 10 .
  • the first position P1 is closer to the edge wick portion 31 than the second position P2 in the plane direction orthogonal to the thickness direction T, here, in the width direction W, as shown in FIG. are doing.
  • the first position P1 is closer to the edge wick portion 31 than the second position P2 in the plane direction, here, the width direction W, and is in contact with the edge wick portion 31 . Therefore, in the vapor chamber 1a, the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the first position P1 in contact with the edge wick portion 31. As shown in FIG.
  • the aspect in which the height in the thickness direction of the internal space of the housing increases from the second position toward the first position includes the first inner wall surface of the housing and the One of the second inner wall surfaces may be convex toward the inner space of the housing in the thickness direction.
  • one of the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be convex toward the inner space of the housing 10 in the thickness direction T.
  • the first inner wall surface 10 a of the housing 10 here, the inner surface of the first sheet 11 , is warped in the thickness direction T so as to protrude toward the inner space of the housing 10 . That is, in the vapor chamber 1a, the first inner wall surface 10a of the housing 10 is inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the second position P2 toward the first position P1.
  • the first inner wall surface 10a of the housing 10 is continuous. It does not have to be slanted, and it may be partially flat.
  • the vapor-phase working medium 20 moves through the vapor flow path VP to, for example, the vicinity of the central portion of the internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T, where it is cooled. and changes to the liquid-phase working medium 20 .
  • the wick 30 is not provided over the entire internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T, so that the vapor phase working medium 20 is cooled to the liquid phase. It is possible that no wick 30 is provided at the place where the working medium 20 changes to .
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the first position P1, as shown in FIG.
  • the first inner wall surface 10a of the housing 10 is inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the second position P2 toward the first position P1. Therefore, when the vapor chamber 1a is installed so that the first inner wall surface 10a of the housing 10 is vertically lower than the second inner wall surface 10b, gravity acts vertically downward, and in the inner space of the housing 10, The liquid-phase working medium 20 generated at the second position P2 moves along the slope of the first inner wall surface 10a of the housing 10 to the first position P1.
  • the liquid-phase working medium 20 that has moved to the first position P1 is sucked up by the edge wick 31 that is in contact with the first position P1.
  • the liquid-phase working medium 20 generated by cooling the gas-phase working medium 20 in the internal space of the housing 10 is transferred to the wick 30, more specifically, the rim. Efficient recovery to the end wick portion 31 is facilitated.
  • the effects of the vapor chamber 1a are particularly remarkable when gravity acts in the thickness direction T. As shown in FIG.
  • the liquid-phase working medium 20 that has been cooled and returned after evaporation can be efficiently circulated by the wick 30, more specifically, the edge wick portion 31. Therefore, in the vapor chamber 1a, although the wick 30 is not provided over the entire internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T, the liquid-phase working medium 20 is not collected by the wick 30, It is difficult to accumulate on target. Therefore, when the vapor chamber 1a is operated, so-called dry-out, in which the circulation of the liquid-phase working medium 20 and the gas-phase working medium 20 stops, is less likely to occur. As a result of the above, in the vapor chamber 1a, the wick 30 is not provided over the entire internal space of the housing 10 in a plan view from the thickness direction T, thereby ensuring a wide vapor flow path VP. Increases transportation volume.
  • the second position P2 shown in FIG. 3 is shown as an example only.
  • the second position P2 may be different from the position shown in FIG. 3 as long as the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 is not the maximum. Even if the second position P2 is different from the position shown in FIG. 3, the liquid-phase working medium 20 is efficiently collected in the edge wick portion 31 by the same action as the example shown in FIG. As a result, the maximum heat transfer amount of the vapor chamber 1a is improved.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 is from the second position P2 to the first position P1 with respect to at least a part of the edge wick portion 31 in the cross section along the thickness direction T. If the cross section that increases toward the first position P1 is included, the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 does not increase from the second position P2 toward the first position P1. A cross section in which the height in the thickness direction T of the internal space of the body 10 is the same from the second position P2 toward the first position P1 may be included.
  • the height of the internal space of the housing 10 in the thickness direction T increases from the second position P2 toward the first position P1, as in the example shown in FIG. Larger is particularly preferred. That is, in the vapor chamber 1a, the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the first position P1 with respect to the entire edge wick portion 31. is particularly preferred.
  • the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be curved in the thickness direction T so as to be convex toward the internal space of the housing 10. That is, in the vapor chamber 1a, the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the second position P2 toward the first position P1.
  • the same action as in the example shown in FIG. The medium 20 can be efficiently collected in the edge wick portion 31, and as a result, the maximum heat transfer amount of the vapor chamber 1a is improved.
  • the housing preferably has an evaporating section in the internal space, and the edge wick section preferably overlaps the evaporating section in plan view from the thickness direction.
  • the casing 10 preferably has an evaporating part EP in its internal space, as shown in FIG.
  • the evaporating part EP is a part that evaporates the liquid-phase working medium 20 to change it into the gas-phase working medium 20 . More specifically, the evaporating part EP corresponds to a portion of the internal space of the housing 10 that is in the vicinity of the heat source HS shown in FIG. 1 and that is heated by the heat source HS.
  • the number of evaporators EP may be only one as shown in FIG. 2, or may be plural.
  • the heat source HS may be attached to the outer wall surface opposite to the first inner wall surface 10a of the housing 10, here, the outer surface of the first sheet 11, unless otherwise specified. 2 It may be attached to the outer wall surface opposite to the inner wall surface 10b, here, the outer surface of the second sheet 12 .
  • the edge wick portion 31 preferably overlaps the evaporation portion EP as shown in FIG. In other words, it is preferable that the wick 30 overlaps the evaporator EP in plan view from the thickness direction T. As shown in FIG. In this case, the wick 30, here the edge wick 31, allows the liquid-phase working medium 20 to be transported to the evaporator EP. More specifically, when the vapor chamber 1a is in operation, the vapor-phase working medium 20 generated in the evaporator EP passes through the vapor passage VP and is separated from the evaporator EP, for example, a plane from the thickness direction T.
  • the liquid-phase working medium 20 that has been cooled and returned after being evaporated in the evaporator EP is efficiently collected in the edge wick 31 by the above-described action, and then returned to the evaporator EP.
  • the edge wick portion 31 may partially overlap the evaporator EP as shown in FIG. 2, or may overlap the entire evaporator EP.
  • edge wick portion 31 does not have to overlap the evaporating portion EP in a plan view from the thickness direction T.
  • a portion of the wick 30 other than the edge wick portion 31 may overlap the evaporator EP in plan view from the thickness direction T.
  • the edge wick may cross the evaporator when viewed from above in the thickness direction.
  • the edge wick 31 may cross the evaporator EP as shown in FIG.
  • the edge wick portion 31 crosses the evaporating portion EP in the width direction W in plan view from the thickness direction T. It can also be said that the edge wick portion 31 extends across the evaporating portion EP in the width direction W.
  • the mode in which the edge wick crosses the evaporator also includes the mode in which the edge wick traverses the evaporator.
  • the edge wick portion when viewed from above in the thickness direction, is provided continuously along two sides adjacent to corners of the internal space of the housing. preferably.
  • the vapor chamber 1a in plan view from the thickness direction T, as shown in FIG. is preferably provided.
  • the housing 10 The liquid-phase working medium 20 present in the vicinity of the corners of the inner space of the is likely to be collected by the edge wick 31 .
  • the edge wick portion is in contact with a corner portion of the internal space of the housing in plan view from the thickness direction.
  • the edge wick 31 is in contact with the corner of the internal space of the housing 10, as shown in FIG. In this case, the liquid-phase working medium 20 present in the vicinity of the corners of the internal space of the housing 10 is reliably collected in the edge wick portion 31 .
  • edge wick 31 is in contact with all the corners of the internal space of the housing 10, as shown in FIG.
  • edge wick portion 31 does not have to be in contact with the corners of the internal space of the housing 10 in a plan view from the thickness direction T.
  • the wick 30, here, the edge wick portion 31, is preferably in contact with the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10, as shown in FIG.
  • the wick 30 here the edge wick portion 31 is preferably fixed to at least one of the first inner wall surface 10 a and the second inner wall surface 10 b of the housing 10 .
  • the wick 30 here, the edge wick portion 31
  • the wick 30 may be in contact with one of the first inner wall surface 10 a and the second inner wall surface 10 b of the housing 10 .
  • the wick 30, here, the edge wick portion 31 is fixed to the inner wall surface of the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10, with which the edge wick portion 31 is in contact. preferably.
  • the method of fixing the wick 30, here, the method of fixing the edge wick portion 31, includes, for example, diffusion bonding, ultrasonic bonding, spot welding, and other bonding methods.
  • the outer wall surface of the housing may be concave toward the internal space of the housing in the thickness direction.
  • the outer wall surface of the housing 10 may be concave toward the internal space of the housing 10 in the thickness direction T.
  • the outer wall surface on the side opposite to the first inner wall surface 10a of the housing 10, here, the outer surface of the first sheet 11, is concave toward the inner space side of the housing 10 in the thickness direction T. It is against
  • the first inner wall surface 10a of the housing 10 here, the inner surface of the first sheet 11, is projected toward the inner space of the housing 10 in the thickness direction T. Warped.
  • the first inner wall surface 10a of the housing 10 and the outer wall surface opposite to the first inner wall surface 10a of the housing 10 are here the inner surface and the outer surface of the first sheet 11. are warped in the same direction, and the thickness of the first sheet 11 is constant regardless of the position.
  • the interior space of the housing 10 may be provided with a plurality of struts 40 that support the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b from the inside. good.
  • Each of the plurality of struts 40 may independently contact both of the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 as shown in FIG. good.
  • the plurality of struts 40 may be independently integrated with the housing 10 or may be joined to the housing 10 .
  • the plurality of struts 40 are integrated with the housing 10, the plurality of struts 40 are formed by etching the inner surface of the first sheet 11 or the second sheet 12, for example.
  • the first inner wall surface 10 a and the second inner wall surface 10 b of the housing 10 respectively correspond to inner wall surfaces of the housing 10 existing between the pillars 40 .
  • the constituent materials of the plurality of struts 40 include, for example, resins, metals, ceramics, mixtures of more than one of these, and the like.
  • the constituent materials of the plurality of struts 40 may be the same as each other, or may be different from each other.
  • the plurality of struts 40 may each independently consist of a single layer or may consist of multiple layers.
  • each of the plurality of struts 40 is, for example, 100 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less, preferably 300 ⁇ m or more in terms of a circle-equivalent diameter of a cross section along the surface direction at the end of the strut 40 in the thickness direction T. , 1000 ⁇ m or less.
  • the length of the strut 40 increases, deformation of the housing 10 due to external pressure is further suppressed. As the length of the strut 40 becomes smaller, a wider steam flow path VP is ensured.
  • the lengths of the multiple struts 40 may be the same, different, or partly different.
  • each of the plurality of struts 40 is, for example, 100 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less, preferably 300 ⁇ m or more, in terms of a circle-equivalent diameter of a cross section along the surface direction at the end of the strut 40 in the thickness direction T. It is 1000 ⁇ m or less. As the width of the strut 40 increases, deformation of the housing 10 due to external pressure is further suppressed. As the width of the strut 40 becomes smaller, a wider steam flow path VP is ensured.
  • the widths of the plurality of struts 40 may be the same, different, or partly different.
  • the planar shape of the plurality of support columns 40 in plan view from the thickness direction T includes, for example, polygons such as triangles and rectangles, circles and ovals as shown in FIG. mentioned.
  • planar shapes of the plurality of struts 40 may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
  • the cross-sectional shape of the plurality of struts 40 in a cross-sectional view from the planar direction includes, for example, a polygon such as a rectangle as shown in FIG.
  • the cross-sectional shapes of the plurality of struts 40 may be the same, different, or partly different.
  • the plurality of struts 40 be evenly arranged in the internal space of the housing 10 so that the distance between the struts 40 is constant as shown in FIG.
  • the plurality of struts 40 are preferably evenly arranged in a part of the internal space of the housing 10, and more preferably evenly arranged over the entire area.
  • the strength of the vapor chamber 1a is uniformly ensured in the region where the plurality of struts 40 are evenly arranged.
  • the dimensions (length, width, etc.), shape (planar shape, cross-sectional shape, etc.), number, arrangement, etc. of the plurality of struts 40 may differ from the examples shown in FIGS. 2 and 3 in the actual product.
  • the vapor chamber 1a operates as follows.
  • the liquid-phase working medium 20 evaporates by absorbing heat from the heat source HS in the evaporating section EP, and changes into the gas-phase working medium 20 . Then, the vapor-phase working medium 20 generated in the evaporator EP passes through the vapor flow path VP and travels through the vapor passage VP to a location away from the evaporator EP, for example, the center of the internal space of the housing 10 in a plan view from the thickness direction T. , where it is cooled and changed into a liquid-phase working medium 20 .
  • the liquid-phase working medium 20 that has not reached the wick 30 moves to the edge wick portion 31 along the slope of the first inner wall surface 10 a of the housing 10 .
  • the liquid-phase working medium 20 that has reached the edge wick 31 is sucked up by the edge wick 31 and then transported to the evaporator EP by the edge wick 31 .
  • the working medium 20 circulates while undergoing a gas-liquid phase change by repeating the above process.
  • the heat from the heat source HS is absorbed as latent heat of vaporization that changes the liquid-phase working medium 20 into the vapor-phase working medium 20 in the evaporator EP, and then the vapor-phase operation occurs at a location away from the evaporator EP. It is released as latent heat of condensation that transforms the medium 20 into a liquid phase working medium 20 .
  • the vapor chamber 1a operates autonomously without the need for external power, and further utilizes the latent heat of vaporization and latent heat of condensation of the working medium 20 to transfer heat from the heat source HS two-dimensionally. can spread rapidly.
  • a wide vapor flow path VP is ensured, and the liquid-phase working medium 20 is easily and efficiently collected in the edge wick portion 31. Therefore, the maximum Increases heat transfer.
  • the vapor chamber 1a is manufactured, for example, by the following method.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a first sheet manufacturing process in an example of a method of manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the first sheet 11 shown in FIG. 4 is produced by pressing a metal material with a mold.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process for producing a second sheet in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the second sheet 12 is produced by pressing a metal material with a mold. Then, one main surface of the second sheet 12 is etched to form a plurality of supports 40 integrated with the second sheet 12, as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wick arrangement process in an example of the method of manufacturing the thermal diffusion device of Embodiment 1 of the present invention.
  • the wick 30 is, for example, diffusion-bonded to the second sheet 12 shown in FIG. along the edge of the Thereby, the second sheet 12 with the wick 30 shown in FIG. 6 is produced.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a housing in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a first sheet 11 shown in FIG. 4 and a second sheet 12 with a wick 30 shown in FIG. By doing so, the housing 10 shown in FIG. 7 is produced.
  • the first inner wall surface 10a of the housing 10 here, the inner surface of the first sheet 11, is flattened in the thickness direction T of the housing 10. Make it convex on the inner space side.
  • the outer edge portions of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be joined together by brazing.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another example of the manufacturing process of the housing in one example of the method of manufacturing the heat diffusion device of Embodiment 1 of the present invention.
  • the housing 10 may be manufactured by joining the outer edge portions of the first sheet 11 and the second sheet 12 by brazing using brazing material 50 .
  • the outer edge of the second sheet 12 is higher than the plurality of struts 40 by the thickness of the brazing material 50 . Therefore, in the housing 10 in which the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 are joined via the brazing material 50, the first inner wall surface 10a of the housing 10, here, the inner surface of the first sheet 11 However, in the thickness direction T, it tends to be convex toward the inner space side of the housing 10 .
  • the vapor chamber 1a is manufactured.
  • one of the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing is convex toward the inner space side of the housing in the thickness direction.
  • the shape is stepped unlike the heat diffusion device of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of the heat diffusion device of Embodiment 2 of the present invention.
  • 10 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 9 along line segment B1-B2.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the first position P1.
  • the wall surface 10a has a stepped shape so as to protrude toward the inner space of the housing 10 in the thickness direction T. As shown in FIG.
  • the number of steps of the stairs formed by the first inner wall surface 10a of the housing 10, the steps, etc. are not particularly limited.
  • the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be stepped so as to protrude toward the inner space of the housing 10 in the thickness direction T.
  • the vapor chamber 1b is manufactured, for example, by the following method.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of a first sheet manufacturing process in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the first sheet 11 shown in FIG. 11 is produced by pressing a metal material with a mold.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the etching process of the first sheet in an example of the method of manufacturing the thermal diffusion device of Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example of an additional etching process for the first sheet in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wick arrangement process in an example of a method for manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the wick 30 is, for example, diffusion-bonded to the first sheet 11 shown in FIG. along the edge of the Thereby, the first sheet 11 with the wick 30 shown in FIG. 14 is produced.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a housing in an example of a method of manufacturing a heat diffusion device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the first sheet 11 with the wick 30 shown in FIG. 14 and the separately prepared second sheet 12 are joined together with the working medium 20 sealed inside so that the second sheet 12 and the plurality of struts 40 are in contact with each other.
  • the housing 10 shown in FIG. 15 is produced.
  • the first inner wall surface 10 a of the housing 10 here, the inner surface of the first sheet 11 , protrudes in the thickness direction T toward the inner space of the housing 10 .
  • the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be joined by brazing using a brazing material 50, as shown in FIG.
  • the vapor chamber 1b is manufactured.
  • the first inner wall surface and the second inner wall surface of the housing each extend in the thickness direction of the housing. It is convex toward the internal space of the body.
  • FIG. 16 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • 17 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line C1-C2 of the heat diffusion device shown in FIG. 16.
  • the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 are each convex toward the inner space of the housing 10 in the thickness direction T. More specifically, the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 are each curved in the thickness direction T so as to protrude toward the inner space of the housing 10 .
  • the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 are each curved in the thickness direction T so as to protrude toward the inner space of the housing 10. Regardless of which one of the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 is installed so as to be vertically downward, the liquid-phase working medium 20 generated at the second position P2 in the internal space of the housing 10 is 10 moves to the first position P1 along the inclination of the first inner wall surface 10a or the second inner wall surface 10b.
  • the liquid-phase working medium 20 is efficiently delivered to the edge wick portion 31 regardless of which of the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 is positioned vertically downward. are more likely to be collected by
  • the vapor chamber 1c by making the thickness of the first sheet 11 and the second sheet 12 the same, and by making them symmetrical in the thickness direction T, a structure without front and back can be realized. Since the vapor chamber 1c has a structure without front and back sides, work efficiency is improved when the vapor chamber 1c is incorporated into an electronic device.
  • the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 are each convex toward the inner space of the housing 10 in the thickness direction T. It may be stepped.
  • FIG. 18 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • 19 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 18 along line segment D1-D2.
  • the edge wick 31 does not cross the evaporator EP. That is, in the vapor chamber 1d, in a plan view from the thickness direction T, the edge wick portion 31 overlaps the evaporator EP, but is separated by the arrangement region of the evaporator EP.
  • the edge wick 31 does not cross the evaporator EP. Evaporation heat resistance tends to decrease. In the evaporation part EP, when the evaporation heat resistance is easily reduced, the liquid-phase working medium 20 is easily evaporated, and as a result, the maximum heat transfer amount of the vapor chamber 1d can be improved.
  • the wick is provided in a region other than the edge of the internal space of the housing in plan view from the thickness direction. It further has a non-edge wick provided. Further, in the heat diffusion device of Embodiment 5 of the present invention, the housing has an evaporating portion in the internal space, and the non-edge wick portion overlaps the evaporating portion in plan view from the thickness direction. . Furthermore, in the heat diffusion device of Embodiment 5 of the present invention, the internal space of the housing further includes a third position where the height of the internal space of the housing in the thickness direction is greater than that of the second position. and the third position is closer to the non-edge wick than the second position in the planar direction.
  • FIG. 20 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • 21 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line E1-E2 of the heat diffusion device shown in FIG. 20.
  • FIG. 20 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • 21 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line E1-E2 of the heat diffusion device shown in FIG. 20.
  • the wick 30 further has a non-edge wick portion 32 in addition to the edge wick portion 31 .
  • the edge wick portion 31 may cross the evaporation part EP, or may not cross the evaporation part EP as shown in FIG. .
  • the non-edge wick portion 32 is provided in a region other than the edge of the internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T.
  • the non-edge wick portion 32 is branched from the edge wick portion 31 and passes through the central portion in the width direction W of the internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T. , extending in the longitudinal direction L towards the evaporator EP.
  • the non-edge wick portion 32 overlaps the evaporation portion EP. Therefore, in addition to the edge wick 31, the non-edge wick 32 can also transport the liquid-phase working medium 20 to the evaporator EP. That is, in the vapor chamber 1e, the liquid transport capacity for transporting the liquid-phase working medium 20 is improved.
  • the non-edge wick portion 32 may be connected to the edge wick portion 31 in the arrangement region of the evaporator EP, or may be connected to the edge wick portion 31 as shown in FIG. may not be connected to
  • the non-edge wick portion 32 is preferably in contact with the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10, as shown in FIG. In this case, the non-edge wick portion 32 is preferably fixed to at least one of the first inner wall surface 10 a and the second inner wall surface 10 b of the housing 10 .
  • the non-edge wick portion 32 may be in contact with one of the first inner wall surface 10 a and the second inner wall surface 10 b of the housing 10 .
  • the non-edge wick portion 32 may be fixed to the inner wall surface of the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 that is in contact with the non-edge wick portion 32. preferable.
  • Examples of methods for fixing the non-edge wick portion 32 include bonding methods such as diffusion bonding, ultrasonic bonding, and spot welding.
  • the non-edge wick portion 32 is composed of, for example, a fiber bundle obtained by linearly bundling a plurality of fibers.
  • the internal space of the housing 10 further includes a third position P3 where the height of the internal space of the housing 10 in the thickness direction T is greater than the second position P2, as shown in FIG. ing. Then, as shown in FIG. 21, the third position P3 is closer to the non-edge wick portion 32 than the second position P2 in the planar direction, here, the width direction W. As shown in FIG. More specifically, the third position P3 is closer to the non-edge wick portion 32 than the second position P2 in the plane direction, here, the width direction W, and is in contact with the non-edge wick portion 32. there is Thus, the second position P2 exists between the first position P1 and the third position P3 in the plane direction, that is, in the width direction W here. Therefore, in the vapor chamber 1 e , the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the third position P3 in contact with the non-edge wick portion 32 .
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 is increased from the second position P2 toward the third position P3.
  • the inner surface of the 1 sheet 11 is warped in the thickness direction T between the first position P1 and the third position P3 so as to be convex toward the inner space side of the housing 10 . That is, in the vapor chamber 1e, the first inner wall surface 10a of the housing 10 is inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the second position P2 toward the first position P1. Furthermore, in the vapor chamber 1e, the first inner wall surface 10a of the housing 10 is inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the second position P2 toward the third position P3.
  • the first inner wall surface 10a of the housing 10 is continuous. It does not have to be slanted, and it may be partially flat. Furthermore, in the vapor chamber 1e, if the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the third position P3, the first inner wall surface 10a of the housing 10 is It does not have to be continuously inclined, and it may be partially flat.
  • the liquid-phase working medium 20 that has moved to the third position P3 is sucked up by the non-edge wick portion 32 that is in contact with the third position P3.
  • the liquid-phase working medium 20 generated by cooling the gas-phase working medium 20 in the internal space of the housing 10 flows into the wick 30, more specifically, the edge of the liquid-phase working medium 20. Efficient recovery to the end wick portion 31 and the non-edge wick portion 32 is facilitated.
  • the effects of the vapor chamber 1e are particularly noticeable when gravity acts in the thickness direction T. As shown in FIG.
  • the wick 30 is not provided over the entire internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T, thereby ensuring a wide vapor flow path VP.
  • the wick portion 31 and the non-edge wick portion 32 transport the liquid-phase working medium 20 to the evaporating portion EP, thereby improving the liquid transport capacity, thereby improving the maximum heat transport amount.
  • the second position P2 shown in FIG. 21 is shown as an example between the first position P1 and the third position P3.
  • the second position P2 is different from the position shown in FIG. 21 unless the height of the internal space of the housing 10 in the thickness direction T is the maximum between the first position P1 and the third position P3. There may be. Even if the second position P2 is at a position different from the position shown in FIG. 21, the liquid-phase working medium 20 is moved to the edge wick portion 31 and the non-edge wick portion by the same action as in the example shown in FIG. 32, and as a result, the maximum heat transfer amount of the vapor chamber 1e is improved.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 may be the same or different between the first position P1 and the third position P3.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 differs between the first position P1 and the third position P3
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 is the same at the first position P1. It may be larger than the third position P3 or smaller than the third position P3.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 is the same as in the example shown in FIG. preferably increases from the second position P2 toward the third position P3.
  • the height of the internal space of the housing 10 in the thickness direction T is at least part of the non-edge wick portion 32 in a cross section along the thickness direction T including the non-edge wick portion 32 .
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the third position P3.
  • a cross section in which the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 is the same from the second position P2 to the third position P3 may be included.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the third position P3 with respect to the entire non-edge wick portion 32. is particularly preferred.
  • the second inner wall surface 10b of the housing 10 extends to the inner space side of the housing 10 in the thickness direction T between the first position P1 and the third position P3. It may be warped to be convex. That is, in the vapor chamber 1e, the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the second position P2 toward the first position P1. Furthermore, in the vapor chamber 1e, the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the second position P2 toward the third position P3.
  • FIG. 22 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of the heat diffusion device of Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 22 along line segment F1-F2.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 is smaller at the third position P3 than at the second position P2. Therefore, in the vapor chamber 1f, the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the third position P3 toward the second position P2.
  • the height in the thickness direction T of the internal space of the housing 10 increases from the second position P2 toward the first position P1.
  • the height of the space in the thickness direction T increases from the third position P3 toward the first position P1.
  • the first inner wall surface 10a of the housing 10 In the vapor chamber 1f, the first inner wall surface 10a of the housing 10, here, the first The inner surface of the 1 sheet 11 is warped in the thickness direction T so as to be convex toward the inner space of the housing 10 . That is, in the vapor chamber 1f, the first inner wall surface 10a of the housing 10 is inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the third position P3 toward the first position P1.
  • the liquid-phase working medium 20 generated at the third position P3 moves to the first position P1 along the inclination of the first inner wall surface 10a of the housing 10, and then moves to the first position P1. It is wicked up by the edge wick 31 that contacts the position P1.
  • the liquid-phase working medium 20 generated by cooling the gas-phase working medium 20 in the interior space of the housing 10 is transferred to the wick 30, more specifically, to the rim. Efficient recovery to the end wick portion 31 and the non-edge wick portion 32 is facilitated. In this way, the effects of the vapor chamber 1f are particularly noticeable when gravity acts in the thickness direction T. As shown in FIG.
  • the wick 30 is not provided over the entire internal space of the housing 10 in plan view from the thickness direction T, thereby ensuring a wide vapor flow path VP.
  • the wick portion 31 and the non-edge wick portion 32 transport the liquid-phase working medium 20 to the evaporating portion EP, thereby improving the liquid transport capacity, thereby improving the maximum heat transport amount.
  • the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be curved in the thickness direction T so as to be convex toward the internal space of the housing 10. That is, in the vapor chamber 1f, the second inner wall surface 10b of the housing 10 may be inclined such that the height position in the thickness direction T decreases from the third position P3 toward the first position P1.
  • the same action as in the example shown in FIG. It becomes easier for the medium 20 to be efficiently collected in the edge wick portion 31 and the non-edge wick portion 32, and as a result, the maximum heat transfer amount of the vapor chamber 1f is improved.
  • the planar shape of the housing in plan view from the thickness direction is greater than 180° and 270°. It has the following interior angles.
  • FIG. 24 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 24 along the line segment G1-G2.
  • the planar shape of the housing 10 in plan view from the thickness direction T has an interior angle of greater than 180° and 270° or less.
  • the planar shape of the housing 10 in plan view from the thickness direction T has an internal angle of 270° in addition to 90°.
  • the planar shape of the housing in plan view from the thickness direction is greater than 90° and 180°. has an interior angle less than
  • FIG. 26 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view of the heat diffusion device shown in FIG. 26 taken along line H1-H2.
  • the planar shape of the housing 10 in plan view from the thickness direction T has an internal angle larger than 90° and smaller than 180°.
  • the planar shape of the housing 10 in plan view from the thickness direction T has an internal angle of 135° in addition to 90°.
  • the edge wick portion has the first edge wick portion and the second edge wick portion in plan view from the thickness direction. a second edge wick having a smaller thickness than the first edge wick.
  • FIG. 28 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of a heat diffusion device according to Embodiment 9 of the present invention. 29 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 28 along line segment J1-J2.
  • the edge wick 31 has a first edge wick 31a and a second edge wick 31b.
  • the thickness Sb of the second edge wick 31b is smaller than the thickness Sa of the first edge wick 31a.
  • the thickness in plan view from the thickness direction means the thickness including the thickness in the length direction and the thickness in the width direction.
  • the vapor chamber 1j since the thickness Sb of the second edge wick portion 31b is smaller than the thickness Sa of the first edge wick portion 31a, the vapor chamber 1j has a thickness Sb smaller than the thickness Sa of the first edge wick portion 31a. , the steam flow path VP is wider than the area on the side of the first edge wick portion 31a. Therefore, in the vapor chamber 1j, in the internal space of the housing 10, heat is more likely to diffuse to the area on the side of the second edge wick 31b than to the area on the side of the first edge wick 31a. Thus, in the vapor chamber 1j, the direction and distribution of heat diffusion (heat conduction) in the internal space of the housing 10 can be controlled by partially varying the thickness of the edge wick portion 31. FIG.
  • the first edge wick 31a is provided in the left area, and the second edge wick 31b is provided in the right area.
  • the positional relationship between the first edge wick 31a and the second edge wick 31b may be other than the example shown in FIG. Above all, it is preferable that the second edge wick portion 31b be provided in a region in the internal space of the housing 10 where more heat is desired to be diffused (conducted).
  • the first edge wick 31a and the second edge wick 31b may or may not be connected to each other as shown in FIG. 28 in a plan view from the thickness direction T. .
  • planar shape of the vapor chamber 1j in plan view from the thickness direction T may be different from the example shown in FIG.
  • the wick is composed of two members.
  • FIG. 30 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of the heat diffusion device according to Embodiment 10 of the present invention.
  • 31 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line K1-K2 of the heat diffusion device shown in FIG. 30.
  • FIG. 30 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of the heat diffusion device according to Embodiment 10 of the present invention.
  • 31 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along line K1-K2 of the heat diffusion device shown in FIG. 30.
  • the wick 30, here the edge wick portion 31, is composed of two members.
  • the wick 30, here the edge wick 31, is composed of a membrane 30a with micropores and microchannels 30b.
  • the thin film 30a having fine pores functions as a liquid retaining portion that sucks up and retains the liquid-phase working medium 20 by capillary force
  • the microchannels 30b It functions as a liquid transport section that transports the liquid-phase working medium 20 sucked up by the thin film 30a having micropores. That is, in the vapor chamber 1k, the wick 30, here, the edge wick portion 31, can independently control the function of the liquid retaining portion and the function of the liquid transport portion.
  • the thin film 30a having fine holes is formed in the thickness direction T of the first inner wall surface 10a and the second inner wall surface 10b of the housing 10 in order to suck up the liquid-phase working medium 20 by capillary force when the vapor chamber 1k is operated. It is preferably in contact with an inner wall surface that is convex toward the inner space of the housing 10 .
  • a thin film 30a having micropores is in contact with the first inner wall surface 10a of the housing 10, here, the inner surface of the first sheet 11.
  • FIG. 31 a thin film 30a having micropores
  • the thin film 30a having micropores includes, for example, metal porous films formed by etching or metal processing, meshes, non-woven fabrics, sintered films, and other porous films.
  • meshes examples include metal meshes, resin meshes, and surface-coated meshes of these. Among them, copper mesh, stainless steel (SUS) mesh, and polyester mesh are preferable.
  • sintered films examples include metal porous sintered films and ceramic porous sintered films. Among them, a porous sintered film of copper or nickel is preferable.
  • porous membranes examples include metal porous membranes, ceramic porous membranes, and resin porous membranes.
  • the microchannel 30b includes a plurality of protrusions provided on the second inner wall surface 10b of the housing 10, here the inner surface of the second sheet 12.
  • the plurality of protrusions protrude in the thickness direction T from the second inner wall surface 10b of the housing 10, here, the inner surface of the second sheet 12.
  • the plurality of projections may be integrated with the housing 10 , here the second sheet 12 , or may be joined to the second sheet 12 .
  • the plurality of projections are integrated with the second sheet 12, the plurality of projections are formed by etching the inner surface of the second sheet 12, for example.
  • the constituent material of the plurality of projections is preferably the same as the constituent material of the housing 10, here, the constituent material of the second sheet 12.
  • the constituent materials of the plurality of projections are preferably the same as each other, but may be different from each other, or may be partially different.
  • the lengths of the plurality of protrusions may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
  • the widths of the plurality of protrusions may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
  • the areas of the plurality of projections in plan view from the thickness direction T may be the same, different, or partly different.
  • the thickness of the plurality of protrusions may be the same, different, or partly different.
  • the planar shape of the plurality of protrusions in plan view from the thickness direction T includes, for example, polygons such as rectangles as shown in FIG. 30, circles, ellipses, and shapes combining these.
  • planar shapes of the plurality of projections may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
  • the plurality of protrusions are evenly arranged so that the distance between the plurality of protrusions is constant.
  • the plurality of protrusions are preferably evenly arranged in a part of the microchannel 30b, and more preferably evenly arranged over the entire area.
  • the heat source HS is positioned close to the liquid-phase working medium 20 transported to the evaporator EP, more specifically, the liquid-phase working medium 20 is
  • the heat source HS is attached to the outer wall of the housing 10 such that the transporting microchannels 30b are closer to the heat source HS than the microporous membrane 30a. That is, with respect to the vapor chamber 1k, the heat source HS is attached to the outer wall surface opposite to the second inner wall surface 10b of the housing 10, here, the outer surface of the second sheet 12 (see FIG. 35 described later). is preferred.
  • the microchannel illustrated as one of the two members constituting the wick is a planar view from the thickness direction. are arranged in multiple lines.
  • FIG. 32 is a schematic plan view showing the internal structure of an example of the heat diffusion device of Embodiment 11 of the present invention.
  • 33 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat diffusion device shown in FIG. 32 along line segment M1-M2.
  • the microchannels 30b forming the wick 30, here, the microchannels 30b forming the edge wick portion 31, when viewed from the thickness direction T in a plan view, have a plurality of linear shapes. are placed in In the example shown in FIGS. 32 and 33, the microchannels 30b are arranged in two lines along the edges of the internal space of the housing 10 when viewed from the thickness direction T in plan view.
  • the plurality of linear microchannels 30b are preferably arranged evenly so that the distances between the plurality of lines are constant.
  • the heat source HS is arranged to be close to the liquid-phase working medium 20 transported to the evaporator EP, as in the case where the vapor chamber 1k is installed in the electronic device. More specifically, the heat source HS is attached to the outer wall surface of the housing 10 so that the microchannel 30b for transporting the liquid-phase working medium 20 is closer to the heat source HS than the thin film 30a having micropores. preferably. More specifically, with respect to the vapor chamber 1m, the heat source HS is attached to the outer wall surface opposite to the second inner wall surface 10b of the housing 10, here, the outer surface of the second sheet 12 (described later). 35) is preferred.
  • the wick is composed of two members, but other embodiments of the present invention. Also in the heat diffusion device of 1, the wick may be composed of two members.
  • the outer wall surface of the housing is recessed toward the inner space side of the housing in the thickness direction, more specifically, the first inner wall surface of the housing
  • the outer wall surface on the opposite side is concave in the thickness direction toward the internal space of the housing, like the heat diffusion device of Embodiment 2 of the present invention, the outer wall surface of the housing is flat. More specifically, the outer wall surface opposite to the first inner wall surface of the housing may be flat.
  • the outer wall surface of the housing is The housing may be concave toward the inner space side of the housing in the thickness direction. More specifically, the outer wall surface of the housing opposite to the first inner wall surface of the housing is concave toward the inner space side of the housing in the thickness direction.
  • An electronic device of the present invention includes the heat diffusion device of the present invention and an electronic component attached to the outer wall surface of the housing of the heat diffusion device.
  • FIG. 34 is a schematic perspective view showing an example of the electronic device of the present invention.
  • FIG. 35 is a schematic cross-sectional view showing a part of the cross section along the line segment a1-a2 of the electronic device shown in FIG.
  • An electronic device having the heat diffusion device of Embodiment 1 of the present invention will be described below as an example of the electronic device of the present invention. The same applies to electronic equipment having heat diffusion devices according to other embodiments of the present invention.
  • FIGS. 34 and 35 An electronic device 100 shown in FIGS. 34 and 35 has a vapor chamber 1a and an electronic component 110.
  • FIG. 34 An electronic device 100 shown in FIGS. 34 and 35 has a vapor chamber 1a and an electronic component 110.
  • the electronic component 110 is attached to the outer wall surface of the housing 10 of the vapor chamber 1a. More specifically, the electronic component 110 is preferably attached to the outer wall surface of the housing 10 opposite to the second inner wall surface 10b, here, the outer surface of the second sheet 12 .
  • the electronic component 110 may be attached directly to the outer wall surface of the housing 10, or may be attached via another member such as adhesive, sheet, or tape with high thermal conductivity.
  • Examples of the electronic components 110 include central processing units (CPUs), light emitting diodes (LEDs), and heating elements such as power semiconductors.
  • CPUs central processing units
  • LEDs light emitting diodes
  • heating elements such as power semiconductors.
  • Examples of the electronic device 100 include smartphones, tablet terminals, notebook computers, game machines, wearable devices, and the like.
  • the housing has an evaporating section in the internal space, and the electronic component overlaps the evaporating section when viewed from above in the thickness direction.
  • the electronic component 110 corresponds to the heat source HS shown in FIG. That is, when viewed from the thickness direction T, the electronic component 110 overlaps the evaporation portion EP of the housing 10 .
  • the electronic device of the present invention preferably further includes a device housing having the heat diffusion device and the electronic component provided in an internal space, and a joining member that joins the housing and the device housing.
  • the electronic device 100 preferably further includes a device housing 120, as shown in FIGS. Note that only a portion of the device housing 120 is shown in FIG. 35 .
  • a vapor chamber 1a and an electronic component 110 are provided in the internal space of the device housing 120.
  • the electronic device 100 preferably further has a joint member 130 as shown in FIG.
  • the joining member 130 joins the housing 10 and the device housing 120 .
  • the joining member 130 joins the outer wall surface of the housing 10 opposite to the first inner wall surface 10a, here the outer surface of the first sheet 11, and the inner wall surface of the device housing 120. ing.
  • the joining member is preferably a thermally conductive member.
  • the joint member 130 is preferably a thermally conductive member.
  • the joining member 130 is a thermally conductive member, the heat from the heat source HS, here, the heat from the electronic component 110 is easily conducted from the housing 10 to the device housing 120 . That is, the heat from the heat source HS, here, the heat from the electronic component 110, is easily diffused along the path from the housing 10 to the device housing 120 as well.
  • Thermally conductive members include, for example, thermally conductive tapes and thermally conductive adhesives.
  • the outer wall surface of the housing on the joint member side may be concave toward the inner space side of the housing in the thickness direction.
  • the outer wall surface of the housing 10 on the joint member 130 side may be concave toward the inner space side of the housing 10 in the thickness direction T.
  • the outer wall surface on the side opposite to the first inner wall surface 10a of the housing 10, here, the outer surface of the first sheet 11 extends in the thickness direction T , it warps so as to be concave toward the inner space side of the housing 10 .
  • the outer wall surface of the housing 10 When the outer wall surface of the housing 10 is concave toward the inner space side of the housing 10 in the thickness direction T, the outer wall surface of the housing 10 is the device housing 120, more specifically, the inner wall surface of the device housing 120. If an attempt is made to directly attach the housing 10 and the device housing 120, a gap is created. Therefore, the adhesion between the housing 10 and the device housing 120 is deteriorated.
  • the outer wall surface of the housing 10 is concave toward the inner space side of the housing 10 in the thickness direction T, by attaching the joint member 130 to the outer wall surface of the housing 10,
  • the concave portion of the outer wall surface of the housing 10 is filled with the joint member 130, and as a result, the outer surface of the joint member 130 opposite to the housing 10 can be flattened. Therefore, even in the vapor chamber 1a in which the outer wall surface of the housing 10 is not flat, by interposing the joint member 130, the adhesion between the housing 10 and the equipment housing 120 can be improved.
  • the joint member 130 is a thermally conductive member, heat from the heat source HS, here, heat from the electronic component 110 can be easily conducted from the housing 10 to the device housing 120 .
  • the outer wall surface of the housing 10 on the joint member 130 side may not be concave toward the inner space side of the housing 10 in the thickness direction T, but may be flat.
  • the vapor chamber 1a operates autonomously without the need for external power, and further utilizes the latent heat of vaporization and latent heat of condensation of the working medium 20 to generate heat from the heat source HS, here , the heat from the electronic component 110 can be diffused two-dimensionally at high speed. Furthermore, in the vapor chamber 1a, the liquid-phase working medium 20 can be efficiently collected by the wick 30, more specifically, the edge wick portion 31, due to the above-described action, thereby improving the maximum heat transfer amount. do. As described above, the electronic device 100 having the vapor chamber 1a can effectively dissipate heat in a limited space inside the electronic device 100 .
  • the vapor chamber was shown as an example of the heat diffusion device of the present invention, but the heat diffusion device of the present invention is also applicable to heat diffusion devices such as heat pipes.
  • the heat diffusion device of the present invention can be used for a wide range of applications in fields such as personal digital assistants.
  • the heat diffusion device of the present invention can be used, for example, to lower the temperature of a heat source such as a central processing unit and extend the usage time of electronic equipment, and is used in smartphones, tablet terminals, laptop computers, game machines, wearable devices, etc. Available.
  • vapor chamber (heat diffusion device) 10 housing 10a first inner wall surface 10b second inner wall surface 11 first sheet 12 second sheet 20 working medium 30 wick 30a membrane with micropores 30b microchannel 31 edge wick 31a first edge wick 31b second second Edge wick 32 Non-edge wick 40 Post 50 Brazing material 100 Electronic device 110 Electronic component 120 Device housing 130 Joint member EP Evaporator HS Heat source L Length direction P1 First position P2 Second position P3 Third position Sa Thickness of first edge wick Sb Thickness of second edge wick T Thickness direction VP Steam flow path W Width direction

Landscapes

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Abstract

熱拡散デバイス(1a)は、厚み方向(T)に対向する第1内壁面(10a)及び第2内壁面(10b)を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体(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)の内部空間に設けられたウィック(30)と、を備え、ウィック(30)は、厚み方向(T)からの平面視で筐体(10)の内部空間の縁端に沿って設けられた縁端ウィック部(31)を有し、筐体(10)の内部空間には、第1位置(P1)と、筐体(10)の内部空間の厚み方向(T)の高さが第1位置(P1)よりも小さい第2位置(P2)と、が存在し、第1位置(P1)は、厚み方向(T)に直交する面方向において、第2位置(P2)よりも縁端ウィック部(31)に近接する。

Description

熱拡散デバイス及び電子機器
 本発明は、熱拡散デバイス及び電子機器に関する。
 近年、素子の高集積化及び高性能化により、発熱量が増加している。また、製品の小型化により、発熱密度が増加している。このような状況は、スマートフォン、タブレット等のモバイル端末の分野において特に顕著である。このような事情から、放熱対策を行うことが重要となっている。
 放熱対策用の部材としては、グラファイトシート等が用いられることが多いが、その熱輸送量は充分ではないため、様々な放熱対策用の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。
 特許文献1には、外縁が接合された対向する第1シート及び第2シートから構成される筐体と、筐体内に封入された作動液と、第1シートの第2シートに対向する主面に設けられたウィックと、を備えるベーパーチャンバーであって、第1シート及び第2シートは、外縁を接合する封止部を有し、第1シート及び第2シートの少なくとも一方は、第1シートと第2シートの対向する方向に直交する方向から断面視してウィックと封止部の間に溝部を有している、ベーパーチャンバーが開示されている。
国際公開第2020/026907号
 特許文献1に記載のベーパーチャンバーでは、特許文献1の図4等に示されているように、ウィックが、厚み方向からの平面視で筐体の内部空間全体にわたって設けられている。そのため、特許文献1に記載のベーパーチャンバーでは、筐体の内部空間に占める蒸気流路の領域が制限され、結果的に、最大熱輸送量が制限される、という問題が生じる。
 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、最大熱輸送量を向上可能な熱拡散デバイスを提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記熱拡散デバイスを有する電子機器を提供することを目的とするものである。
 本発明の熱拡散デバイスは、厚み方向に対向する第1内壁面及び第2内壁面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、上記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、上記筐体の内部空間に設けられたウィックと、を備え、上記ウィックは、上記厚み方向からの平面視で上記筐体の内部空間の縁端に沿って設けられた縁端ウィック部を有し、上記筐体の内部空間には、第1位置と、上記筐体の内部空間の上記厚み方向の高さが上記第1位置よりも小さい第2位置と、が存在し、上記第1位置は、上記厚み方向に直交する面方向において、上記第2位置よりも上記縁端ウィック部に近接する、ことを特徴とする。
 本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスと、上記熱拡散デバイスの上記筐体の外壁面に取り付けられた電子部品と、を備える、ことを特徴とする。
 本発明によれば、最大熱輸送量を向上可能な熱拡散デバイスを提供できる。また、本発明によれば、上記熱拡散デバイスを有する電子機器を提供できる。
図1は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの一例を示す斜視模式図である。 図2は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図3は、図2に示す熱拡散デバイスの線分A1-A2に沿う断面を示す断面模式図である。 図4は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートの作製工程の一例を示す断面模式図である。 図5は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第2シートの作製工程の一例を示す断面模式図である。 図6は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、ウィックの配置工程の一例を示す断面模式図である。 図7は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、筐体の作製工程の一例を示す断面模式図である。 図8は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、筐体の作製工程の別の一例を示す断面模式図である。 図9は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図10は、図9に示す熱拡散デバイスの線分B1-B2に沿う断面を示す断面模式図である。 図11は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートの作製工程の一例を示す断面模式図である。 図12は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートのエッチング加工工程の一例を示す断面模式図である。 図13は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートの追加エッチング加工工程の一例を示す断面模式図である。 図14は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、ウィックの配置工程の一例を示す断面模式図である。 図15は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、筐体の作製工程の一例を示す断面模式図である。 図16は、本発明の実施形態3の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図17は、図16に示す熱拡散デバイスの線分C1-C2に沿う断面を示す断面模式図である。 図18は、本発明の実施形態4の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図19は、図18に示す熱拡散デバイスの線分D1-D2に沿う断面を示す断面模式図である。 図20は、本発明の実施形態5の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図21は、図20に示す熱拡散デバイスの線分E1-E2に沿う断面を示す断面模式図である。 図22は、本発明の実施形態6の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図23は、図22に示す熱拡散デバイスの線分F1-F2に沿う断面を示す断面模式図である。 図24は、本発明の実施形態7の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図25は、図24に示す熱拡散デバイスの線分G1-G2に沿う断面を示す断面模式図である。 図26は、本発明の実施形態8の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図27は、図26に示す熱拡散デバイスの線分H1-H2に沿う断面を示す断面模式図である。 図28は、本発明の実施形態9の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図29は、図28に示す熱拡散デバイスの線分J1-J2に沿う断面を示す断面模式図である。 図30は、本発明の実施形態10の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図31は、図30に示す熱拡散デバイスの線分K1-K2に沿う断面を示す断面模式図である。 図32は、本発明の実施形態11の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。 図33は、図32に示す熱拡散デバイスの線分M1-M2に沿う断面を示す断面模式図である。 図34は、本発明の電子機器の一例を示す斜視模式図である。 図35は、図34に示す電子機器の線分a1-a2に沿う断面の一部を示す断面模式図である。
 以下、本発明の熱拡散デバイスと、本発明の電子機器とについて説明する。なお、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更されてもよい。また、以下において記載する個々の好ましい構成を複数組み合わせたものもまた本発明である。
 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す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。実施形態2以降では、実施形態1と共通の事項についての記載は省略し、異なる点を主に説明する。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」及び「本発明の電子機器」と言う。
 以下に示す図面は模式図であり、その寸法、縦横比の縮尺等は実際の製品と異なる場合がある。
[熱拡散デバイス]
 本発明の熱拡散デバイスについて、以下に説明する。
<実施形態1>
 本発明の熱拡散デバイスは、厚み方向に対向する第1内壁面及び第2内壁面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、上記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、上記筐体の内部空間に設けられたウィックと、を備える。
 図1は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの一例を示す斜視模式図である。
 以下では、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの一例として、ベーパーチャンバーを示す。後述する本発明の他の実施形態の熱拡散デバイスの一例についても同様である。
 図1に示すベーパーチャンバー(熱拡散デバイス)1aは、筐体10を有している。
 筐体10は、気密状態に密閉されており、中空構造を有している。
 筐体10の外壁面には、発熱素子である熱源HSが取り付けられている。
 熱源HSとしては、例えば、電子部品が挙げられる。
 本明細書中、長さ方向、厚み方向、及び、幅方向を、図1等に示すように、各々、L、T、及び、Wで定められる方向とする。長さ方向Lと厚み方向Tと幅方向Wとは、互いに直交している。また、厚み方向Tに直交する方向であって、長さ方向L及び幅方向Wを包含する方向を、面方向とする。なお、長さ方向Lの寸法、厚み方向Tの寸法、及び、幅方向Wの寸法を、各々、長さ、厚み、及び、幅とも言う。
 ベーパーチャンバー1a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。
 本明細書中、面状とは、板状及びシート状を包含する形状であり、図1に示すベーパーチャンバー1a及び筐体10では、長さ及び幅が、厚みに対して相当に大きい形状、例えば、長さ及び幅が、厚みの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1aの長さ、厚み、及び、幅、すなわち、筐体10の長さ、厚み、及び、幅は、各々、長さ方向L、厚み方向T、及び、幅方向Wの最大寸法として定められる。
 ベーパーチャンバー1a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1aの長さ及び幅、すなわち、筐体10の長さ及び幅は、各々、好ましくは5mm以上、500mm以下、より好ましくは20mm以上、300mm以下、更に好ましくは50mm以上、200mm以下である。
 ベーパーチャンバー1aの長さ及び幅、すなわち、筐体10の長さ及び幅は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
 ベーパーチャンバー1aの厚み、すなわち、筐体10の厚みは、好ましくは50μm以上、500μm以下である。
 筐体10は、外縁部同士が接合された第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の構成材料は、ベーパーチャンバーに適した特性、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の構成材料は、好ましくは金属、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、これらの金属の少なくとも1種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の構成材料は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいが、互いに同じであることが好ましい。
 第1シート11及び第2シート12の外縁部同士の接合方法としては、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、樹脂封止等が挙げられる。中でも、レーザー溶接、抵抗溶接、又は、ロウ接が好ましい。
 第1シート11及び第2シート12の厚みは、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、更に好ましくは40μm以上、60μm以下である。
 第1シート11及び第2シート12の厚みは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
 第1シート11及び第2シート12の厚みは、各々、全体にわたって同じであってもよいし、一部で異なっていてもよい。
 厚み方向Tからの平面視での、ベーパーチャンバー1aの平面形状、すなわち、筐体10の平面形状としては、例えば、三角形、矩形等の多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状等が挙げられる。また、ベーパーチャンバー1aの平面形状、すなわち、筐体10の平面形状は、L字型、C字型(コの字型)、階段型等であってもよい。また、筐体10には、厚み方向Tに貫通口が設けられていてもよい。ベーパーチャンバー1aの平面形状、すなわち、筐体10の平面形状は、ベーパーチャンバーの用途に応じた形状であってもよいし、ベーパーチャンバーの搭載箇所に応じた形状であってもよいし、近傍に存在する他の部品に応じた形状であってもよい。
 図2は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。より具体的には、図2は、図1に示すベーパーチャンバー1aを第2シート12側から透視した状態を示している。図3は、図2に示す熱拡散デバイスの線分A1-A2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図2及び図3に示すベーパーチャンバー1aは、筐体10と、作動媒体20と、ウィック30と、を有している。
 筐体10は、厚み方向Tに対向する第1内壁面10a及び第2内壁面10bを有している。
 筐体10の第1内壁面10aは、第1シート11の内面に該当する。
 筐体10の第2内壁面10bは、第2シート12の内面に該当する。
 筐体10には、内部空間が設けられている。より具体的には、筐体10には、第1内壁面10a及び第2内壁面10bで囲まれた内部空間が設けられている。
 作動媒体20は、筐体10の内部空間に封入されている。
 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、特に限定されない。作動媒体20としては、例えば、水、アルコール類、代替フロン等が挙げられる。作動媒体20は、水性化合物であることが好ましく、中でも、水であることが特に好ましい。
 ウィック30は、筐体10の内部空間に設けられている。
 本明細書中、ウィックは、毛細管力により作動媒体を移動させることができる毛細管構造を有するものを意味する。
 毛細管構造としては、従来のベーパーチャンバーで用いられる公知の構造であってもよく、例えば、細孔、突起、溝等の凹凸を有する微細構造等が挙げられる。
 ウィック30は、液相の作動媒体20を毛細管力により吸い上げて輸送する液輸送部として機能する。
 本発明の熱拡散デバイスにおいて、上記ウィックは、上記厚み方向からの平面視で上記筐体の内部空間の縁端に沿って設けられた縁端ウィック部を有する。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、ウィック30は、縁端ウィック部31を有している。図2に示す例では、ウィック30が、縁端ウィック部31からなっている。
 縁端ウィック部31は、厚み方向Tからの平面視で、筐体10の内部空間の縁端に沿って設けられている。図2に示す例では、縁端ウィック部31が、厚み方向Tからの平面視で、筐体10の内部空間の縁端の全周に沿って設けられている。なお、縁端ウィック部31は、厚み方向Tからの平面視で、筐体10の内部空間の縁端の一部に沿って設けられていてもよい。
 ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31は、例えば、複数の繊維を線状に束ねた繊維束で構成される。繊維束は、液相の作動媒体20を毛細管力により吸い上げて保持する液保持部として機能しつつ、吸い上げた液相の作動媒体20を輸送する液輸送部としても機能する。
 ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31は、繊維束で構成される場合、編み込み状の繊維束で構成されることが好ましい。複数の繊維が編み込まれた編み込み状の繊維束では、表面に凹凸が存在しやすくなるため、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31が編み込み状の繊維束で構成される場合、液相の作動媒体20が輸送されやすくなる。
 繊維束を構成する繊維としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属線、カーボン繊維、ガラス繊維等の非金属線等が挙げられる。中でも、金属線は、熱伝導率が高いことから好ましい。例えば、直径が0.03mm程度の銅線を200本程度束ねることにより、繊維束とすることができる。
 筐体10の内部空間には、ウィック30以外の領域に、蒸気流路VPが設けられている。
 ベーパーチャンバー1aでは、上述したように、ウィック30が、縁端ウィック部31として、厚み方向Tからの平面視で筐体10の内部空間の縁端に沿って設けられている。つまり、ベーパーチャンバー1aでは、ウィック30が、厚み方向Tからの平面視で筐体10の内部空間全体にわたって設けられていない。そのため、ベーパーチャンバー1aでは、ウィック30が設けられていない蒸気流路VPが広く確保される。その結果、ベーパーチャンバー1aの熱拡散能力が向上し、更には、均熱性能が向上する。
 本発明の熱拡散デバイスでは、上記筐体の内部空間には、第1位置と、上記筐体の内部空間の上記厚み方向の高さが上記第1位置よりも小さい第2位置と、が存在し、上記第1位置は、上記厚み方向に直交する面方向において、上記第2位置よりも上記縁端ウィック部に近接する。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10の内部空間には、図3に示すように、第1位置P1と、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第1位置P1よりも小さい第2位置P2と、が存在している。ここで、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、筐体10の内部空間における、第1内壁面10aと第2内壁面10bとの厚み方向Tの距離を指す。そして、ベーパーチャンバー1aにおいて、第1位置P1は、図3に示すように、厚み方向Tに直交する面方向、ここでは、幅方向Wにおいて、第2位置P2よりも縁端ウィック部31に近接している。より具体的には、第1位置P1は、面方向、ここでは、幅方向Wにおいて、第2位置P2よりも縁端ウィック部31側に存在しつつ、縁端ウィック部31に接している。したがって、ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、第2位置P2から、縁端ウィック部31に接する第1位置P1に向かって大きくなっている。
 本発明の熱拡散デバイスにおいて、上記筐体の内部空間の上記厚み方向の高さが上記第2位置から上記第1位置に向かって大きくなる態様として、上記筐体の上記第1内壁面及び上記第2内壁面の一方は、上記厚み方向において上記筐体の内部空間側に凸であってもよい。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bの一方は、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であってもよい。図3に示す例では、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っている。つまり、ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10の第1内壁面10aは、第2位置P2から第1位置P1に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜している。
 ベーパーチャンバー1aでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっていれば、筐体10の第1内壁面10aは、連続的に傾斜していなくてもよく、一部で平坦となっていてもよい。
 ベーパーチャンバー1aの作動時には、気相の作動媒体20が、蒸気流路VPを通って、例えば、厚み方向Tからの平面視での筐体10の内部空間の中央部付近に移動し、そこで冷却されて液相の作動媒体20に変化する。しかしながら、ベーパーチャンバー1aでは、上述したように、ウィック30が厚み方向Tからの平面視で筐体10の内部空間全体にわたって設けられていないために、気相の作動媒体20が冷却されて液相の作動媒体20に変化する場所に、ウィック30が設けられていないことがあり得る。
 これに対して、ベーパーチャンバー1aでは、上述したように、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっており、図3に示す例では、筐体10の第1内壁面10aが、第2位置P2から第1位置P1に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜している。そのため、ベーパーチャンバー1aを、筐体10の第1内壁面10aが、第2内壁面10bよりも鉛直下方になるように設置すると、鉛直下方向に重力が働き、筐体10の内部空間において、第2位置P2で発生した液相の作動媒体20は、筐体10の第1内壁面10aの傾斜に沿って第1位置P1に移動する。その結果、第1位置P1に移動した液相の作動媒体20は、第1位置P1に接する縁端ウィック部31に吸い上げられる。このようにして、ベーパーチャンバー1aでは、筐体10の内部空間において、気相の作動媒体20が冷却されることで発生した液相の作動媒体20が、ウィック30、より具体的には、縁端ウィック部31に効率的に回収されやすくなる。このように、ベーパーチャンバー1aによる作用効果は、特に、厚み方向Tに重力が働くときに顕著となる。
 以上により、ベーパーチャンバー1aでは、蒸発した後に冷却されて戻った液相の作動媒体20を、ウィック30、より具体的には、縁端ウィック部31により効率的に還流させることができる。そのため、ベーパーチャンバー1aでは、ウィック30が厚み方向Tからの平面視で筐体10の内部空間全体にわたって設けられていないにもかかわらず、液相の作動媒体20がウィック30に回収されずに局所的にたまることが起こりにくい。したがって、ベーパーチャンバー1aの作動時に、液相の作動媒体20と気相の作動媒体20との循環が止まってしまう、いわゆるドライアウトが発生しにくくなる。以上の結果、ベーパーチャンバー1aでは、ウィック30が厚み方向Tからの平面視で筐体10の内部空間全体にわたって設けられていないことで蒸気流路VPが広く確保されていることも相まって、最大熱輸送量が向上する。
 図3に示す第2位置P2は、あくまで一例として示されたものである。第2位置P2は、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが最大となる位置でなければ、図3に示す位置と異なる位置にあってもよい。第2位置P2が図3に示す位置と異なる位置にある場合であっても、図3に示す例と同様の作用により、液相の作動媒体20が縁端ウィック部31に効率的に回収されやすくなり、結果的に、ベーパーチャンバー1aの最大熱輸送量が向上する。
 ベーパーチャンバー1aでは、図3と異なる厚み方向Tに沿う断面、例えば、図3と異なる厚み方向T及び幅方向Wに沿う断面、厚み方向T及び長さ方向Lに沿う断面等においても、図3に示す例と同様に、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっていることが好ましい。
 ベーパーチャンバー1aでは、厚み方向Tに沿う断面に、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、縁端ウィック部31の少なくとも一部に対して、第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっている断面が含まれていれば、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっていない断面、例えば、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第1位置P1に向かって同じである断面が含まれていてもよい。
 ベーパーチャンバー1aでは、厚み方向Tに沿うあらゆる断面において、図3に示す例と同様に、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっていることが特に好ましい。つまり、ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、縁端ウィック部31の全体に対して、第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっていることが特に好ましい。
 ベーパーチャンバー1aでは、図3に示す例と異なり、筐体10の第2内壁面10bが、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っていてもよい。つまり、ベーパーチャンバー1aでは、筐体10の第2内壁面10bが、第2位置P2から第1位置P1に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜していてもよい。この場合、ベーパーチャンバー1aを、筐体10の第2内壁面10bが、第1内壁面10aよりも鉛直下方になるように設置すると、図3に示す例と同様の作用により、液相の作動媒体20が縁端ウィック部31に効率的に回収されやすくなり、結果的に、ベーパーチャンバー1aの最大熱輸送量が向上する。
 本発明の熱拡散デバイスにおいて、上記筐体は、蒸発部を内部空間に有することが好ましく、上記厚み方向からの平面視で、上記縁端ウィック部は、上記蒸発部に重なることが好ましい。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10は、図2に示すように、蒸発部EPを内部空間に有していることが好ましい。
 蒸発部EPは、液相の作動媒体20を蒸発させて、気相の作動媒体20に変化させる部分である。より具体的には、蒸発部EPは、筐体10の内部空間のうち、図1に示す熱源HSの近傍部分であって、熱源HSによって加熱される部分に該当する。
 蒸発部EPの数は、熱源HSの数に応じて、図2に示すように1つのみであってもよいし、複数であってもよい。
 なお、熱源HSは、特に断らない限り、筐体10の第1内壁面10aと反対側の外壁面、ここでは、第1シート11の外面に取り付けられていてもよいし、筐体10の第2内壁面10bと反対側の外壁面、ここでは、第2シート12の外面に取り付けられていてもよい。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、図2に示すように、蒸発部EPに重なっていることが好ましい。つまり、厚み方向Tからの平面視で、ウィック30は、蒸発部EPに重なっていることが好ましい。この場合、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31により、液相の作動媒体20を蒸発部EPに輸送することができる。より具体的には、ベーパーチャンバー1aの作動時に、蒸発部EPで発生した気相の作動媒体20が、蒸気流路VPを通って蒸発部EPから離れた場所、例えば、厚み方向Tからの平面視での筐体10の内部空間の中央部付近に移動し、そこで冷却されて液相の作動媒体20に変化する。そして、蒸発部EPで蒸発した後に冷却されて戻った液相の作動媒体20は、上述した作用により、縁端ウィック部31に効率的に回収された後、蒸発部EPに還流する。
 厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、図2に示すように蒸発部EPの一部に重なっていてもよいし、蒸発部EPの全体に重なっていてもよい。
 なお、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、蒸発部EPに重なっていなくてもよい。この場合、ウィック30のうち、縁端ウィック部31以外の部分(例えば、後述する非縁端ウィック部)が、厚み方向Tからの平面視で蒸発部EPに重なっていてもよい。
 本発明の熱拡散デバイスにおいて、上記厚み方向からの平面視で、上記縁端ウィック部は、上記蒸発部を横断してもよい。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、図2に示すように、蒸発部EPを横断していてもよい。
 図2に示す例では、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31が蒸発部EPを幅方向Wに横断しているが、例えば、図2を90°回転させた状態で見ると、縁端ウィック部31が蒸発部EPを幅方向Wに縦断している、とも言える。このように、本明細書中では、縁端ウィック部が蒸発部を横断する態様に、縁端ウィック部が蒸発部を縦断する態様も含まれる。
 本発明の熱拡散デバイスにおいて、上記厚み方向からの平面視で、上記縁端ウィック部は、上記筐体の内部空間の角部に隣り合う2辺に沿って、かつ、連続して設けられていることが好ましい。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、図2に示すように、筐体10の内部空間の角部に隣り合う2辺に沿って、かつ、連続して設けられていることが好ましい。この場合、蒸発部EPで発生した気相の作動媒体20が、筐体10の内部空間の角部付近に移動し、そこで冷却されて液相の作動媒体20に変化しても、筐体10の内部空間の角部付近に存在する液相の作動媒体20は、縁端ウィック部31に回収されやすくなる。
 本発明の熱拡散デバイスにおいて、上記厚み方向からの平面視で、上記縁端ウィック部は、上記筐体の内部空間の角部に接することが好ましい。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、図2に示すように、筐体10の内部空間の角部に接していることが好ましい。この場合、筐体10の内部空間の角部付近に存在する液相の作動媒体20は、縁端ウィック部31に確実に回収される。
 厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、図2に示すように、筐体10の内部空間のすべての角部に接していることが特に好ましい。
 なお、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31は、図2に示す例と異なり、筐体10の内部空間の角部に接していなくてもよい。
 ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31は、図3に示すように、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bに接していることが好ましい。この場合、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31は、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bの少なくとも一方に固定されていることが好ましい。
 ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31は、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bの一方に接していてもよい。この場合、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31は、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bのうち、縁端ウィック部31が接している側の内壁面に固定されていることが好ましい。
 ウィック30の固定方法、ここでは、縁端ウィック部31の固定方法としては、例えば、拡散接合、超音波接合、スポット溶接等の接合方法が挙げられる。
 本発明の熱拡散デバイスにおいて、上記筐体の外壁面は、上記厚み方向において上記筐体の内部空間側に凹であってもよい。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10の外壁面は、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凹であってもよい。図3に示す例では、筐体10の第1内壁面10aと反対側の外壁面、ここでは、第1シート11の外面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凹であるように反っている。
 一方、ベーパーチャンバー1aでは、上述したように、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っている。
 このように、ベーパーチャンバー1aでは、筐体10の第1内壁面10aと、筐体10の第1内壁面10aと反対側の外壁面とが、ここでは、第1シート11の内面と外面とが、同じ方向に反っており、第1シート11の厚みが、位置によらず一定となっている。
 ベーパーチャンバー1aにおいて、筐体10の内部空間には、図2及び図3に示すように、第1内壁面10a及び第2内壁面10bを内側から支持する複数の支柱40が設けられていてもよい。複数の支柱40が筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bを内側から支持することにより、筐体10が外部からの圧力で変形しようとしても、蒸気流路VPが潰れることを防止できる。
 筐体10の内部空間に複数の支柱40が設けられている場合、支柱40間の領域が、蒸気流路VPとなる。
 複数の支柱40は、各々独立して、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bのうち、図3に示すように両方に接していてもよいし、一方に接していてもよい。
 複数の支柱40は、各々独立して、筐体10と一体化していてもよいし、筐体10に接合されていてもよい。
 複数の支柱40が筐体10と一体化している場合、複数の支柱40は、例えば、第1シート11又は第2シート12の内面をエッチング加工すること等により形成される。
 複数の支柱40が筐体10と一体化している場合、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bは、各々、支柱40間に存在する筐体10の内壁面に該当する。
 複数の支柱40の構成材料は、例えば、樹脂、金属、セラミックス、これらの複数種以上の混合物等が挙げられる。
 複数の支柱40の構成材料は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
 複数の支柱40は、各々独立して、単層からなっていてもよいし、複数層からなっていてもよい。
 複数の支柱40の長さは、各々、支柱40における厚み方向Tの端部での面方向に沿う断面の円相当径に換算して、例えば、100μm以上、2000μm以下であり、好ましくは300μm以上、1000μm以下である。支柱40の長さが大きくなると、外部からの圧力による筐体10の変形がより抑制される。支柱40の長さが小さくなると、蒸気流路VPがより広く確保される。
 複数の支柱40の長さは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 複数の支柱40の幅は、各々、支柱40における厚み方向Tの端部での面方向に沿う断面の円相当径に換算して、例えば、100μm以上、2000μm以下であり、好ましくは300μm以上、1000μm以下である。支柱40の幅が大きくなると、外部からの圧力による筐体10の変形がより抑制される。支柱40の幅が小さくなると、蒸気流路VPがより広く確保される。
 複数の支柱40の幅は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 厚み方向Tからの平面視での、複数の支柱40の平面形状としては、各々、例えば、三角形、矩形等の多角形、図2に示すような円形、楕円形、これらを組み合わせた形状等が挙げられる。
 複数の支柱40の平面形状は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 面方向からの断面視での、複数の支柱40の断面形状としては、各々、例えば、図3に示すような矩形等の多角形等が挙げられる。
 複数の支柱40の断面形状は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 複数の支柱40は、筐体10の内部空間において、図2に示すように支柱40間の距離が一定となるように均等に配置されていることが好ましい。この場合、複数の支柱40は、筐体10の内部空間において、一部の領域で均等に配置されていることが好ましく、全体の領域にわたって均等に配置されていることがより好ましい。複数の支柱40が均等に配置されている領域では、ベーパーチャンバー1aの強度が均一に確保される。
 複数の支柱40の寸法(長さ、幅等)、形状(平面形状、断面形状等)、個数、配置等は、実際の製品において、図2及び図3に示す例と異なっていてもよい。
 ベーパーチャンバー1aは、以下のようにして作動する。
 液相の作動媒体20は、蒸発部EPにおいて、熱源HSからの熱を吸収することで蒸発し、気相の作動媒体20に変化する。そして、蒸発部EPで発生した気相の作動媒体20は、蒸気流路VPを通って蒸発部EPから離れた場所、例えば、厚み方向Tからの平面視での筐体10の内部空間の中央部付近に移動し、そこで冷却されて液相の作動媒体20に変化する。ここで、ウィック30に到達していない液相の作動媒体20は、筐体10の第1内壁面10aの傾斜に沿って縁端ウィック部31に移動する。そして、縁端ウィック部31に到達した液相の作動媒体20は、縁端ウィック部31に吸い上げられた後、縁端ウィック部31で蒸発部EPに輸送される。
 ベーパーチャンバー1aでは、以上の過程が繰り返されることにより、作動媒体20が気-液の相変化を生じつつ循環する。この際、熱源HSからの熱は、蒸発部EPにおいて液相の作動媒体20を気相の作動媒体20に変化させる蒸発潜熱として吸収された後、蒸発部EPから離れた場所において気相の作動媒体20を液相の作動媒体20に変化させる凝縮潜熱として放出される。このようにして、ベーパーチャンバー1aは、外部動力を必要とすることなく自立的に作動し、更には、作動媒体20の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用することにより、熱源HSからの熱を二次元的に高速で拡散できる。更に、ベーパーチャンバー1aでは、上述したように、蒸気流路VPが広く確保されており、また、液相の作動媒体20が縁端ウィック部31に効率的に回収されやすくなっているため、最大熱輸送量が向上する。
 ベーパーチャンバー1aは、例えば、以下の方法で製造される。
(第1シートの作製工程)
 図4は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートの作製工程の一例を示す断面模式図である。
 例えば、金属材料を金型でプレス加工することにより、図4に示す第1シート11を作製する。
(第2シートの作製工程)
 図5は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第2シートの作製工程の一例を示す断面模式図である。
 まず、例えば、金属材料を金型でプレス加工することにより、第2シート12を作製する。そして、第2シート12の一方主面をエッチング加工することにより、図5に示すように、第2シート12と一体化した複数の支柱40を形成する。
(ウィックの配置工程)
 図6は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、ウィックの配置工程の一例を示す断面模式図である。
 図5に示す第2シート12に対して、ウィック30を、例えば、拡散接合することにより、図6に示すように、ウィック30を縁端ウィック部31として、第2シート12の一方主面上の縁端に沿って配置する。これにより、図6に示すウィック30付き第2シート12を作製する。
(筐体の作製工程)
 図7は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、筐体の作製工程の一例を示す断面模式図である。
 図4に示す第1シート11と、図6に示すウィック30付き第2シート12とを、第1シート11と複数の支柱40とが接するように、作動媒体20を内部に封入した状態で接合することにより、図7に示す筐体10を作製する。この際、第1シート11で複数の支柱40を厚み方向Tに押しつぶすことにより、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸となるようにする。
 筐体10を作製する際、第1シート11及び第2シート12の外縁部同士をロウ接で接合してもよい。
 図8は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、筐体の作製工程の別の一例を示す断面模式図である。
 図8に示すように、第1シート11及び第2シート12の外縁部同士を、ロウ材50を用いたロウ接で接合することにより、筐体10を作製してもよい。この際、第2シート12の外縁部が、複数の支柱40よりもロウ材50の厚み分だけ高くなる。そのため、第1シート11及び第2シート12の外縁部同士がロウ材50を介して接合されてなる筐体10において、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸となりやすくなる。
 以上により、ベーパーチャンバー1aが製造される。
<実施形態2>
 本発明の実施形態2の熱拡散デバイスでは、上記筐体の上記第1内壁面及び上記第2内壁面の一方が、上記厚み方向において上記筐体の内部空間側に凸であるものの、その凸形状が、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、階段状である。
 図9は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図10は、図9に示す熱拡散デバイスの線分B1-B2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図9及び図10に示すベーパーチャンバー1bでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなる態様として、筐体10の第1内壁面10aが、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように階段状となっている。
 ベーパーチャンバー1bにおいて、筐体10の第1内壁面10aがなす階段の段数、段差等は、特に限定されない。
 ベーパーチャンバー1bでは、図10に示す例と異なり、筐体10の第2内壁面10bが、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように階段状となっていてもよい。
 ベーパーチャンバー1bは、例えば、以下の方法で製造される。
(第1シートの作製工程)
 図11は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートの作製工程の一例を示す断面模式図である。
 例えば、金属材料を金型でプレス加工することにより、図11に示す第1シート11を作製する。
(第1シートのエッチング加工工程)
 図12は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートのエッチング加工工程の一例を示す断面模式図である。
 図11に示す第1シート11の一方主面をエッチング加工することにより、図12に示すように、第1シート11の一方主面に複数の突起を形成する。
(第1シートの追加エッチング加工工程)
 図13は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、第1シートの追加エッチング加工工程の一例を示す断面模式図である。
 図12に示す第1シート11の一方主面を選択的にエッチング加工することにより、図13に示すように、第1シート11と一体化した複数の支柱40を形成するとともに、支柱40間に存在する第1シート11の一方主面の厚み方向Tの高さ位置が縁端に向かって低くなるようにする。
(ウィックの配置工程)
 図14は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、ウィックの配置工程の一例を示す断面模式図である。
 図13に示す第1シート11に対して、ウィック30を、例えば、拡散接合することにより、図14に示すように、ウィック30を縁端ウィック部31として、第1シート11の一方主面上の縁端に沿って配置する。これにより、図14に示すウィック30付き第1シート11を作製する。
(筐体の作製工程)
 図15は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの製造方法の一例について、筐体の作製工程の一例を示す断面模式図である。
 図14に示すウィック30付き第1シート11と、別途作製した第2シート12とを、第2シート12と複数の支柱40とが接するように、作動媒体20を内部に封入した状態で接合することにより、図15に示す筐体10を作製する。これにより、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸となる。
 筐体10を作製する際、図15に示すように、第1シート11及び第2シート12の外縁部同士を、ロウ材50を用いたロウ接で接合してもよい。
 以上により、ベーパーチャンバー1bが製造される。
<実施形態3>
 本発明の実施形態3の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、上記筐体の上記第1内壁面及び上記第2内壁面が、各々、上記厚み方向において上記筐体の内部空間側に凸である。
 図16は、本発明の実施形態3の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図17は、図16に示す熱拡散デバイスの線分C1-C2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図16及び図17に示すベーパーチャンバー1cでは、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bが、各々、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸である。より具体的には、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bが、各々、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っている。
 ベーパーチャンバー1cでは、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bが、各々、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っていることにより、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bのどちらが鉛直下方になるように設置しても、筐体10の内部空間において、第2位置P2で発生した液相の作動媒体20が、筐体10の第1内壁面10a又は第2内壁面10bの傾斜に沿って第1位置P1に移動する。したがって、ベーパーチャンバー1cでは、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bのどちらが鉛直下方になるように設置しても、液相の作動媒体20が縁端ウィック部31に効率的に回収されやすくなる。
 ベーパーチャンバー1cでは、第1シート11及び第2シート12の厚みを同じとし、更に、厚み方向Tに対称的な形状とすることにより、表裏のない構造を実現できる。ベーパーチャンバー1cが表裏のない構造となることにより、ベーパーチャンバー1cを電子機器に組み込む際の作業効率が向上する。
 ベーパーチャンバー1cでは、図17に示す例と異なり、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bが、各々、厚み方向Tにおいて、筐体10の内部空間側に凸であるように階段状となっていてもよい。
<実施形態4>
 本発明の実施形態4の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、上記厚み方向からの平面視で、上記縁端ウィック部が、上記蒸発部を横断しない。
 図18は、本発明の実施形態4の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図19は、図18に示す熱拡散デバイスの線分D1-D2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図18及び図19に示すベーパーチャンバー1dでは、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31が、蒸発部EPを横断していない。つまり、ベーパーチャンバー1dでは、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31が、蒸発部EPに重なっているものの、蒸発部EPの配置領域で分離されている。
 ベーパーチャンバー1dでは、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31が蒸発部EPを横断していないことにより、蒸発部EPのうち、縁端ウィック部31が横断していない領域において、蒸発熱抵抗が減少しやすくなる。蒸発部EPにおいて、蒸発熱抵抗が減少しやすくなると、液相の作動媒体20が蒸発しやすくなり、結果的に、ベーパーチャンバー1dの最大熱輸送量の向上に寄与できる。
<実施形態5>
 本発明の実施形態5の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、上記ウィックが、上記厚み方向からの平面視で上記筐体の内部空間の縁端以外の領域に設けられた非縁端ウィック部を更に有する。更に、本発明の実施形態5の熱拡散デバイスでは、上記筐体が、蒸発部を内部空間に有し、上記厚み方向からの平面視で、上記非縁端ウィック部が、上記蒸発部に重なる。更に、本発明の実施形態5の熱拡散デバイスでは、上記筐体の内部空間には、上記筐体の内部空間の上記厚み方向の高さが上記第2位置よりも大きい第3位置が更に存在し、上記第3位置は、上記面方向において、上記第2位置よりも上記非縁端ウィック部に近接する。
 図20は、本発明の実施形態5の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図21は、図20に示す熱拡散デバイスの線分E1-E2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図20及び図21に示すベーパーチャンバー1eでは、ウィック30が、縁端ウィック部31に加えて、非縁端ウィック部32を更に有している。
 ベーパーチャンバー1eでは、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31が、蒸発部EPを横断していてもよいし、図20に示すように蒸発部EPを横断していなくてもよい。
 非縁端ウィック部32は、厚み方向Tからの平面視で、筐体10の内部空間の縁端以外の領域に設けられている。図20に示す例では、非縁端ウィック部32が、厚み方向Tからの平面視で、縁端ウィック部31から分岐して筐体10の内部空間の幅方向Wの中央部を通るように、蒸発部EPに向かって長さ方向Lに延びている。
 厚み方向Tからの平面視で、非縁端ウィック部32は、蒸発部EPに重なっている。したがって、縁端ウィック部31に加えて、非縁端ウィック部32でも、液相の作動媒体20を蒸発部EPに輸送することができる。つまり、ベーパーチャンバー1eでは、液相の作動媒体20を輸送する液輸送能力が向上する。
 厚み方向Tからの平面視で、非縁端ウィック部32は、蒸発部EPの配置領域において、縁端ウィック部31に接続されていてもよいし、図20に示すように縁端ウィック部31に接続されていなくてもよい。
 非縁端ウィック部32は、図21に示すように、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bに接していることが好ましい。この場合、非縁端ウィック部32は、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bの少なくとも一方に固定されていることが好ましい。
 非縁端ウィック部32は、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bの一方に接していてもよい。この場合、非縁端ウィック部32は、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bのうち、非縁端ウィック部32が接している側の内壁面に固定されていることが好ましい。
 非縁端ウィック部32の固定方法としては、例えば、拡散接合、超音波接合、スポット溶接等の接合方法が挙げられる。
 非縁端ウィック部32は、縁端ウィック部31と同様に、例えば、複数の繊維を線状に束ねた繊維束で構成される。
 ベーパーチャンバー1eにおいて、筐体10の内部空間には、図21に示すように、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2よりも大きい第3位置P3が更に存在している。そして、第3位置P3は、図21に示すように、面方向、ここでは、幅方向Wにおいて、第2位置P2よりも非縁端ウィック部32に近接している。より具体的には、第3位置P3は、面方向、ここでは、幅方向Wにおいて、第2位置P2よりも非縁端ウィック部32側に存在しつつ、非縁端ウィック部32に接している。このように、第2位置P2は、面方向、ここでは、幅方向Wにおいて、第1位置P1と第3位置P3との間に存在している。したがって、ベーパーチャンバー1eにおいて、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、第2位置P2から、非縁端ウィック部32に接する第3位置P3に向かって大きくなっている。
 ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第3位置P3に向かって大きくなる態様として、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面が、第1位置P1と第3位置P3との間で、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っている。つまり、ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の第1内壁面10aが、第2位置P2から第1位置P1に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜している。更に、ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の第1内壁面10aが、第2位置P2から第3位置P3に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜している。
 ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっていれば、筐体10の第1内壁面10aは、連続的に傾斜していなくてもよく、一部で平坦となっていてもよい。更に、ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第3位置P3に向かって大きくなっていれば、筐体10の第1内壁面10aは、連続的に傾斜していなくてもよく、一部で平坦となっていてもよい。
 ベーパーチャンバー1eを、筐体10の第1内壁面10aが、第2内壁面10bよりも鉛直下方になるように設置すると、鉛直下方向に重力が働き、筐体10の内部空間において、第2位置P2で発生した液相の作動媒体20は、筐体10の第1内壁面10aの傾斜に沿って第1位置P1に移動する。その結果、第1位置P1に移動した液相の作動媒体20は、第1位置P1に接する縁端ウィック部31に吸い上げられる。更に、筐体10の内部空間において、第2位置P2で発生した液相の作動媒体20は、筐体10の第1内壁面10aの傾斜に沿って第3位置P3に移動する。その結果、第3位置P3に移動した液相の作動媒体20は、第3位置P3に接する非縁端ウィック部32に吸い上げられる。このようにして、ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の内部空間において、気相の作動媒体20が冷却されることで発生した液相の作動媒体20が、ウィック30、より具体的には、縁端ウィック部31及び非縁端ウィック部32に効率的に回収されやすくなる。このように、ベーパーチャンバー1eによる作用効果は、特に、厚み方向Tに重力が働くときに顕著となる。
 以上により、ベーパーチャンバー1eでは、ウィック30が厚み方向Tからの平面視で筐体10の内部空間全体にわたって設けられていないことで蒸気流路VPが広く確保されていること、更には、縁端ウィック部31及び非縁端ウィック部32により液相の作動媒体20を蒸発部EPに輸送することで液輸送能力が向上していることも相まって、最大熱輸送量が向上する。
 図21に示す第2位置P2は、第1位置P1と第3位置P3との間において、あくまで一例として示されたものである。第2位置P2は、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第1位置P1と第3位置P3との間で最大となる位置でなければ、図21に示す位置と異なる位置にあってもよい。第2位置P2が図21に示す位置と異なる位置にある場合であっても、図21に示す例と同様の作用により、液相の作動媒体20が縁端ウィック部31及び非縁端ウィック部32に効率的に回収されやすくなり、結果的に、ベーパーチャンバー1eの最大熱輸送量が向上する。
 ベーパーチャンバー1eにおいて、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、第1位置P1と第3位置P3とで、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第1位置P1と第3位置P3とで異なる場合、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、第1位置P1において、第3位置P3よりも大きくてもよいし、第3位置P3よりも小さくてもよい。
 ベーパーチャンバー1eでは、非縁端ウィック部32を含んで厚み方向Tに沿う、図21と異なる断面においても、図21に示す例と同様に、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、第2位置P2から第3位置P3に向かって大きくなっていることが好ましい。
 ベーパーチャンバー1eでは、非縁端ウィック部32を含んで厚み方向Tに沿う断面に、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、非縁端ウィック部32の少なくとも一部に対して、第2位置P2から第3位置P3に向かって大きくなっている断面が含まれていれば、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第3位置P3に向かって大きくなっていない断面、例えば、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第3位置P3に向かって同じである断面が含まれていてもよい。
 ベーパーチャンバー1eでは、非縁端ウィック部32を含んで厚み方向Tに沿うあらゆる断面において、図21に示す例と同様に、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、第2位置P2から第3位置P3に向かって大きくなっていることが特に好ましい。つまり、ベーパーチャンバー1eにおいて、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、非縁端ウィック部32の全体に対して、第2位置P2から第3位置P3に向かって大きくなっていることが特に好ましい。
 ベーパーチャンバー1eでは、図21に示す例と異なり、筐体10の第2内壁面10bが、第1位置P1と第3位置P3との間で、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っていてもよい。つまり、ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の第2内壁面10bが、第2位置P2から第1位置P1に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜していてもよい。更に、ベーパーチャンバー1eでは、筐体10の第2内壁面10bが、第2位置P2から第3位置P3に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜していてもよい。この場合、ベーパーチャンバー1eを、筐体10の第2内壁面10bが、第1内壁面10aよりも鉛直下方になるように設置すると、図21に示す例と同様の作用により、液相の作動媒体20が縁端ウィック部31及び非縁端ウィック部32に効率的に回収されやすくなり、結果的に、ベーパーチャンバー1eの最大熱輸送量が向上する。
<実施形態6>
 本発明の実施形態6の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態5の熱拡散デバイスと異なり、上記筐体の内部空間の上記厚み方向の高さが、上記第3位置において、上記第2位置よりも小さい。
 図22は、本発明の実施形態6の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図23は、図22に示す熱拡散デバイスの線分F1-F2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図22及び図23に示すベーパーチャンバー1fでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、第3位置P3において、第2位置P2よりも小さくなっている。したがって、ベーパーチャンバー1fでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが、第3位置P3から第2位置P2に向かって大きくなっている。ここで、ベーパーチャンバー1fでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第2位置P2から第1位置P1に向かって大きくなっていることから、結果的に、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さは、第3位置P3から第1位置P1に向かって大きくなっている。
 ベーパーチャンバー1fでは、筐体10の内部空間の厚み方向Tの高さが第3位置P3から第1位置P1に向かって大きくなる態様として、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っている。つまり、ベーパーチャンバー1fでは、筐体10の第1内壁面10aが、第3位置P3から第1位置P1に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜している。
 ベーパーチャンバー1fを、筐体10の第1内壁面10aが、第2内壁面10bよりも鉛直下方になるように設置すると、鉛直下方向に重力が働き、筐体10の内部空間において、第2位置P2で発生した液相の作動媒体20は、筐体10の第1内壁面10aの傾斜に沿って第1位置P1に移動する。その結果、第1位置P1に移動した液相の作動媒体20は、第1位置P1に接する縁端ウィック部31に吸い上げられる。更に、筐体10の内部空間において、第3位置P3で発生した液相の作動媒体20は、第3位置P3に接する非縁端ウィック部32に吸い上げられる。また、筐体10の内部空間において、第3位置P3で発生した液相の作動媒体20は、筐体10の第1内壁面10aの傾斜に沿って第1位置P1に移動した後、第1位置P1に接する縁端ウィック部31に吸い上げられる。このようにして、ベーパーチャンバー1fでは、筐体10の内部空間において、気相の作動媒体20が冷却されることで発生した液相の作動媒体20が、ウィック30、より具体的には、縁端ウィック部31及び非縁端ウィック部32に効率的に回収されやすくなる。このように、ベーパーチャンバー1fによる作用効果は、特に、厚み方向Tに重力が働くときに顕著となる。
 以上により、ベーパーチャンバー1fでは、ウィック30が厚み方向Tからの平面視で筐体10の内部空間全体にわたって設けられていないことで蒸気流路VPが広く確保されていること、更には、縁端ウィック部31及び非縁端ウィック部32により液相の作動媒体20を蒸発部EPに輸送することで液輸送能力が向上することも相まって、最大熱輸送量が向上する。
 ベーパーチャンバー1fでは、図23に示す例と異なり、筐体10の第2内壁面10bが、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸であるように反っていてもよい。つまり、ベーパーチャンバー1fでは、筐体10の第2内壁面10bが、第3位置P3から第1位置P1に向かって、厚み方向Tの高さ位置が低くなるように傾斜していてもよい。この場合、ベーパーチャンバー1fを、筐体10の第2内壁面10bが、第1内壁面10aよりも鉛直下方になるように設置すると、図23に示す例と同様の作用により、液相の作動媒体20が縁端ウィック部31及び非縁端ウィック部32に効率的に回収されやすくなり、結果的に、ベーパーチャンバー1fの最大熱輸送量が向上する。
 本発明の実施形態5及び実施形態6の熱拡散デバイスのように、ウィックが縁端ウィック部及び非縁端ウィック部を有する態様は、液輸送の面で好ましい。一方、本発明の他の実施形態の熱拡散デバイスのように、ウィックが縁端ウィック部のみを有する態様は、蒸気流路が最大化されるため、蒸気輸送の面で好ましい。
<実施形態7>
 本発明の実施形態7の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、上記厚み方向からの平面視での上記筐体の平面形状が、180°よりも大きく、270°以下の内角を有する。
 図24は、本発明の実施形態7の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図25は、図24に示す熱拡散デバイスの線分G1-G2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図24及び図25に示すベーパーチャンバー1gでは、厚み方向Tからの平面視での筐体10の平面形状が、180°よりも大きく、270°以下の内角を有している。図24に示す例では、厚み方向Tからの平面視での筐体10の平面形状が、90°以外に、270°の内角を有している。
<実施形態8>
 本発明の実施形態8の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、上記厚み方向からの平面視での上記筐体の平面形状が、90°よりも大きく、180°よりも小さい内角を有する。
 図26は、本発明の実施形態8の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図27は、図26に示す熱拡散デバイスの線分H1-H2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図26及び図27に示すベーパーチャンバー1hでは、厚み方向Tからの平面視での筐体10の平面形状が、90°よりも大きく、180°よりも小さい内角を有している。図26に示す例では、厚み方向Tからの平面視での筐体10の平面形状が、90°以外に、135°の内角を有している。
<実施形態9>
 本発明の実施形態9の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、上記縁端ウィック部が、第1縁端ウィック部と、上記厚み方向からの平面視で上記第1縁端ウィック部よりも太さが小さい第2縁端ウィック部と、を有する。
 図28は、本発明の実施形態9の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図29は、図28に示す熱拡散デバイスの線分J1-J2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図28及び図29に示すベーパーチャンバー1jでは、縁端ウィック部31が、第1縁端ウィック部31aと、第2縁端ウィック部31bと、を有している。
 厚み方向Tからの平面視で、第2縁端ウィック部31bの太さSbは、第1縁端ウィック部31aの太さSaよりも小さい。
 本明細書中、厚み方向からの平面視での太さとは、長さ方向の太さと、幅方向の太さと、を包含する太さを意味する。
 ベーパーチャンバー1jでは、第2縁端ウィック部31bの太さSbが第1縁端ウィック部31aの太さSaよりも小さいことにより、筐体10の内部空間において、第2縁端ウィック部31b側の領域で、第1縁端ウィック部31a側の領域よりも蒸気流路VPが広くなる。そのため、ベーパーチャンバー1jでは、筐体10の内部空間において、第2縁端ウィック部31b側の領域に、第1縁端ウィック部31a側の領域よりも熱が拡散しやすくなる。このように、ベーパーチャンバー1jでは、縁端ウィック部31の太さを部分的に異ならせることにより、筐体10の内部空間における熱拡散(熱伝導)の方向及び分布を制御できる。
 図28に示す例では、筐体10の内部空間において、第1縁端ウィック部31aが左側の領域に設けられ、第2縁端ウィック部31bが右側の領域に設けられている。第1縁端ウィック部31a及び第2縁端ウィック部31bの位置関係は、図28に示す例以外であってもよい。中でも、第2縁端ウィック部31bは、筐体10の内部空間において熱をより拡散(伝導)させたい領域に設けられていることが好ましい。
 第1縁端ウィック部31aと第2縁端ウィック部31bとは、厚み方向Tからの平面視で、図28に示すように互いに接続されていてもよいし、互いに接続されていなくてもよい。
 厚み方向Tからの平面視での、ベーパーチャンバー1jの平面形状は、図28に示す例と異なっていてもよい。
<実施形態10>
 本発明の実施形態10の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと異なり、上記ウィックが、2つの部材で構成される。
 図30は、本発明の実施形態10の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図31は、図30に示す熱拡散デバイスの線分K1-K2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図30及び図31に示すベーパーチャンバー1kでは、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31が、2つの部材で構成されている。図30及び図31に示す例では、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31が、微細孔を有する薄膜30aと、マイクロチャネル30bと、で構成されている。これにより、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31において、微細孔を有する薄膜30aが、液相の作動媒体20を毛細管力により吸い上げて保持する液保持部として機能し、マイクロチャネル30bが、微細孔を有する薄膜30aが吸い上げた液相の作動媒体20を輸送する液輸送部として機能する。つまり、ベーパーチャンバー1kでは、ウィック30、ここでは、縁端ウィック部31において、液保持部の機能と液輸送部の機能とを独立して制御できる。
 微細孔を有する薄膜30aは、ベーパーチャンバー1kの作動時に液相の作動媒体20を毛細管力により吸い上げるために、筐体10の第1内壁面10a及び第2内壁面10bのうち、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凸である内壁面に接していることが好ましい。図31に示す例では、微細孔を有する薄膜30aが、筐体10の第1内壁面10a、ここでは、第1シート11の内面に接している。
 微細孔を有する薄膜30aとしては、例えば、エッチング加工又は金属加工で形成される金属多孔質膜、メッシュ、不織布、焼結膜、その他の多孔質膜等が挙げられる。
 メッシュとしては、例えば、金属メッシュ、樹脂メッシュ、表面コートされたこれらのメッシュ等が挙げられる。中でも、銅メッシュ、ステンレス(SUS)メッシュ、ポリエステルメッシュが好ましい。
 焼結膜としては、例えば、金属多孔質焼結膜、セラミックス多孔質焼結膜等が挙げられる。中でも、銅又はニッケルの多孔質焼結膜が好ましい。
 その他の多孔質膜としては、例えば、金属多孔質膜、セラミックス多孔質膜、樹脂多孔質膜等が挙げられる。
 マイクロチャネル30bは、筐体10の第2内壁面10b、ここでは、第2シート12の内面に設けられた複数の突起を含んでいる。
 複数の突起は、筐体10の第2内壁面10b、ここでは、第2シート12の内面から厚み方向Tに突出している。
 複数の突起は、筐体10、ここでは、第2シート12と一体化していてもよいし、第2シート12に接合されていてもよい。
 複数の突起が第2シート12と一体化している場合、複数の突起は、例えば、第2シート12の内面をエッチング加工すること等により形成される。
 複数の突起の構成材料は、筐体10の構成材料、ここでは、第2シート12の構成材料と同じであることが好ましい。
 複数の突起の構成材料は、互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 複数の突起の長さは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 複数の突起の幅は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 厚み方向Tからの平面視での、複数の突起の面積は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 複数の突起の厚みは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 厚み方向Tからの平面視での、複数の突起の平面形状としては、例えば、図30に示すような矩形等の多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状等が挙げられる。
 複数の突起の平面形状は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。
 厚み方向Tからの平面視で、複数の突起は、複数の突起間の距離が一定となるように均等に配置されていることが好ましい。この場合、複数の突起は、マイクロチャネル30bにおいて、一部の領域で均等に配置されていることが好ましく、全体の領域にわたって均等に配置されていることがより好ましい。
 なお、ベーパーチャンバー1kが電子機器に組み込まれた状態では、熱源HSが蒸発部EPに輸送される液相の作動媒体20に近くなるように、より具体的には、液相の作動媒体20を輸送するマイクロチャネル30bが微細孔を有する薄膜30aよりも熱源HSに近くなるように、熱源HSが筐体10の外壁面に取り付けられていることが好ましい。つまり、ベーパーチャンバー1kに対して、熱源HSは、筐体10の第2内壁面10bと反対側の外壁面、ここでは、第2シート12の外面に取り付けられている(後述する図35参照)ことが好ましい。
<実施形態11>
 本発明の実施形態11の熱拡散デバイスでは、本発明の実施形態10の熱拡散デバイスと異なり、上記ウィックを構成する2つの部材の一方として例示されるマイクロチャネルが、上記厚み方向からの平面視で、複数の線状に配置される。
 図32は、本発明の実施形態11の熱拡散デバイスの一例の内部構造を示す平面模式図である。図33は、図32に示す熱拡散デバイスの線分M1-M2に沿う断面を示す断面模式図である。
 図32及び図33に示すベーパーチャンバー1mでは、ウィック30を構成するマイクロチャネル30b、ここでは、縁端ウィック部31を構成するマイクロチャネル30bが、厚み方向Tからの平面視で、複数の線状に配置されている。図32及び図33に示す例では、マイクロチャネル30bが、厚み方向Tからの平面視で、筐体10の内部空間の縁端に沿うように、2本の線状に配置されている。
 厚み方向Tからの平面視で、複数の線状のマイクロチャネル30bは、複数の線間の距離が一定となるように均等に配置されていることが好ましい。
 なお、ベーパーチャンバー1mが電子機器に組み込まれた状態では、ベーパーチャンバー1kが電子機器に組み込まれた状態と同様に、熱源HSが蒸発部EPに輸送される液相の作動媒体20に近くなるように、より具体的には、液相の作動媒体20を輸送するマイクロチャネル30bが微細孔を有する薄膜30aよりも熱源HSに近くなるように、熱源HSが筐体10の外壁面に取り付けられていることが好ましい。より具体的には、ベーパーチャンバー1mに対して、熱源HSは、筐体10の第2内壁面10bと反対側の外壁面、ここでは、第2シート12の外面に取り付けられている(後述する図35参照)ことが好ましい。
 以上では、本発明の実施形態10の熱拡散デバイス、及び、本発明の実施形態11の熱拡散デバイスとして、ウィックが2つの部材で構成される態様を示したが、本発明の他の実施形態の熱拡散デバイスにおいても、ウィックが2つの部材で構成されていてもよい。
 以上では、本発明の実施形態2以外の熱拡散デバイスにおいて、筐体の外壁面が厚み方向において筐体の内部空間側に凹である態様、より具体的には、筐体の第1内壁面と反対側の外壁面が厚み方向において筐体の内部空間側に凹である態様を示したが、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスのように、筐体の外壁面が平坦であってもよく、より具体的には、筐体の第1内壁面と反対側の外壁面が平坦であってもよい。
 また、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスにおいて、筐体の外壁面が平坦である態様を示したが、本発明の実施形態2以外の熱拡散デバイスのように、筐体の外壁面が厚み方向において筐体の内部空間側に凹であってもよく、より具体的には、筐体の第1内壁面と反対側の外壁面が厚み方向において筐体の内部空間側に凹であってもよい。
[電子機器]
 本発明の電子機器について、以下に説明する。
 本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスと、上記熱拡散デバイスの上記筐体の外壁面に取り付けられた電子部品と、を備える。
 図34は、本発明の電子機器の一例を示す斜視模式図である。図35は、図34に示す電子機器の線分a1-a2に沿う断面の一部を示す断面模式図である。
 以下では、本発明の電子機器の一例として、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスを有する電子機器について説明する。本発明の他の実施形態の熱拡散デバイスを有する電子機器についても同様である。
 図34及び図35に示す電子機器100は、ベーパーチャンバー1aと、電子部品110と、を有している。
 電子部品110は、ベーパーチャンバー1aの筐体10の外壁面に取り付けられている。より具体的には、電子部品110は、筐体10の第2内壁面10bと反対側の外壁面、ここでは、第2シート12の外面に取り付けられていることが好ましい。
 電子部品110は、筐体10の外壁面に直に取り付けられていてもよいし、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いてもよい。
 電子部品110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100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。
 本発明の電子機器において、上記筐体は、蒸発部を内部空間に有し、上記厚み方向からの平面視で、上記電子部品は、上記蒸発部に重なる。
 電子機器100において、電子部品110は、図1に示す熱源HSに該当する。つまり、厚み方向Tからの平面視で、電子部品110は、筐体10の蒸発部EPに重なっている。
 本発明の電子機器は、上記熱拡散デバイス及び上記電子部品が内部空間に設けられた機器筐体と、上記筐体と上記機器筐体とを接合する接合部材と、を更に備えることが好ましい。
 電子機器100は、図34及び図35に示すように、機器筐体120を更に有していることが好ましい。なお、図35では、機器筐体120の一部のみが示されている。
 機器筐体120の内部空間には、ベーパーチャンバー1a及び電子部品110が設けられている。
 電子機器100は、図35に示すように、接合部材130を更に有していることが好ましい。
 接合部材130は、筐体10と機器筐体120とを接合している。図35に示す例では、接合部材130は、筐体10の第1内壁面10aと反対側の外壁面、ここでは、第1シート11の外面と、機器筐体120の内壁面とを接合している。
 接合部材130が筐体10と機器筐体120とを接合していることにより、筐体10と機器筐体120との密着性が向上する。
 本発明の電子機器において、上記接合部材は、熱伝導性部材であることが好ましい。
 電子機器100において、接合部材130は、熱伝導性部材であることが好ましい。
 接合部材130が熱伝導性部材であることにより、熱源HSからの熱、ここでは、電子部品110からの熱が、筐体10から機器筐体120へ伝導しやすくなる。つまり、筐体10から機器筐体120への経路によっても、熱源HSからの熱、ここでは、電子部品110からの熱が拡散しやすくなる。
 熱伝導性部材としては、例えば、熱伝導性テープ、熱伝導性粘着剤等が挙げられる。
 本発明の電子機器において、上記筐体の上記接合部材側の外壁面は、上記厚み方向において上記筐体の内部空間側に凹であってもよい。
 電子機器100において、筐体10の接合部材130側の外壁面は、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凹であってもよい。図35に示す例では、筐体10の接合部材130側の外壁面として、筐体10の第1内壁面10aと反対側の外壁面、ここでは、第1シート11の外面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凹であるように反っている。
 筐体10の外壁面が厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凹である場合、筐体10の外壁面を、機器筐体120、より具体的には、機器筐体120の内壁面に直に取り付けようとすると、筐体10と機器筐体120との間に隙間が生じてしまう。そのため、筐体10と機器筐体120との密着性が低下してしまう。
 これに対して、電子機器100では、筐体10の外壁面が、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凹であるものの、筐体10の外壁面に接合部材130を取り付けることにより、筐体10の外壁面の凹部を接合部材130で埋めて、結果的に、接合部材130の筐体10と反対側の外面を平坦にできる。したがって、筐体10の外壁面が平坦ではないベーパーチャンバー1aであっても、接合部材130を介在させることにより、筐体10と機器筐体120との密着性を向上させることができる。更に、接合部材130が熱伝導性部材である場合には、熱源HSからの熱、ここでは、電子部品110からの熱を筐体10から機器筐体120へ伝導させやすくすることができる。
 電子機器100において、筐体10の接合部材130側の外壁面は、厚み方向Tにおいて筐体10の内部空間側に凹ではなく、平坦であってもよい。
 上述したように、ベーパーチャンバー1aは、外部動力を必要とすることなく自立的に作動し、更には、作動媒体20の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用することにより、熱源HSからの熱、ここでは、電子部品110からの熱を二次元的に高速で拡散できる。更に、ベーパーチャンバー1aでは、上述した作用により、液相の作動媒体20が、ウィック30、より具体的には、縁端ウィック部31に効率的に回収されやすくなるため、最大熱輸送量が向上する。以上のことから、ベーパーチャンバー1aを有する電子機器100により、電子機器100の内部の限られたスペースにおいて、放熱を効果的に実現できる。
 以上の各実施形態では、本発明の熱拡散デバイスの一例としてベーパーチャンバーを示したが、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。
 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、広範な用途に使用可能である。本発明の熱拡散デバイスは、例えば、中央処理装置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可能であり、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に使用可能である。
1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1j、1k、1m ベーパーチャンバー(熱拡散デバイス)
10 筐体
10a 第1内壁面
10b 第2内壁面
11 第1シート
12 第2シート
20 作動媒体
30 ウィック
30a 微細孔を有する薄膜
30b マイクロチャネル
31 縁端ウィック部
31a 第1縁端ウィック部
31b 第2縁端ウィック部
32 非縁端ウィック部
40 支柱
50 ロウ材
100 電子機器
110 電子部品
120 機器筐体
130 接合部材
EP 蒸発部
HS 熱源
L 長さ方向
P1 第1位置
P2 第2位置
P3 第3位置
Sa 第1縁端ウィック部の太さ
Sb 第2縁端ウィック部の太さ
T 厚み方向
VP 蒸気流路
W 幅方向

Claims (18)

  1.  厚み方向に対向する第1内壁面及び第2内壁面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、
     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設けられたウィックと、を備え、
     前記ウィックは、前記厚み方向からの平面視で前記筐体の内部空間の縁端に沿って設けられた縁端ウィック部を有し、
     前記筐体の内部空間には、第1位置と、前記筐体の内部空間の前記厚み方向の高さが前記第1位置よりも小さい第2位置と、が存在し、
     前記第1位置は、前記厚み方向に直交する面方向において、前記第2位置よりも前記縁端ウィック部に近接する、ことを特徴とする熱拡散デバイス。
  2.  前記筐体の前記第1内壁面及び前記第2内壁面の一方は、前記厚み方向において前記筐体の内部空間側に凸である、請求項1に記載の熱拡散デバイス。
  3.  前記筐体の前記第1内壁面及び前記第2内壁面は、各々、前記厚み方向において前記筐体の内部空間側に凸である、請求項1に記載の熱拡散デバイス。
  4.  前記筐体は、蒸発部を内部空間に有し、
     前記厚み方向からの平面視で、前記縁端ウィック部は、前記蒸発部に重なる、請求項1~3のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
  5.  前記厚み方向からの平面視で、前記縁端ウィック部は、前記蒸発部を横断する、請求項4に記載の熱拡散デバイス。
  6.  前記厚み方向からの平面視で、前記縁端ウィック部は、前記蒸発部を横断しない、請求項4に記載の熱拡散デバイス。
  7.  前記厚み方向からの平面視で、前記縁端ウィック部は、前記筐体の内部空間の角部に隣り合う2辺に沿って、かつ、連続して設けられている、請求項1~6のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
  8.  前記厚み方向からの平面視で、前記縁端ウィック部は、前記筐体の内部空間の角部に接する、請求項7に記載の熱拡散デバイス。
  9.  前記筐体の外壁面は、前記厚み方向において前記筐体の内部空間側に凹である、請求項1~8のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
  10.  前記ウィックは、前記厚み方向からの平面視で前記筐体の内部空間の縁端以外の領域に設けられた非縁端ウィック部を更に有する、請求項1~9のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
  11.  前記筐体は、蒸発部を内部空間に有し、
     前記厚み方向からの平面視で、前記非縁端ウィック部は、前記蒸発部に重なる、請求項10に記載の熱拡散デバイス。
  12.  前記筐体の内部空間には、前記筐体の内部空間の前記厚み方向の高さが前記第2位置よりも大きい第3位置が更に存在し、
     前記第3位置は、前記面方向において、前記第2位置よりも前記非縁端ウィック部に近接する、請求項10又は11に記載の熱拡散デバイス。
  13.  前記縁端ウィック部は、第1縁端ウィック部と、前記厚み方向からの平面視で前記第1縁端ウィック部よりも太さが小さい第2縁端ウィック部と、を有する、請求項1~12のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
  14.  請求項1~13のいずれかに記載の熱拡散デバイスと、
     前記熱拡散デバイスの前記筐体の外壁面に取り付けられた電子部品と、を備える、ことを特徴とする電子機器。
  15.  前記筐体は、蒸発部を内部空間に有し、
     前記厚み方向からの平面視で、前記電子部品は、前記蒸発部に重なる、請求項14に記載の電子機器。
  16.  前記熱拡散デバイス及び前記電子部品が内部空間に設けられた機器筐体と、
     前記筐体と前記機器筐体とを接合する接合部材と、を更に備える、請求項14又は15に記載の電子機器。
  17.  前記接合部材は、熱伝導性部材である、請求項16に記載の電子機器。
  18.  前記筐体の前記接合部材側の外壁面は、前記厚み方向において前記筐体の内部空間側に凹である、請求項16又は17に記載の電子機器。
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