WO2023145397A1 - 熱拡散デバイス及び電子機器 - Google Patents

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WO2023145397A1
WO2023145397A1 PCT/JP2023/000095 JP2023000095W WO2023145397A1 WO 2023145397 A1 WO2023145397 A1 WO 2023145397A1 JP 2023000095 W JP2023000095 W JP 2023000095W WO 2023145397 A1 WO2023145397 A1 WO 2023145397A1
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WO
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convex portion
wall surface
support
wick
diffusion device
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PCT/JP2023/000095
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Inventor
竜宏 沼本
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to heat diffusion devices and electronic equipment.
  • a vapor chamber has a structure in which a working medium (also called a working fluid) and a wick that transports the working medium by capillary force are sealed inside a housing.
  • the working medium absorbs heat from the heat-generating elements such as electronic parts in the evaporator, evaporates in the vapor chamber, moves in the vapor chamber, is cooled, and returns to the liquid phase. .
  • the working medium that has returned to the liquid phase moves again to the evaporating portion on the heating element side by the capillary force of the wick, and cools the heating element.
  • the vapor chamber can operate independently without external power, and heat can be two-dimensionally diffused at high speed by utilizing the latent heat of vaporization and latent heat of condensation of the working medium.
  • Patent Document 1 discloses a thermal ground plane, which is an example of a vapor chamber.
  • the thermal ground plane described in Patent Document 1 includes a first planar substrate member, a plurality of micropillars arranged on the first planar substrate, and at least some of the micropillars a vapor core disposed on at least one of said first planar substrate, said micropillars and said mesh; and disposed on said first planar substrate. wherein the mesh separates the micropillars from the vapor core, the first planar substrate and the second planar substrate are connected to the micropillars; Surrounding the mesh and the steam core.
  • a wick is composed of struts such as micropillars and perforated bodies such as mesh.
  • a perforated body of the vapor chamber a perforated body obtained by forming holes in a metal plate by etching or the like is used.
  • the surface of the perforated body and the surface surrounded by the peripheries of the holes are flush with each other in the portion on the liquid flow path side of the working medium.
  • Capillary force is generated when the surface surrounded by the periphery of the hole contacts the working medium in the portion on the liquid flow path side of the working medium.
  • the amount of the working medium is small due to a process problem such as a small amount of the working medium injected in the liquid injection process of manufacturing the vapor chamber
  • the liquid flow path side of the working medium in the porous body the surface surrounded by the periphery of the hole may not come into contact with the working medium.
  • the working medium is less likely to move in the vapor chamber, there is a problem that the heat soaking performance and the heat transport performance of the vapor chamber are degraded.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a heat diffusion device capable of suppressing deterioration in heat uniformity performance and heat transport performance even when the amount of working medium is small. for the purpose.
  • a further object of the present invention is to provide an electronic device comprising 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, a working medium enclosed in an internal space of the housing, and the internal space of the housing.
  • the wick includes a support in contact with the first inner wall surface and a perforated body in contact with the support, the perforated body penetrating in the thickness direction A through hole is provided, and a protrusion is provided on the periphery of the through hole in a direction approaching the first inner wall surface.
  • the electronic device of the present invention includes the heat diffusion device of the present invention.
  • the present invention it is possible to provide a heat diffusion device capable of suppressing deterioration in heat uniformity performance and heat transport performance even when the amount of working medium is small. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an electronic device comprising the above heat diffusion device.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the heat diffusion device of the present invention.
  • FIG. 2 is an example of a cross-sectional view along line II-II of the heat spreading device shown in FIG. 3A is a partially enlarged sectional view schematically showing an example of a wick and a working medium that constitute the heat diffusion device shown in FIG. 2.
  • FIG. 3B is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion of the wick shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a perspective view schematically showing another example of the shape of the convex portion of the wick shown in FIG. 3A.
  • FIG. FIG. 4A is an example of a plan view of the wick shown in FIG. 3A viewed from the support side.
  • FIG. 4B is another example of a plan view of the wick shown in FIG. 3A viewed from the support side.
  • FIG. 5A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a first modified example of the convex portion.
  • FIG. 5B is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a second modification of the convex portion.
  • FIG. 6B is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion shown in FIG. 6A.
  • FIG. 7-1A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a third modified example of the projection.
  • FIG. 7-1B is a perspective view schematically showing the shape of the projection shown in FIG.
  • FIG. 7-2A is a partially enlarged sectional view schematically showing another example of the projection shown in FIG. 7-1A.
  • FIG. 7-2B is a perspective view schematically showing the shape of the projection shown in FIG. 7-2A.
  • FIG. 7-3A is a partially enlarged sectional view schematically showing another example of the projection shown in FIG. 7-1A.
  • FIG. 7-3B is a perspective view schematically showing the shape of the projection shown in FIG. 7-3A.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a fourth modification of the convex portion.
  • FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a fifth modification of the convex portion.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a fourth modification of the convex portion.
  • FIG. 10 is a partially enlarged sectional view schematically showing a first modification of the wick.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a first modification of the convex portion in the wick shown in FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a second modified example of the protrusion in the wick shown in FIG.
  • FIG. 13 is a partially enlarged sectional view schematically showing a second modification of the wick.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing a third modification of the wick.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a first modification of the heat diffusion device.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a second modification of the heat diffusion device.
  • FIG. 17 is a plan view of the first modification of the wick shown in FIG. 3A, viewed from the perforated body side.
  • 18 is a cross-sectional view of the wick shown in FIG. 17 along line AA.
  • 19A and 19B are diagrams for explaining the definition of convex portions in the wick shown in FIG. 11.
  • FIG. FIG. 20 is a diagram for explaining the definition of convex portions in the wick shown in FIG.
  • the heat diffusion device of the present invention will be described below.
  • the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.
  • a combination of two or more of the individual preferred configurations of the present invention described below is also the present invention.
  • a vapor chamber will be described below as an example of an embodiment of the heat diffusion device of the present invention.
  • the heat diffusion device of the present invention can also be applied to heat diffusion devices such as heat pipes.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the heat diffusion device of the present invention.
  • FIG. 2 is an example of a cross-sectional view along line II-II of the heat spreading device shown in FIG.
  • a vapor chamber (heat diffusion device) 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a hollow casing 10 that is hermetically sealed.
  • the housing 10 has a first inner wall surface 11a and a second inner wall surface 12a facing each other in the thickness direction Z.
  • the vapor chamber 1 further includes a working medium 20 enclosed in the inner space of the housing 10 and a wick 30 arranged in the inner space of the housing 10 .
  • An evaporator that evaporates the enclosed working medium 20 is set in the housing 10 .
  • a heat source HS which is a heating element, is arranged on the outer wall surface of the housing 10 .
  • the heat source HS include electronic components of electronic equipment, such as a central processing unit (CPU).
  • CPU central processing unit
  • a portion of the internal space of the housing 10 that is in the vicinity of the heat source HS and is heated by the heat source HS corresponds to the evaporator.
  • the vapor chamber 1 is preferably planar as a whole. That is, the housing 10 as a whole is preferably planar.
  • the “planar shape” includes a plate shape and a sheet shape, and the dimension in the width direction X (hereinafter referred to as width) and the dimension in the length direction Y (hereinafter referred to as length) are the thickness direction Z Shapes that are considerably large relative to their dimensions (hereinafter referred to as thickness or height), such as shapes whose width and length are 10 times or more, preferably 100 times or more, their thickness.
  • the size of the vapor chamber 1, that is, the size of the housing 10 is not particularly limited.
  • the width and length of the vapor chamber 1 can be appropriately set according to the application.
  • the width and length of the vapor chamber 1 are, for example, 5 mm or more and 500 mm or less, 20 mm or more and 300 mm or less, or 50 mm or more and 200 mm or less.
  • the width and length of the vapor chamber 1 may be the same or different.
  • the housing 10 is preferably composed of a first sheet 11 and a second sheet 12 that face each other and whose outer edges are joined.
  • the material of which the first sheet 11 and the second sheet 12 are composed should have properties suitable for use as a vapor chamber, such as thermal conductivity, strength, and the like. , flexibility, flexibility, etc., and is not particularly limited.
  • the material that constitutes the first sheet 11 and the second sheet 12 is preferably a metal, such as copper, nickel, aluminum, magnesium, titanium, iron, or an alloy containing them as a main component, and copper is particularly preferable. is.
  • the materials forming the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same or different, but are preferably the same.
  • the housing 10 is composed of the first sheet 11 and the second sheet 12
  • the first sheet 11 and the second sheet 12 are joined together at their outer edge portions.
  • the method of such bonding is not particularly limited, but for example, laser welding, resistance welding, diffusion bonding, brazing, TIG welding (tungsten-inert gas welding), ultrasonic bonding or resin sealing can be used, which is preferable. can use laser welding, resistance welding or brazing.
  • the thicknesses of the first sheet 11 and the second sheet 12 are not particularly limited, but each is preferably 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, still more preferably 40 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the thicknesses of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same or different. Also, the thickness of each sheet of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same over the entire area, or may be thin in part.
  • first sheet 11 and the second sheet 12 are not particularly limited.
  • first sheet 11 and the second sheet 12 may each have a shape in which the outer edges are thicker than the portions other than the outer edges.
  • the thickness of the entire vapor chamber 1 is not particularly limited, it is preferably 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the planar shape of the housing 10 when viewed from the thickness direction Z is not particularly limited, and examples thereof include polygonal shapes such as triangles and rectangles, circular shapes, elliptical shapes, and shapes combining these shapes. Further, the planar shape of the housing 10 may be L-shaped, C-shaped (U-shaped), step-shaped, or the like. Moreover, the housing 10 may have a through hole. The planar shape of the housing 10 may be a shape according to the use of the vapor chamber, the shape of the location where the vapor chamber is installed, and other parts existing nearby.
  • the working medium 20 is not particularly limited as long as it can cause a gas-liquid phase change in the environment inside the housing 10.
  • water, alcohols, CFC alternatives, etc. can be used.
  • working medium 20 is an aqueous compound, preferably water.
  • the wick 30 has a capillary structure that can move the working medium 20 by capillary force.
  • the size and shape of the wick 30 are not particularly limited, it is preferable that the wicks 30 are arranged continuously in the internal space of the housing 10, for example.
  • the wick 30 may be arranged in the entire internal space of the housing 10 when viewed from the thickness direction Z, or the wick 30 may be arranged in a part of the internal space of the housing 10 when viewed from the thickness direction Z. may be
  • FIG. 3A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing an example of the wick and working medium that constitute the heat diffusion device shown in FIG.
  • the wick 30 includes a support 31 in contact with the first inner wall surface 11a and a perforated body 32 in contact with the support 31. As shown in FIGS. 2 and 3A, the wick 30 includes a support 31 in contact with the first inner wall surface 11a and a perforated body 32 in contact with the support 31. As shown in FIGS.
  • the perforated body 32 is composed of the same material as the support 31.
  • the material constituting the support 31 and the perforated body 32 is not particularly limited. Examples include laminates.
  • a metal is preferable for the material constituting the support 31 and the perforated body 32 .
  • the support 31 and the perforated body 32 may be constructed integrally.
  • “the support 31 and the perforated body 32 are integrated” means that there is no interface between the support 31 and the perforated body 32. Specifically, , means that the boundary between the support 31 and the perforated body 32 cannot be distinguished.
  • the wick 30 in which the support 31 and the perforated body 32 are integrally formed can be produced, for example, by etching technology, printing technology using multi-layer coating, or other multi-layer technology.
  • the support 31 and the perforated body 32 may not be integrally formed.
  • the entire surface between the support 31 and the perforated body 32 is Since it is difficult to join over the entire surface, a gap is generated in a part between the support 31 and the perforated body 32 .
  • the support 31 and the perforated body 32 are not integrally constructed, but the perforated body 32 It can be said that it is made of the same material as the support 31 .
  • FIG. 4A is an example of a plan view of the wick shown in FIG. 3A viewed from the support side.
  • FIG. 4B is another example of a plan view of the wick shown in FIG. 3A viewed from the support side.
  • the support 31 includes, for example, multiple columnar members.
  • columnar means a shape in which the ratio of the length of the long side of the bottom surface is less than five times the length of the short side of the bottom surface.
  • the shape of the columnar member is not particularly limited, examples thereof include a cylindrical shape, a prismatic shape, a truncated cone shape, and a truncated pyramid shape.
  • the cross-sectional shape of the support 31 perpendicular to the height direction is rectangular, and in the example shown in FIG. 4B, the cross-sectional shape of the support 31 perpendicular to the height direction is circular.
  • the columnar member should be relatively taller than its surroundings. Therefore, the columnar member includes, in addition to the portion protruding from the first inner wall surface 11a, a portion relatively high due to the depression formed in the first inner wall surface 11a.
  • the shape of the support 31 is not particularly limited, but as shown in FIGS. 2 and 3A, the support 31 preferably has a tapered shape in which the width narrows from the perforated body 32 toward the first inner wall surface 11a. .
  • the support 31 preferably has a tapered shape in which the width narrows from the perforated body 32 toward the first inner wall surface 11a.
  • the arrangement of the supports 31 is not particularly limited, they are preferably arranged evenly in a predetermined area, more preferably evenly over the entire area, for example, so that the center-to-center distance (pitch) of the supports 31 is constant.
  • the center-to-center distance of the support 31 (the length indicated by P31 in FIG. 4A or 4B) is, for example, 60 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less.
  • the width of the support 31 (the length indicated by W31 in FIG. 4A or 4B) is, for example, 20 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the height of the support 31 (the length indicated by T31 in FIG. 3A) is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the perforated body 32 has a through hole 33 penetrating in the thickness direction Z. Within the through hole 33, the working medium 20 can move by capillary action.
  • the through hole 33 is preferably provided in a portion where the support 31 does not exist when viewed from the thickness direction Z. As shown in FIG. Although the shape of the through hole 33 is not particularly limited, it is preferable that the cross section of the plane perpendicular to the thickness direction Z is circular or elliptical.
  • the arrangement of the through holes 33 of the perforated body 32 is not particularly limited. are arranged so that is constant.
  • the center-to-center distance (the length indicated by P33 in FIG. 4A or 4B) of the through holes 33 of the perforated body 32 is, for example, 3 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the diameter of the end surface of the through-hole 33 on the side of the first inner wall surface 11a is, for example, 100 ⁇ m or less.
  • the thickness of the perforated body 32 (the length indicated by T32 in FIG. 3A) is, for example, 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness of the perforated body 32 means the thickness of the perforated body 32 at a portion where the later-described projections 34 are not provided.
  • a protrusion 34 is provided on the periphery of the through hole 33 in a direction approaching the first inner wall surface 11a.
  • FIG. 3B is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion of the wick shown in FIG. 3A.
  • the convex portion 34 has a first end 35 on the side of the first inner wall surface 11a and a second end 36 on the side of the second inner wall surface 12a.
  • the convex portion 34 has a cylindrical shape.
  • the shape of the convex portion 34 is, for example, a tubular shape with the flat first end portion 35 .
  • the shape of the convex portion 34 may be a prismatic shape, or a hollow shape such as a truncated cone or a truncated pyramid.
  • the working medium 20 is sucked into the through hole 33 by capillary force by coming into contact with the surface surrounded by the inner wall of the projection 34 . Therefore, even though the liquid surface of the working medium 20 is positioned closer to the first inner wall surface 11a than the perforated body 32 in the portion where the through hole 33 does not exist when the wick 30 is viewed from the thickness direction Z, First, the working medium 20 is sucked into the through hole 33 . In this manner, in the vapor chamber 1, the working medium 20 can be sucked into the through holes 33 even when the amount of the working medium 20 is small. Therefore, even when the amount of the working medium 20 is small, it is possible to prevent the wick 30 from causing a capillary force. As described above, the vapor chamber 1 can suppress the deterioration of the heat uniformity performance and the heat transport performance even when the amount of the working medium 20 is small.
  • the vapor chamber 1 even when the amount of the working medium 20 is small, it is possible to suppress the deterioration of the heat uniformity performance and the heat transport performance. , variations in the injected amount of the working medium 20 during the manufacturing process, fluctuations in the amount of the working medium 20 during use, etc., have little effect on the heat uniformity performance or the heat transport performance. In other words, it can be said that the vapor chamber 1 is excellent in robustness against the liquid volume of the working medium 20 .
  • the convex portion 34 is provided along the entire periphery of the through hole 33 .
  • the convex portion 34 may be provided only on a part of the peripheral edge of the through-hole 33 as long as it has a shape that allows the working medium 20 to be sucked up by capillary force.
  • the protrusions 34 may be provided around all the through holes 33 in the perforated body 32 , or only around some of the through holes 33 in the perforated body 32 . In the case where the protrusions 34 are provided only on the peripheral edges of some of the through holes 33 in the perforated body 32, the protrusions 34 are provided on at least the peripheral edges of the through holes 33 located directly above the heat source HS. is preferred.
  • the through-hole 33 located directly above the heat source HS is provided with the convex portion 34, even when the amount of the working medium 20 is small, it is possible to prevent the working medium 20 from being difficult to evaporate in the evaporating section.
  • the convex portion 34 may be provided only on the peripheral edge of the through hole 33 located directly above the heat source HS.
  • the through holes 33 and the projections 34 can be produced, for example, by punching the metal or the like that constitutes the perforated body 32 by press working.
  • punching by press working the formation of the projections, the shape of the projections, and the like can be adjusted by appropriately adjusting the punching depth and the like.
  • the punching depth means, for example, how far the punch is pushed in the punching direction when punching with a punch.
  • the dimensions of the convex portion 34 are not particularly limited.
  • the height of the protrusion 34 may be greater than the diameter of the through hole 33, or the height of the protrusion 34 may be smaller than the diameter of the through hole 33, and the height of the protrusion 34 may be It may be the same as the diameter of the through hole 33 .
  • the height of the protrusion 34 means the distance in the thickness direction Z between the first end 35 and the second end 36. As shown in FIG.
  • FIG. 3C is a perspective view schematically showing another example of the shape of the convex portion of the wick shown in FIG. 3A.
  • the first end portion 35 is uneven, not flat.
  • the height of the projection 34 is the maximum of the distances in the thickness direction Z between the first end 35 and the second end 36. means distance.
  • FIG. 5A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a first modification of the convex portion.
  • FIG. 5B is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion shown in FIG. 5A.
  • the protrusion 34a shown in FIGS. 5A and 5B has a first end 35a on the side of the first inner wall surface 11a and a second end 36a on the side of the second inner wall surface 12a.
  • the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35a is smaller than the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the second end portion 36a. If the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35a when viewed from the thickness direction Z is smaller than the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the second end portion 36a, the inner wall of the first end portion 35a surrounds the area. It is possible to improve the capillary force that occurs in the region where the Therefore, since the capillary force of the wick 30 can be improved, the maximum heat transfer amount of the vapor chamber 1 can be improved.
  • the inner wall of the first end portion 35a may be located inside the inner wall of the second end portion 36a when viewed from the thickness direction Z.
  • the convex portion 34a has a tapered shape in a cross section along the thickness direction Z such that the distance between the outer walls of the convex portion 34a becomes narrower toward the first inner wall surface 11a.
  • the convex portion 34a has a shape convex toward the first inner wall surface 11a side (lower side in FIG. 5A) in a cross section along the thickness direction Z. In other words, the convex portion 34a curves toward the first inner wall surface 11a (downward in FIG. 5A) with respect to a line segment connecting the first end portion 35a and the second end portion 36a in the cross section along the thickness direction Z. It is a shape that
  • FIG. 6A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a second modified example of the convex portion.
  • FIG. 6B is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion shown in FIG. 6A.
  • the protrusion 34b shown in FIGS. 6A and 6B has a first end 35b on the side of the first inner wall surface 11a and a second end 36b on the side of the second inner wall surface 12a.
  • the convex portion 34b has a tapered shape in a cross section along the thickness direction Z such that the distance between the outer walls of the convex portion 34b becomes narrower toward the first inner wall surface 11a.
  • the protrusion 34b has a shape protruding toward the second inner wall surface 12a (upward in FIG. 6A) in a cross section along the thickness direction Z. As shown in FIG. In other words, the convex portion 34b curves toward the second inner wall surface 12a (upward in FIG. 6A) with respect to a line segment connecting the first end portion 35b and the second end portion 36b in a cross section along the thickness direction Z. Shape.
  • FIG. 7-1A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a third modified example of the convex portion.
  • FIG. 7-1B is a perspective view schematically showing the shape of the projection shown in FIG. 7-1A.
  • the convex portion 34c shown in FIGS. 7-1A and 7-1B has a first end 35c on the side of the first inner wall surface 11a and a second end 36c on the side of the second inner wall surface 12a.
  • the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35c is smaller than the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the second end portion 36c.
  • the convex portion 34c has a lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c at the first end portion 35c.
  • the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35c is narrower than the convex portion 34b in which the lid portion 37 does not exist at the first end portion 35c.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c may be formed, for example, by pressing the first end portion 35c.
  • the size and shape of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c are not particularly limited as long as the opening on the first end portion 35c side of the convex portion 34c is narrowed.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c preferably has a flat surface.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c is preferably a flat surface perpendicular to the thickness direction Z. As shown in FIG. A part or the whole of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c may be curved.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c may have an uneven surface.
  • the thickness of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c may be the same as or different from the thickness of the convex portion 34c.
  • the lid portion 37 is provided over the entire first end portion 35c. 7-1A and 7-1B, the center of the peripheral edge of the through-hole 33 at the first end 35c and the center of the peripheral edge of the through-hole 33 at the second end 36c are aligned.
  • FIG. 7-2A is a partially enlarged sectional view schematically showing another example of the convex portion shown in FIG. 7-1A.
  • FIG. 7-2B is a perspective view schematically showing the shape of the projection shown in FIG. 7-2A.
  • the lid portion 37 is provided only on part of the first end portion 35c.
  • the lid portion 37 is provided only on the left side of the convex portion 34c, and the lid portion 37 is not provided on the right side of the convex portion 34c.
  • the center of the peripheral edge of the through-hole 33 at the first end 35c and the center of the peripheral edge of the through-hole 33 at the second end 36c do not match.
  • FIG. 7-3A is a partially enlarged sectional view schematically showing another example of the convex portion shown in FIG. 7-1A.
  • FIG. 7-3B is a perspective view schematically showing the shape of the projection shown in FIG. 7-3A.
  • the lid portion 37 is provided only on part of the first end portion 35c.
  • the lid portion 37 is provided only on the right side of the convex portion 34c, and the lid portion 37 is not provided on the left side of the convex portion 34c.
  • a lid portion having a substantially circular cross section is provided on a portion of the first end portion 35c.
  • the lid portion 37 is a flat surface perpendicular to the thickness direction Z, but FIGS.
  • the lid portion 37 is provided so as to extend toward the first inner wall surface 11a side (lower side in FIG. 7-3A). In FIGS. 7-3A and 7-3B, the lid portion 37 has a flat surface, but the lid portion 37 may have a curved surface.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a fourth modified example of the convex portion.
  • a convex portion 34d shown in FIG. 8 has a first end 35d on the side of the first inner wall surface 11a and a second end 36d on the side of the second inner wall surface 12a.
  • the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35d is larger than the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the second end portion 36d. If the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35d as viewed from the thickness direction Z is larger than the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the second end portion 36d, the working medium 20 will flow into the through hole 33.
  • the inner wall of the first end portion 35d may be located outside the inner wall of the second end portion 36d when viewed from the thickness direction Z.
  • FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a fifth modified example of the convex portion.
  • the protrusion 34e shown in FIG. 9 has a first end 35e on the side of the first inner wall surface 11a and a second end 36e on the side of the second inner wall surface 12a.
  • the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35e is larger than the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the second end portion 36e.
  • the convex portion 34e has a lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e at the first end portion 35e.
  • the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35e is narrower than that of the convex portion 34d in which the lid portion 37 does not exist at the first end portion 35e.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e may be formed, for example, by pressing the first end portion 35e.
  • the size and shape of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e are not particularly limited as long as the opening on the first end portion 35e side of the convex portion 34e is narrowed.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e preferably has a flat surface.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e preferably has a flat surface perpendicular to the thickness direction Z. As shown in FIG. A part or the whole of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e may be curved.
  • the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e may have an uneven surface.
  • the thickness of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34e may be the same as or different from the thickness of the convex portion 34e.
  • FIG. 10 is a partially enlarged sectional view schematically showing a first modification of the wick.
  • a support 31 is formed in the recessed portion by bending and recessing a portion of the metal foil by press working or the like.
  • a vapor space is formed in the recessed portion of the support 31, thereby improving thermal conductivity.
  • a through hole may be formed in a recessed portion when a part of the metal foil is bent.
  • the thickness of the metal foil is constant before performing press working or the like. However, the metal foil may become thin at the bent portion. From the above, in the wick 30A, it is preferable that the thickness of the support 31 is the same as the thickness of the perforated body 32 or smaller than the thickness of the perforated body 32 .
  • the wick 30A is preferably formed by collectively performing press work for forming the support 31 and press work for forming the through holes 33 and the projections 34 .
  • the thickness of the projections 34 may be the same as the thickness of the support 31.
  • the thickness of the protrusions 34 may be the same as the thickness of the perforated body 32 .
  • the thickness of the support 31, the thickness of the perforated body 32, and the thickness of the projections 34 may be constant.
  • the thickness of the projections 34 may be different from the thickness of the support 31. In the wick 30A, the thickness of the projections 34 may differ from the thickness of the perforated body 32. FIG.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a first modification of the convex portion in the wick shown in FIG.
  • the convex portion 34b shown in FIG. 11 has the same shape as the convex portion 34b shown in FIGS. 6A and 6B.
  • the protrusion 34b has a first end 35b on the side of the first inner wall surface 11a and a second end 36b on the side of the second inner wall surface 12a.
  • the convex portion 34b has a tapered shape in a cross section along the thickness direction Z such that the distance between the outer walls of the convex portion 34b becomes narrower toward the first inner wall surface 11a.
  • the protrusion 34b has a shape protruding toward the second inner wall surface 12a (upward in FIG. 11) in a cross section along the thickness direction Z. As shown in FIG. In other words, the convex portion 34b curves toward the second inner wall surface 12a (upward in FIG. 11) with respect to a line segment connecting the first end portion 35b and the second end portion 36b in a cross section along the thickness direction Z. Shape.
  • the thickness of the convex portion 34b may be the same as or different from the thickness of the support 31.
  • the thickness of the protrusions 34b may be the same as or different from the thickness of the perforated body 32 .
  • FIG. 12 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a second modification of the convex portion in the wick shown in FIG.
  • the convex portion 34c shown in FIG. 12 has the same shape as the convex portion 34c shown in FIGS. 7-1A and 7-1B.
  • the protrusion 34c has a first end 35c on the first inner wall surface 11a side and a second end 36c on the second inner wall surface 12a side.
  • the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the first end portion 35c is smaller than the cross-sectional area of the region surrounded by the inner wall of the second end portion 36c.
  • the convex portion 34c has a lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c at the first end portion 35c.
  • the thickness of the convex portion 34c may be the same as or different from the thickness of the support 31.
  • the thickness of the convex portion 34c may be the same as the thickness of the perforated body 32, or may be different.
  • the thickness of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c may be the same as or different from the thickness of the support 31 .
  • the thickness of the lid portion 37 that narrows the opening of the convex portion 34c may be the same as or different from the thickness of the perforated body 32 .
  • the convex portion 34 shown in FIG. 10 may have the same shape as the convex portion 34a shown in FIGS. 5A and 5B, the convex portion 34d shown in FIG. 8, or the convex portion 34e shown in FIG.
  • FIG. 13 is a partially enlarged sectional view schematically showing a second modification of the wick.
  • the perforated body 32 is made of a different material than the support 31.
  • Materials constituting the support 31 are not particularly limited, but examples thereof include resins, metals, ceramics, or mixtures and laminates thereof.
  • Materials constituting the perforated body 32 are not particularly limited, but examples thereof include resins, metals, ceramics, or mixtures and laminates thereof.
  • Metal is preferable as the material for forming the perforated body 32 .
  • the convex portion 34 shown in FIG. 13 includes the convex portion 34a shown in FIGS. 5A and 5B, the convex portion 34b shown in FIGS. 6A and 6B, the convex portion 34c shown in FIGS. 7-1A and 7-1B, and FIG. 7-2B, the projections 34c shown in FIGS. 7-3A and 7-3B, the projections 34d shown in FIG. 8, or the projections 34e shown in FIG. .
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing a third modification of the wick. Note that FIG. 14 is a plan view of the wick viewed from the support side.
  • the support 31 includes a plurality of rail-shaped members.
  • rail-like means a shape in which the ratio of the length of the long side of the bottom surface is five times or more the length of the short side of the bottom surface.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the rail-shaped member is not particularly limited, but examples thereof include polygonal shapes such as quadrangles, semicircular shapes, semielliptical shapes, and shapes in which these are combined.
  • the rail-shaped member should be relatively taller than its surroundings. Therefore, the rail-shaped member includes not only the portion protruding from the first inner wall surface 11a, but also the relatively high portion due to the grooves formed in the first inner wall surface 11a.
  • the wick 30C is not limited to the shape disclosed in FIG. 14, and may be used by being partially arranged instead of being arranged in the entire internal space.
  • a rail-shaped support member 31 may be formed along the outer periphery in the internal space, and a perforated member 32 having a shape along the outer periphery may be arranged thereon.
  • a pillar 40 may be arranged in the internal space of the housing 10 so as to contact the second inner wall surface 12a. It is possible to support the housing 10 and the wick 30 by arranging the struts 40 in the internal space of the housing 10 .
  • the material forming the pillars 40 is not particularly limited, but examples thereof include resins, metals, ceramics, mixtures thereof, laminates, and the like.
  • the support 40 may be integrated with the housing 10, or may be formed by etching the second inner wall surface 12a of the housing 10, for example.
  • the shape of the support 40 is not particularly limited as long as it can support the housing 10 and the wick 30, but the shape of the cross section of the support 40 perpendicular to the height direction may be, for example, a polygon such as a rectangle, a circle, or an ellipse. shape, etc.
  • the height of the struts 40 may be the same or different in one vapor chamber.
  • the width of the support 40 is not particularly limited as long as it provides strength capable of suppressing deformation of the housing 10. is, for example, 100 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less, preferably 300 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the equivalent circle diameter of the strut 40 By increasing the equivalent circle diameter of the strut 40, the deformation of the housing 10 can be further suppressed.
  • the equivalent circle diameter of the strut 40 it is possible to ensure a wider space for the vapor of the working medium 20 to move.
  • the arrangement of the struts 40 is not particularly limited, they are preferably arranged evenly in a predetermined area, more preferably evenly over the entire area, for example, so that the distance between the struts 40 is constant. By arranging the struts 40 evenly, it is possible to ensure uniform strength throughout the vapor chamber 1 .
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a first modification of the heat diffusion device.
  • the support 31 is integrally formed with the first sheet 11 of the housing 10.
  • the first sheet 11 and the support 31 can be produced by, for example, an etching technique, a printing technique using multi-layer coating, or other multi-layer techniques.
  • the perforated body 32 is preferably made of a material different from that of the support 31 .
  • the perforated body 32 may be made of the same material as the support 31 and the first sheet 11 of the housing 10, and the perforated body 32 is formed from the support 31 and the housing. It may be configured integrally with the ten first sheets 11 .
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a second modification of the heat diffusion device.
  • a support 31 is formed in the recessed portion by bending and recessing a portion of the first inner wall surface 11a of the housing 10 by press working or the like. ing.
  • FIG. 17 is a plan view of the first modification of the wick shown in FIG. 3A, viewed from the perforated body side.
  • 18 is a cross-sectional view of the wick shown in FIG. 17 along line AA.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view passing through the through hole 33, but in a cross section along the thickness direction Z that does not pass through the through hole 33, there is a flat portion between the convex portions 34. It is also possible that there is no flat portion. Further, in the wick 30D, the perforated body 32 may be curved as a whole and may not have a flat portion.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the definition of convex portions in the wick shown in FIG. FIG. 19 is the same diagram as FIG. 11 except that a straight line L1 and a straight line L2 are added.
  • a convex portion is defined as a portion between a straight line L1 and a straight line L2 set as follows in a cross section along the thickness direction Z.
  • the straight line L1 and the straight line L2 are set for each convex portion.
  • straight lines L1 and L2 set in a cross-section along the thickness direction Z.
  • a plane (XY plane) perpendicular to the thickness direction Z is called a reference plane.
  • the straight line L1 and the straight line L2 will be described below using the wick 30A shown in FIG. 19 as an example.
  • L2 be a straight line that passes through a point (point P2 in FIG. 19) closest to the second inner wall surface 12a on the surface of the wick 30A on the first inner wall surface 11a side and is parallel to the reference plane. .
  • the portion of the wick 30A on the straight line L2 is the second end 36b. If there are a plurality of portions on the straight line L2 of the wick 30A, the portion including the point that is the shortest from the edge of the through hole 33 on the side of the second inner wall surface 12a is the second end portion 36b.
  • the convex portion 34b extends from the second end portion 36b thus set to the first end portion 35b.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the definition of convex portions in the wick shown in FIG. FIG. 20 is the same diagram as FIG. 18 except that a straight line L1 and a straight line L2 are added.
  • the straight lines L1 and L2 are set in the same manner as in the wick 30A.
  • the wick 30D has a curved surface between the convex portions 34 and does not have a flat portion.
  • the heat diffusion device of the present invention is not limited to the above embodiments, and various applications and modifications can be made within the scope of the present invention regarding the configuration, manufacturing conditions, etc. of the heat diffusion device.
  • the housing may have one evaporator or may have a plurality of evaporators. That is, one heat source may be arranged on the outer wall surface of the housing, or a plurality of heat sources may be arranged.
  • the number of evaporators and heat sources is not particularly limited.
  • the first sheet and the second sheet when the housing is composed of the first sheet and the second sheet, the first sheet and the second sheet may be overlapped so that their ends are aligned, or may be shifted and overlapped.
  • the material of the first sheet and the material of the second sheet may be different.
  • the stress applied to the housing can be dispersed.
  • one sheet can have one function and the other sheet can have another function.
  • the above functions are not particularly limited, but include, for example, a heat conduction function, an electromagnetic wave shielding function, and the like.
  • the heat diffusion device of the present invention can be mounted on electronic equipment for the purpose of heat dissipation. Therefore, an electronic device including the heat diffusion device of the present invention is also one aspect of the present invention.
  • Examples of the electronic device of the present invention include smart phones, tablet terminals, notebook computers, game machines, wearable devices, and the like.
  • the heat diffusion device of the present invention operates independently without the need for external power, and utilizes the latent heat of vaporization and latent heat of condensation of the working medium to diffuse heat two-dimensionally and at high speed. Therefore, an electronic device equipped with the heat diffusion device of the present invention can effectively dissipate heat in a limited space inside the electronic device.
  • the heat diffusion device of the present invention can be used for a wide range of applications in fields such as personal digital assistants. For example, it can be used to lower the temperature of a heat source such as a CPU and extend the operating time of electronic equipment, and can be used in smartphones, tablet terminals, laptop computers, and the like.
  • 1, 1A, 1B vapor chamber (heat diffusion device) 10 housing 11 first sheet 11a first inner wall surface 12 second sheet 12a second inner wall surface 20 working medium 30, 30A, 30B, 30C, 30D wick 31 support 32 perforated body 33 through holes 34, 34a, 34b, 34c, 34d, 34e Projection 35, 35a, 35b, 35c, 35d, 35e First end 36, 36a, 36b, 36c, 36d, 36e Second end 37 Lid 40 Post HS Heat source P Center of 31 support Distance between P Distance between centers of 33 through- holes T Height of 31 support T Thickness of perforated body W Width of 31 support X Width direction Y Length direction Z Thickness direction ⁇ 33 First inside of through-hole Diameter at the end face on the wall side

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Abstract

熱拡散デバイス１は、厚さ方向Ｚに対向する第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａを有する筐体１０と、筐体１０の内部空間に封入される作動媒体２０と、筐体１０の上記内部空間に配置されるウィック３０と、を備える。ウィック３０は、第１内壁面１１ａに接する支持体３１と、支持体３１に接する有孔体３２と、を含む。有孔体３２は厚さ方向Ｚに貫通する貫通孔３３を有する。貫通孔３３の周縁には、第１内壁面１１ａに近接する方向に凸部３４が設けられている。

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る発熱量が増加している。また、製品の小型化が進むことで、発熱密度が増加するため、放熱対策が重要となっている。この状況はスマートフォン及びタブレットなどのモバイル端末の分野において特に顕著である。熱対策部材としては、グラファイトシートなどが用いられることが多いが、その熱輸送量は充分ではないため、様々な熱対策部材の使用が検討されている。中でも、非常に効果的に熱を拡散させることが可能である熱拡散デバイスとして、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバーの使用の検討が進んでいる。
　ベーパーチャンバーは、筐体の内部に、作動媒体（作動流体ともいう）と、毛細管力によって作動媒体を輸送するウィックとが封入された構造を有する。作動媒体は、電子部品などの発熱素子からの熱を吸収する蒸発部において発熱素子からの熱を吸収してベーパーチャンバー内で蒸発した後、ベーパーチャンバー内を移動し、冷却されて液相に戻る。液相に戻った作動媒体は、ウィックの毛細管力によって再び発熱素子側の蒸発部に移動し、発熱素子を冷却する。これを繰り返すことにより、ベーパーチャンバーは外部動力を有することなく自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。
　特許文献１には、ベーパーチャンバーの一例であるサーマルグラウンドプレーン（ｔｈｅｒｍａｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｐｌａｎｅ）が開示されている。特許文献１に記載のサーマルグラウンドプレーンは、第１の面状基材（ｐｌａｎａｒ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｍｅｍｂｅｒ）と、上記第１の面状基材に配置される複数のマイクロピラーと、少なくとも一部の上記マイクロピラーに接着されるメッシュと、上記第１の面状基材、上記マイクロピラー及び上記メッシュのうちの少なくとも１つに配置される蒸気コア（ｖａｐｏｒ　ｃｏｒｅ）と、上記第１の面状基材に配置される第２の面状基材と、を備え、上記メッシュは上記マイクロピラーを上記蒸気コアから分離し、上記第１の面状基材及び上記第２の面状基材は上記マイクロピラー、上記メッシュ及び上記蒸気コアを取り囲んでいる。
米国特許第１０，５２７，３５８号明細書
　特許文献１に記載されているようなベーパーチャンバーでは、マイクロピラーなどの支柱とメッシュなどの有孔体とによりウィックが構成されている。ベーパーチャンバーの有孔体としては、エッチング加工などによって、金属板に孔部を形成した有孔体などが用いられる。このような有孔体では、作動媒体の液流路側の部分において、有孔体の表面と、孔部の周縁で囲まれる面と、が互いに面一となっている。そして、作動媒体の液流路側の部分において、孔部の周縁で囲まれる面が作動媒体と接することにより毛細管力が生じる。しかしながら、例えば、ベーパーチャンバー製造時の注液工程において作動媒体の注液量が少ないというプロセス上の問題などによって、作動媒体の液量が少ない場合には、有孔体における作動媒体の液流路側の部分において、孔部の周縁で囲まれる面が作動媒体と接しないことがあるため、ウィックにおいて、毛細管力が生じにくいおそれがある。その場合、ベーパーチャンバーにおいて、作動媒体の移動が起こりにくいため、ベーパーチャンバーの均熱性能及び熱輸送性能が低下してしまうという問題がある。
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、作動媒体の液量が少ない場合でも、均熱性能及び熱輸送性能の低下を抑制することが可能な熱拡散デバイスを提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記熱拡散デバイスを備える電子機器を提供することを目的とする。
　本発明の熱拡散デバイスは、厚さ方向に対向する第１内壁面及び第２内壁面を有する筐体と、上記筐体の内部空間に封入される作動媒体と、上記筐体の上記内部空間に配置されるウィックと、を備え、上記ウィックは、上記第１内壁面に接する支持体と、上記支持体に接する有孔体と、を含み、上記有孔体は上記厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、上記貫通孔の周縁には、上記第１内壁面に近接する方向に凸部が設けられている。
　本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスを備える。
　本発明によれば、作動媒体の液量が少ない場合でも、均熱性能及び熱輸送性能の低下を抑制することが可能な熱拡散デバイスを提供することができる。さらに、本発明によれば、上記熱拡散デバイスを備える電子機器を提供することができる。
図１は、本発明の熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示す熱拡散デバイスのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図の一例である。 図３Ａは、図２に示す熱拡散デバイスを構成するウィック及び作動媒体の一例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示すウィックの凸部の形状を模式的に示す斜視図である。図３Ｃは、図３Ａに示すウィックの凸部の形状の別の一例を模式的に示す斜視図である。 図４Ａは、図３Ａに示すウィックを支持体側から見た平面図の一例である。図４Ｂは、図３Ａに示すウィックを支持体側から見た平面図の別の一例である。 図５Ａは、凸部の第１変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図５Ｂは、図５Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。 図６Ａは、凸部の第２変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。 図７－１Ａは、凸部の第３変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図７－１Ｂは、図７－１Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。 図７－２Ａは、図７－１Ａに示す凸部の別の一例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図７－２Ｂは、図７－２Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。 図７－３Ａは、図７－１Ａに示す凸部の別の一例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図７－３Ｂは、図７－３Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。 図８は、凸部の第４変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。 図９は、凸部の第５変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。 図１０は、ウィックの第１変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。 図１１は、図１０に示すウィックにおける、凸部の第１変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。 図１２は、図１０に示すウィックにおける、凸部の第２変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。 図１３は、ウィックの第２変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。 図１４は、ウィックの第３変形例を模式的に示す平面図である。 図１５は、熱拡散デバイスの第１変形例を模式的に示す断面図である。 図１６は、熱拡散デバイスの第２変形例を模式的に示す断面図である。 図１７は、図３Ａに示すウィックの第１変形例を有孔体側から見た平面図である。 図１８は、図１７に示すウィックのＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図１９は、図１１に示すウィックにおける、凸部の定義を説明するための図である。 図２０は、図１８に示すウィックにおける、凸部の定義を説明するための図である。
　以下、本発明の熱拡散デバイスについて説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
　以下では、本発明の熱拡散デバイスの一実施形態として、ベーパーチャンバーを例にとって説明する。本発明の熱拡散デバイスは、ヒートパイプ等の熱拡散デバイスにも適用可能である。
　以下に示す図面は模式的なものであり、その寸法や縦横比の縮尺などは実際の製品とは異なる場合がある。
　図１は、本発明の熱拡散デバイスの一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す熱拡散デバイスのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図の一例である。
　図１及び図２に示すベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）１は、気密状態に密閉された中空の筐体１０を備える。筐体１０は、厚さ方向Ｚに対向する第１内壁面１１ａ及び第２内壁面１２ａを有する。ベーパーチャンバー１は、さらに、筐体１０の内部空間に封入される作動媒体２０と、筐体１０の内部空間に配置されるウィック３０と、を備える。
　筐体１０には、封入した作動媒体２０を蒸発させる蒸発部が設定される。図１に示すように、筐体１０の外壁面には、発熱素子である熱源（ｈｅａｔ　ｓｏｕｒｃｅ）ＨＳが配置される。熱源ＨＳとしては、電子機器の電子部品、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）等が挙げられる。筐体１０の内部空間のうち、熱源ＨＳの近傍であって熱源ＨＳによって加熱される部分が、蒸発部に相当する。
　ベーパーチャンバー１は、全体として面状であることが好ましい。すなわち、筐体１０は、全体として面状であることが好ましい。ここで、「面状」とは、板状及びシート状を包含し、幅方向Ｘの寸法（以下、幅という）及び長さ方向Ｙの寸法（以下、長さという）が厚さ方向Ｚの寸法（以下、厚さ又は高さという）に対して相当に大きい形状、例えば幅及び長さが、厚さの１０倍以上、好ましくは１００倍以上である形状を意味する。
　ベーパーチャンバー１の大きさ、すなわち、筐体１０の大きさは、特に限定されない。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、用途に応じて適宜設定することができる。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、各々、例えば、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下又は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。ベーパーチャンバー１の幅及び長さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
　筐体１０は、外縁部が接合された対向する第１シート１１及び第２シート１２から構成されることが好ましい。
　筐体１０が第１シート１１及び第２シート１２から構成される場合、第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、ベーパーチャンバーとして用いるのに適した特性、例えば熱伝導性、強度、柔軟性、可撓性等を有するものであれば、特に限定されない。第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、好ましくは金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、又はそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅である。第１シート１１及び第２シート１２を構成する材料は、同じであってもよく、異なっていてもよいが、好ましくは同じである。
　筐体１０が第１シート１１及び第２シート１２から構成される場合、第１シート１１及び第２シート１２は、これらの外縁部において互いに接合される。かかる接合の方法は、特に限定されないが、例えば、レーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、ＴＩＧ溶接（タングステン－不活性ガス溶接）、超音波接合又は樹脂封止を用いることができ、好ましくはレーザー溶接、抵抗溶接又はロウ接を用いることができる。
　第１シート１１及び第２シート１２の厚さは、特に限定されないが、各々、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下である。第１シート１１及び第２シート１２の厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第１シート１１及び第２シート１２の各シートの厚さは、全体にわたって同じであってもよく、一部が薄くてもよい。
　第１シート１１及び第２シート１２の形状は、特に限定されない。例えば、第１シート１１及び第２シート１２は、各々、外縁部が外縁部以外の部分よりも厚い形状であってもよい。
　ベーパーチャンバー１全体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下である。
　厚さ方向Ｚから見た筐体１０の平面形状は特に限定されず、例えば、三角形又は矩形などの多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状などが挙げられる。また、筐体１０の平面形状は、Ｌ字型、Ｃ字型（コの字型）、階段型などであってもよい。また、筐体１０は貫通口を有してもよい。筐体１０の平面形状は、ベーパーチャンバーの用途、ベーパーチャンバーの組み入れ箇所の形状、近傍に存在する他の部品に応じた形状であってもよい。
　作動媒体２０は、筐体１０内の環境下において気－液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、例えば、水、アルコール類、代替フロンなどを用いることができる。例えば、作動媒体２０は水性化合物であり、好ましくは水である。
　ウィック３０は、毛細管力により作動媒体２０を移動させることができる毛細管構造を有する。
　ウィック３０の大きさ及び形状は、特に限定されないが、例えば、筐体１０の内部空間において連続してウィック３０が配置されていることが好ましい。厚さ方向Ｚから見て、筐体１０の内部空間の全体にウィック３０が配置されていてもよく、厚さ方向Ｚから見て、筐体１０の内部空間の一部にウィック３０が配置されていてもよい。
　図３Ａは、図２に示す熱拡散デバイスを構成するウィック及び作動媒体の一例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。
　図２及び図３Ａに示すように、ウィック３０は、第１内壁面１１ａに接する支持体３１と、支持体３１に接する有孔体３２と、を含む。
　ウィック３０では、有孔体３２は、支持体３１と同じ材料から構成される。有孔体３２が支持体３１と同じ材料から構成される場合において、支持体３１及び有孔体３２を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂、金属、セラミックス、又はそれらの混合物、積層物などが挙げられる。支持体３１及び有孔体３２を構成する材料は金属が好ましい。
　ウィック３０において、支持体３１及び有孔体３２が一体的に構成されていてもよい。本明細書において、「支持体３１及び有孔体３２が一体的に構成される」とは、支持体３１と有孔体３２との間に界面が存在しないことを意味し、具体的には、支持体３１と有孔体３２との間に境界が判別できないことを意味する。
　支持体３１及び有孔体３２が一体的に構成されるウィック３０は、例えば、エッチング技術、多層塗りによる印刷技術、その他の多層技術などにより作製することができる。
　ウィック３０において、有孔体３２が支持体３１と同じ材料から構成されている場合、支持体３１及び有孔体３２が一体的に構成されていなくてもよい。例えば、支持体３１としての銅ピラーと、有孔体３２としての銅メッシュとが、拡散接合又はスポット溶接などで固定されたウィック３０においては、支持体３１と有孔体３２との間を全面にわたって接合することが困難であるため、支持体３１と有孔体３２との間の一部には隙間が生じる。このようなウィック３０では、支持体３１と有孔体３２との間に境界が判別できるため、支持体３１と有孔体３２とは一体的に構成されていないが、有孔体３２は、支持体３１と同じ材料から構成されるといえる。
　図４Ａは、図３Ａに示すウィックを支持体側から見た平面図の一例である。図４Ｂは、図３Ａに示すウィックを支持体側から見た平面図の別の一例である。
　ウィック３０では、支持体３１は、例えば、複数の柱状部材を含む。柱状部材の間に液相の作動媒体２０を保持することにより、ベーパーチャンバー１の熱輸送性能を向上させることができる。ここで、「柱状」とは、底面の長辺の長さの比が、底面の短辺の長さに対して５倍未満である形状を意味する。
　柱状部材の形状は、特に限定されないが、例えば、円柱形状、角柱形状、円錐台形状、角錐台形状などの形状が挙げられる。図４Ａに示す例では、支持体３１の高さ方向に垂直な断面形状は四角形状であり、図４Ｂに示す例では、支持体３１の高さ方向に垂直な断面形状は円形状である。
　柱状部材は、周囲よりも相対的に高さが高ければよい。したがって、柱状部材は、第１内壁面１１ａから突出した部分に加え、第１内壁面１１ａに形成された凹みにより相対的に高さが高くなっている部分も含む。
　支持体３１の形状は特に限定されないが、図２及び図３Ａに示すように、支持体３１は、有孔体３２から第１内壁面１１ａに向かって幅が狭くなるテーパー形状を有することが好ましい。これにより、支持体３１の間への有孔体３２の落ち込みを抑制しつつ、筐体１０側では支持体３１の間の流路を広くすることができる。その結果、透過率が上昇し、最大熱輸送量が大きくなる。
　支持体３１の配置は、特に限定されないが、好ましくは所定の領域において均等に、より好ましくは全体にわたって均等に、例えば支持体３１の中心間距離（ピッチ）が一定となるように配置される。
　支持体３１の中心間距離（図４Ａ又は図４Ｂ中、Ｐ３１で示す長さ）は、例えば、６０μｍ以上８００μｍ以下である。支持体３１の幅（図４Ａ又は図４Ｂ中、Ｗ３１で示す長さ）は、例えば、２０μｍ以上５００μｍ以下である。支持体３１の高さ（図３Ａ中、Ｔ３１で示す長さ）は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。
　有孔体３２は、厚さ方向Ｚに貫通する貫通孔３３を有する。貫通孔３３内において、作動媒体２０は、毛細管現象により移動することができる。貫通孔３３は厚さ方向Ｚから見て、支持体３１が存在しない部分に設けられていることが好ましい。貫通孔３３の形状は、特に限定されないが、厚さ方向Ｚに垂直な面での断面が円形又は楕円形であることが好ましい。
　有孔体３２の貫通孔３３の配置は、特に限定されないが、好ましくは所定の領域において均等に、より好ましくは全体にわたって均等に、例えば有孔体３２の貫通孔３３の中心間距離（ピッチ）が一定となるように配置される。
　有孔体３２の貫通孔３３の中心間距離（図４Ａ又は図４Ｂ中、Ｐ３３で示す長さ）は、例えば、３μｍ以上１５０μｍ以下である。貫通孔３３の第１内壁面１１ａ側の端面における径（図４Ａ又は図４Ｂ中、φ３３で示す長さ）は、例えば、１００μｍ以下である。有孔体３２の厚さ（図３Ａ中、Ｔ３２で示す長さ）は、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下である。なお、有孔体３２の厚さは、後述する凸部３４が設けられていない部分での有孔体３２の厚さを意味する。
　貫通孔３３の周縁には、第１内壁面１１ａに近接する方向に凸部３４が設けられている。
　図３Ｂは、図３Ａに示すウィックの凸部の形状を模式的に示す斜視図である。
　凸部３４は、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６を有する。
　図３Ｂに示す例では、凸部３４の形状は、円筒形状である。このように、凸部３４の形状は、例えば、第１端部３５が平坦な筒形状である。その場合、凸部３４の形状は、角筒形状であってもよく、円錐台、角錐台などの内部が空洞となった形状であってもよい。
　図３Ａにおいて、作動媒体２０は、凸部３４の内壁によって囲まれる面と接することによって、毛細管力により貫通孔３３内に吸い上げられている。このため、ウィック３０を厚さ方向Ｚから見て貫通孔３３が存在しない部分では、作動媒体２０の液面は、有孔体３２よりも第１内壁面１１ａ側に位置しているにも関わらず、貫通孔３３内には作動媒体２０が吸い上げられている。このようにして、ベーパーチャンバー１では、作動媒体２０の液量が少ない場合においても、貫通孔３３内に作動媒体２０を吸い上げることができる。それゆえ、作動媒体２０の液量が少ない場合であっても、ウィック３０において、毛細管力が生じにくくなることを防ぐことができる。以上のことから、ベーパーチャンバー１は、作動媒体２０の液量が少ない場合でも、均熱性能及び熱輸送性能の低下を抑制することが可能である。
　ベーパーチャンバー１では、作動媒体２０の液量が少ない場合でも、均熱性能及び熱輸送性能の低下を抑制することが可能であるため、例えば、製造工程における作動媒体２０の注液量の設計値の変更、製造工程における作動媒体２０の注液量のばらつき及び使用時における作動媒体２０の液量の変動等が均熱性能又は熱輸送性能に与える影響が少ない。つまり、ベーパーチャンバー１は作動媒体２０の液量に対するロバスト性に優れているといえる。
　凸部３４は、貫通孔３３の周縁全体に設けられていることが好ましい。凸部３４は、毛細管力により、作動媒体２０を吸い上げることができる形状である限りは、貫通孔３３の周縁の一部にのみ設けられていてもよい。
　凸部３４は、有孔体３２におけるすべての貫通孔３３の周縁に設けられていてもよく、有孔体３２における一部の貫通孔３３の周縁にのみ設けられていてもよい。凸部３４が、有孔体３２における一部の貫通孔３３の周縁にのみ設けられている場合、少なくとも熱源ＨＳの直上に位置する貫通孔３３の周縁には凸部３４が設けられていることが好ましい。熱源ＨＳの直上に位置する貫通孔３３に凸部３４が設けられている場合、作動媒体２０の液量が少ない場合でも、蒸発部において作動媒体２０の蒸発が起こりにくくなることを抑制できる。熱源ＨＳの直上に位置する貫通孔３３の周縁にのみ、凸部３４が設けられていてもよい。
　貫通孔３３及び凸部３４は、例えば、有孔体３２を構成する金属等に対して、プレス加工による打ち抜きを行うことによって作製することができる。プレス加工による打ち抜きにおいて、打ち抜きの深さ等を適宜調整することによって、凸部の形成及び凸部の形状等を調節することができる。なお、打ち抜きの深さとは、例えば、パンチによって打ち抜きを行う際に、打ち抜き方向に、どの程度までパンチを押し込むかを意味する。
　凸部３４の寸法は特に限定されない。例えば、凸部３４の高さが、貫通孔３３の径よりも大きくてもよく、凸部３４の高さが、貫通孔３３の径よりも小さくてもよく、凸部３４の高さが、貫通孔３３の径と同じであってもよい。なお、図３Ａ及び図３Ｂの凸部３４において、凸部３４の高さは、第１端部３５及び第２端部３６の間の厚さ方向Ｚにおける距離を意味する。
　図３Ｃは、図３Ａに示すウィックの凸部の形状の別の一例を模式的に示す斜視図である。
　図３Ｃに示す凸部３４では、第１端部３５は、平坦ではなく、凹凸を有している。なお、第１端部３５が、凹凸を有している場合、凸部３４の高さは、第１端部３５及び第２端部３６の間の厚さ方向Ｚにおける距離のうち最大となる距離を意味する。
　図５Ａは、凸部の第１変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図５Ｂは、図５Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。
　図５Ａ及び図５Ｂに示す凸部３４ａは、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５ａ及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６ａを有する。凸部３４ａは、厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ａの内壁が囲う領域の断面積が、第２端部３６ａの内壁が囲う領域の断面積よりも小さい。厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ａの内壁が囲う領域の断面積が、第２端部３６ａの内壁が囲う領域の断面積よりも小さいと、第１端部３５ａの内壁に囲まれる領域において生じる毛細管力を向上することができる。それゆえ、ウィック３０の毛細管力を向上することができるため、ベーパーチャンバー１の最大熱輸送量を向上することができる。
　凸部３４ａにおいて、厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ａの内壁は、第２端部３６ａの内壁よりも内側に位置していてもよい。
　凸部３４ａは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第１内壁面１１ａに近接する方向に向かって、凸部３４ａの外壁間の距離が狭くなるテーパー形状を有する。
　凸部３４ａは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第１内壁面１１ａ側（図５Ａでは下側）に凸な形状である。いいかえれば、凸部３４ａは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第１端部３５ａ及び第２端部３６ａを結ぶ線分に対して第１内壁面１１ａ側（図５Ａでは下側）にカーブする形状である。
　図６Ａは、凸部の第２変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。
　図６Ａ及び図６Ｂに示す凸部３４ｂは、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５ｂ及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６ｂを有する。凸部３４ｂは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第１内壁面１１ａに近接する方向に向かって、凸部３４ｂの外壁間の距離が狭くなるテーパー形状を有する。凸部３４ｂは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第２内壁面１２ａ側（図６Ａでは上側）に凸な形状である。いいかえれば、凸部３４ｂは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第１端部３５ｂ及び第２端部３６ｂを結ぶ線分に対して第２内壁面１２ａ側（図６Ａでは上側）にカーブする形状である。
　図７－１Ａは、凸部の第３変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図７－１Ｂは、図７－１Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。
　図７－１Ａ及び図７－１Ｂに示す凸部３４ｃは、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５ｃ及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６ｃを有する。凸部３４ｃは、厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ｃの内壁が囲う領域の断面積が、第２端部３６ｃの内壁が囲う領域の断面積よりも小さい。凸部３４ｃは、第１端部３５ｃにおいて、凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７を備えている。凸部３４ｃでは、厚さ方向Ｚから見たとき、第１端部３５ｃにおいて蓋部３７が存在しない凸部３４ｂと比べて、第１端部３５ｃの内壁が囲う領域の断面積が狭くなっている。
　凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７は、例えば、第１端部３５ｃにプレス加工を行うことで形成されていてもよい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７の大きさや形状は、特に限定されず、凸部３４ｃの第１端部３５ｃ側での開口を狭めていればよい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７は、平坦面であることが好ましい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７は、厚さ方向Ｚに対して垂直な平坦面であることが好ましい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７は、一部又は全体が曲面状であってもよい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７は、表面が凹凸形状を有していてもよい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７の厚さは、凸部３４ｃの厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。
　図７－１Ａ及び図７－１Ｂでは、蓋部３７は、第１端部３５ｃの全体に設けられている。図７－１Ａ及び図７－１Ｂでは、第１端部３５ｃでの貫通孔３３の周縁の中心と第２端部３６ｃでの貫通孔３３の周縁の中心とが一致している。
　図７－２Ａは、図７－１Ａに示す凸部の別の一例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図７－２Ｂは、図７－２Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。
　図７－２Ａ及び図７－２Ｂでは、第１端部３５ｃの一部にのみ蓋部３７が設けられている。図７－２Ａでは、凸部３４ｃの左側にのみ蓋部３７が設けられ、凸部３４ｃの右側には蓋部３７が設けられていない。図８－２Ａ及び図８－２Ｂでは、第１端部３５ｃでの貫通孔３３の周縁の中心と第２端部３６ｃでの貫通孔３３の周縁の中心とが一致していない。
　図７－３Ａは、図７－１Ａに示す凸部の別の一例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。図７－３Ｂは、図７－３Ａに示す凸部の形状を模式的に示す斜視図である。
　図７－３Ａ及び図７－３Ｂに示す凸部３４ｃでは、第１端部３５ｃの一部にのみ蓋部３７が設けられている。図７－３Ａでは、凸部３４ｃの右側にのみ蓋部３７が設けられ、凸部３４ｃの左側には蓋部３７が設けられていない。図７－３Ｂでは、断面が略円形状の蓋部が、第１端部３５ｃの一部に設けられている。図７－１Ａ、図７－１Ｂ、図７－２Ａ及び図７－２Ｂでは、蓋部３７は、厚さ方向Ｚに対して垂直な平坦面であるが、図７－３Ａ及び図７－３Ｂでは、蓋部３７は、第１内壁面１１ａ側（図７－３Ａの下側）に向かって延びるように設けられている。図７－３Ａ及び図７－３Ｂにおいて、蓋部３７は平坦面であるが、蓋部３７は曲面であってもよい。
　図８は、凸部の第４変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。
　図８に示す凸部３４ｄは、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５ｄ及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６ｄを有する。凸部３４ｄは、厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ｄの内壁が囲う領域の断面積が、第２端部３６ｄの内壁が囲う領域の断面積よりも大きい。厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ｄの内壁が囲う領域の断面積が、第２端部３６ｄの内壁が囲う領域の断面積よりも大きいと、貫通孔３３内への作動媒体２０の吸い上げ量を増加することができる。貫通孔３３内への作動媒体２０の吸い上げ量が多いと、ベーパーチャンバー１内の作動媒体２０が減少していく場合に、貫通孔３３内に作動媒体２０が全く吸い上げられなくなるまでの作動媒体２０の変動の許容値が大きくなる。そのため、ベーパーチャンバー１における作動媒体２０の液量に対するロバスト性が向上する。
　凸部３４ｄにおいて、厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ｄの内壁は、第２端部３６ｄの内壁よりも外側に位置していてもよい。
　図９は、凸部の第５変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。
　図９に示す凸部３４ｅは、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５ｅ及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６ｅを有する。凸部３４ｅは、厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ｅの内壁が囲う領域の断面積が、第２端部３６ｅの内壁が囲う領域の断面積よりも大きい。凸部３４ｅは、第１端部３５ｅにおいて、凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７を備えている。凸部３４ｅでは、厚さ方向Ｚから見たとき、第１端部３５ｅにおいて蓋部３７が存在しない凸部３４ｄと比べて、第１端部３５ｅの内壁が囲う領域の断面積が狭くなっている。
　凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７は、例えば、第１端部３５ｅにプレス加工を行うことで形成されていてもよい。凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７の大きさや形状は、特に限定されず、凸部３４ｅの第１端部３５ｅ側での開口を狭めていればよい。凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７は、平坦面であることが好ましい。凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７は、厚さ方向Ｚに対して垂直な平坦面であることが好ましい。凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７は、一部又は全体が曲面状であってもよい。凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７は、表面が凹凸形状を有していてもよい。凸部３４ｅの開口を狭める蓋部３７の厚さは、凸部３４ｅの厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。
　図１０は、ウィックの第１変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。
　図１０に示すウィック３０Ａでは、例えば、プレス加工などによって金属箔の一部を曲げて凹ませることにより、凹んだ部分に支持体３１が形成されている。支持体３１の凹んだ部分に蒸気空間が形成されるため、熱伝導率が向上する。図１０に示す例に限らず、金属箔にプレス加工を行う場合、プレス加工の具合によっては、金属箔の一部を曲げた際に凹んだ部分に貫通孔が形成されても良い。
　プレス加工などを行う前の金属箔の厚さは一定であることが好ましい。ただし、曲げられた部分では金属箔が薄くなることもある。以上より、ウィック３０Ａでは、支持体３１の厚さが有孔体３２の厚さと同じであるか、又は、有孔体３２の厚さより小さいことが好ましい。
　ウィック３０Ａは、支持体３１を形成するプレス加工と、貫通孔３３及び凸部３４を形成するプレス加工と、が一括で行われることにより形成されていることが好ましい。
　ウィック３０Ａにおいて、凸部３４の厚さは、支持体３１の厚さと同じであってもよい。ウィック３０Ａにおいて、凸部３４の厚さは、有孔体３２の厚さと同じであってもよい。図１０に示すように、ウィック３０Ａにおいて、支持体３１の厚さ、有孔体３２の厚さ及び凸部３４の厚さが一定であってもよい。
　ウィック３０Ａにおいて、凸部３４の厚さは、支持体３１の厚さと異なっていてもよい。ウィック３０Ａにおいて、凸部３４の厚さは、有孔体３２の厚さと異なっていてもよい。
　図１１は、図１０に示すウィックにおける、凸部の第１変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。
　図１１に示す凸部３４ｂは、図６Ａ及び図６Ｂに示す凸部３４ｂと同じ形状を有する。凸部３４ｂは、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５ｂ及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６ｂを有する。凸部３４ｂは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第１内壁面１１ａに近接する方向に向かって、凸部３４ｂの外壁間の距離が狭くなるテーパー形状を有する。凸部３４ｂは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第２内壁面１２ａ側（図１１では上側）に凸な形状である。いいかえれば、凸部３４ｂは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、第１端部３５ｂ及び第２端部３６ｂを結ぶ線分に対して第２内壁面１２ａ側（図１１では上側）にカーブする形状である。
　凸部３４ｂの厚さは、支持体３１の厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。凸部３４ｂの厚さは、有孔体３２の厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。
　図１２は、図１０に示すウィックにおける、凸部の第２変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。
　図１２に示す凸部３４ｃは、図７－１Ａ及び図７－１Ｂに示す凸部３４ｃと同じ形状を有する。凸部３４ｃは、第１内壁面１１ａ側の第１端部３５ｃ及び第２内壁面１２ａ側の第２端部３６ｃを有する。凸部３４ｃは、厚さ方向Ｚから見て、第１端部３５ｃの内壁が囲う領域の断面積が、第２端部３６ｃの内壁が囲う領域の断面積よりも小さい。凸部３４ｃは、第１端部３５ｃにおいて、凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７を備えている。
　凸部３４ｃの厚さは、支持体３１の厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。凸部３４ｃの厚さは、有孔体３２の厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７の厚さは、支持体３１の厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。凸部３４ｃの開口を狭める蓋部３７の厚さは、有孔体３２の厚さと同じであってもよく、異なっていてもよい。
　図１０に示す凸部３４は、図５Ａ及び図５Ｂに示す凸部３４ａ、図８に示す凸部３４ｄ、又は図９に示す凸部３４ｅと同じ形状であってもよい。
　図１３は、ウィックの第２変形例を模式的に示す、一部を拡大した断面図である。
　図１３に示すウィック３０Ｂでは、有孔体３２は、支持体３１と異なる材料から構成される。支持体３１を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂、金属、セラミックス、又はそれらの混合物、積層物などが挙げられる。有孔体３２を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂、金属、セラミックス、又はそれらの混合物、積層物などが挙げられる。有孔体３２を構成する材料は金属が好ましい。
　図１３に示す凸部３４は、図５Ａ及び図５Ｂに示す凸部３４ａ、図６Ａ及び図６Ｂに示す凸部３４ｂ、図７－１Ａ及び図７－１Ｂに示す凸部３４ｃ、図７－２Ａ及び図７－２Ｂに示す凸部３４ｃ、図７－３Ａ及び図７－３Ｂに示す凸部３４ｃ、図８に示す凸部３４ｄ、又は図９に示す凸部３４ｅと同じ形状であってもよい。
　図１４は、ウィックの第３変形例を模式的に示す平面図である。なお、図１４は、支持体側から見たウィックの平面図である。
　図１４に示すウィック３０Ｃでは、支持体３１は、複数のレール状部材を含む。レール状部材の間に液相の作動媒体２０を保持することにより、ベーパーチャンバー１の熱輸送性能を向上させることができる。ここで、「レール状」とは、底面の長辺の長さの比が、底面の短辺の長さに対して５倍以上である形状を意味する。
　レール状部材の延伸方向に垂直な断面形状は、特に限定されないが、例えば、四角形などの多角形、半円形、半楕円形、これらを組み合わせた形状などが挙げられる。
　レール状部材は、周囲よりも相対的に高さが高ければよい。したがって、レール状部材は、第１内壁面１１ａから突出した部分に加え、第１内壁面１１ａに形成された溝により相対的に高さが高くなっている部分も含む。
　また、ウィック３０Ｃは、図１４に開示される形状に限定されず、内部空間の全体に配置されず部分的に配置して利用されてもよい。例えば、内部空間に外周に沿ってレール状の支持体３１を構成し、その上に外周に沿った形状の有孔体３２を配置してもよい。
　図２に示すように、筐体１０の内部空間には、第２内壁面１２ａに接する支柱４０が配置されていてもよい。筐体１０の内部空間に支柱４０を配置することによって筐体１０及びウィック３０を支持することが可能である。
　支柱４０を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂、金属、セラミックス、又はそれらの混合物、積層物などが挙げられる。また、支柱４０は、筐体１０と一体であってもよく、例えば、筐体１０の第２内壁面１２ａをエッチング加工すること等により形成されていてもよい。
　支柱４０の形状は、筐体１０及びウィック３０を支持できる形状であれば特に限定されないが、支柱４０の高さ方向に垂直な断面の形状としては、例えば、矩形などの多角形、円形、楕円形などが挙げられる。
　支柱４０の高さは、一のベーパーチャンバーにおいて、同じであってもよく、異なっていてもよい。
　図２に示す断面において、支柱４０の幅は、筐体１０の変形を抑制できる強度を与えるものであれば特に限定されないが、支柱４０の端部の高さ方向に垂直な断面の円相当径は、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の円相当径を大きくすることにより、筐体１０の変形をより抑制することができる。一方、支柱４０の円相当径を小さくすることにより、作動媒体２０の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。
　支柱４０の配置は、特に限定されないが、好ましくは所定の領域において均等に、より好ましくは全体にわたって均等に、例えば支柱４０間の距離が一定となるように配置される。支柱４０を均等に配置することにより、ベーパーチャンバー１の全体にわたって均一な強度を確保することができる。
　図１５は、熱拡散デバイスの第１変形例を模式的に示す断面図である。
　図１５に示すベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）１Ａでは、支持体３１は、筐体１０の第１シート１１と一体的に構成されている。ベーパーチャンバー１Ａにおいて、第１シート１１及び支持体３１は、例えば、エッチング技術、多層塗りによる印刷技術、その他の多層技術などにより作製することができる。図１５に示すように、有孔体３２は、支持体３１と異なる材料から構成されることが好ましい。ベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）１Ａにおいて、有孔体３２は、支持体３１及び筐体１０の第１シート１１と同じ材料から構成されてもよく、有孔体３２は、支持体３１及び筐体１０の第１シート１１と一体的に構成されていてもよい。
　図１６は、熱拡散デバイスの第２変形例を模式的に示す断面図である。
　図１６に示すベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）１Ｂでは、例えば、プレス加工などによって筐体１０の第１内壁面１１ａの一部を曲げて凹ませることにより、凹んだ部分に支持体３１が形成されている。
　図１７は、図３Ａに示すウィックの第１変形例を有孔体側から見た平面図である。図１８は、図１７に示すウィックのＡ－Ａ線に沿った断面図である。
　図１８に示すウィック３０Ｄでは、厚さ方向Ｚに沿う断面において、凸部３４同士の間は曲面となっており、平坦な部分が存在しない。なお、図１８は、貫通孔３３を通る断面図であるが、厚さ方向Ｚに沿う断面のうち貫通孔３３を通らない断面において、凸部３４同士の間には平坦な部分が存在してもよく、平坦な部分が存在しなくてもよい。また、ウィック３０Ｄにおいて、有孔体３２は全体が曲面となっていて、平坦な部分が存在しなくてもよい。
　図１９は、図１１に示すウィックにおける、凸部の定義を説明するための図である。図１９は、直線Ｌ１及び直線Ｌ２を追加した以外は、図１１と同じ図である。
　本明細書では、凸部は、厚さ方向Ｚに沿う断面において、以下のように設定される直線Ｌ１及び直線Ｌ２の間の部分と定義される。なお、凸部が複数ある場合、直線Ｌ１及び直線Ｌ２はそれぞれの凸部ごとに設定される。図１９に示すように、厚さ方向Ｚに沿う断面において、貫通孔の両側（図１９の右側及び左側の両方）に凸部が存在する場合には、それぞれの凸部について直線Ｌ１及び直線Ｌ２を設定する。以下に記載する凸部の定義では、厚さ方向Ｚに垂直な面（ＸＹ面）を基準面という。以下、図１９に示すウィック３０Ａを例に挙げて、直線Ｌ１及び直線Ｌ２について説明する。
　まず、貫通孔３３の第１内壁面１１ａ側の周縁に存在する凸部３４ｂの第１端部３５ｂのうち、最も第１内壁面１１ａ側に存在する点（図１９の点Ｐ１）を通り、基準面に対して平行な直線をＬ１とする。
　次に、ウィック３０Ａの第１内壁面１１ａ側の表面のうち、最も第２内壁面１２ａ側に存在する点（図１９の点Ｐ２）を通り、基準面に対して平行な直線をＬ２とする。
　厚さ方向Ｚに沿う断面において、ウィック３０Ａの直線Ｌ２上の部分が第２端部３６ｂとなる。ウィック３０Ａの直線Ｌ２上の部分が複数存在する場合、貫通孔３３の第２内壁面１２ａ側の周縁からの距離が最も小さい点を含む部分が第２端部３６ｂとなる。このように設定される第２端部３６ｂから、第１端部３５ｂまでが凸部３４ｂである。
　図２０は、図１８に示すウィックにおける、凸部の定義を説明するための図である。図２０は、直線Ｌ１及び直線Ｌ２を追加した以外は、図１８と同じ図である。
　図２０に示すウィック３０Ｄにおいても、ウィック３０Ａと同様に直線Ｌ１及び直線Ｌ２を設定する。ウィック３０Ｄでは、凸部３４同士の間は曲面となっており、平坦な部分が存在しないが、直線Ｌ２上の部分が、第２端部３６となる。
　本発明の熱拡散デバイスは、上記実施形態に限定されるものではなく、熱拡散デバイスの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　本発明の熱拡散デバイスにおいて、筐体は、１個の蒸発部を有してもよく、複数の蒸発部を有してもよい。すなわち、筐体の外壁面には、１個の熱源が配置されてもよく、複数の熱源が配置されてもよい。蒸発部及び熱源の数は特に限定されない。
　本発明の熱拡散デバイスにおいて、筐体が第１シート及び第２シートから構成される場合、第１シートと第２シートとは、端部が一致するように重なっていてもよいし、端部がずれて重なっていてもよい。
　本発明の熱拡散デバイスにおいて、筐体が第１シート及び第２シートから構成される場合、第１シートを構成する材料と、第２シートを構成する材料とは異なっていてもよい。例えば、強度の高い材料を第１シートに用いることにより、筐体にかかる応力を分散させることができる。また、両者の材料を異なるものとすることにより、一方のシートで一の機能を得、他方のシートで他の機能を得ることができる。上記の機能としては、特に限定されないが、例えば、熱伝導機能、電磁波シールド機能等が挙げられる。
　本発明の熱拡散デバイスは、放熱を目的として電子機器に搭載され得る。したがって、本発明の熱拡散デバイスを備える電子機器も本発明の１つである。本発明の電子機器としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、ゲーム機器、ウェアラブルデバイス等が挙げられる。本発明の熱拡散デバイスは上記のとおり、外部動力を必要とせず自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。そのため、本発明の熱拡散デバイスを備える電子機器により、電子機器内部の限られたスペースにおいて、放熱を効果的に実現することができる。
　本発明の熱拡散デバイスは、携帯情報端末等の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、ＣＰＵ等の熱源の温度を下げ、電子機器の使用時間を延ばすために使用することができ、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等に使用することができる。
　１、１Ａ、１Ｂ　ベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）
　１０　筐体
　１１　第１シート
　１１ａ　第１内壁面
　１２　第２シート
　１２ａ　第２内壁面
　２０　作動媒体
　３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ　ウィック
　３１　支持体
　３２　有孔体
　３３　貫通孔
　３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ　凸部
　３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ　第１端部
　３６、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ　第２端部
　３７　蓋部
　４０　支柱
　ＨＳ　熱源
　Ｐ３１　支持体の中心間距離
　Ｐ３３　貫通孔の中心間距離
　Ｔ３１　支持体の高さ
　Ｔ３２　有孔体の厚さ
　Ｗ３１　支持体の幅
　Ｘ　幅方向
　Ｙ　長さ方向
　Ｚ　厚さ方向
　φ３３　貫通孔の第１内壁面側の端面における径

 

Claims (11)

  1. 　厚さ方向に対向する第１内壁面及び第２内壁面を有する筐体と、
    　前記筐体の内部空間に封入される作動媒体と、
    　前記筐体の前記内部空間に配置されるウィックと、を備え、
    　前記ウィックは、前記第１内壁面に接する支持体と、前記支持体に接する有孔体と、を含み、
    　前記有孔体は前記厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、
    　前記貫通孔の周縁には、前記第１内壁面に近接する方向に凸部が設けられている、熱拡散デバイス。
  2. 　前記凸部は、前記第１内壁面側の第１端部及び前記第２内壁面側の第２端部を有し、
    　前記厚さ方向から見て、前記第１端部の内壁が囲う領域の断面積が、前記第２端部の内壁が囲う領域の断面積よりも小さい、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
  3. 　前記厚さ方向から見て、前記第１端部の内壁は、前記第２端部の内壁よりも内側に位置する、請求項２に記載の熱拡散デバイス。
  4. 　前記凸部は、前記第１内壁面側の第１端部及び前記第２内壁面側の第２端部を有し、
    　前記厚さ方向から見て、前記第１端部の内壁が囲う領域の断面積が、前記第２端部の内壁が囲う領域の断面積よりも大きい、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
  5. 　前記厚さ方向から見て、前記第１端部の内壁は、前記第２端部の内壁よりも外側に位置する、請求項４に記載の熱拡散デバイス。
  6. 　前記支持体の厚さが前記有孔体の厚さと同じであるか、又は、前記有孔体の厚さより小さい、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  7. 　前記有孔体は、前記支持体と同じ材料から構成される、請求項１～６のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  8. 　前記有孔体は、前記支持体と異なる材料から構成される、請求項１～６のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  9. 　前記支持体は、複数の柱状部材を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  10. 　前記支持体は、複数のレール状部材を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の熱拡散デバイスを備える、電子機器。

     
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