JP2010243035A - Heat transport device, electronic apparatus and method of manufacturing the heat transport device - Google Patents

Heat transport device, electronic apparatus and method of manufacturing the heat transport device Download PDF

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Mitsuo Hashimoto
光生 橋本
Kazuaki Yazawa
和明 矢澤
Hiroto Kasai
弘人 河西
Yuichi Ishida
祐一 石田
Hiroyuki Yoshitaka
弘幸 良尊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat transport device capable of efficiently performing heat transport, an electronic apparatus including the heat transport device and a highly reliable method of manufacturing the heat transport device facilitating manufacturing. <P>SOLUTION: A heat spreader 1 includes a container 2 constituted of a heat receiving plate 4, a heat radiation plate 3 provided opposing to the heat receiving plate 4, and side walls 5 for airtightly jointing the heat receiving plate 4 and the heat radiation plate 3 to each other. A refrigerant is filled in the container 2. An evaporation portion 7 is provided on an evaporation face 42 of the heat receiving plate 4 constituting the inner wall face of the container 2. The evaporation portion 7 includes: grooves 71 in which a liquid-phase refrigerant can be moved; and protrusion portions 75 made of a nanomaterial protruded from inner wall faces 72 of the grooves 71 so as to partially cover opening faces of the grooves 71. The liquid-phase refrigerant is made to flow in liquid-phase flow passages 74 formed within the grooves 71. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子機器の熱源に熱的に接続される熱輸送装置、この熱輸送装置を備えた電子機器及び熱輸送装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a heat transport device that is thermally connected to a heat source of an electronic device, an electronic device including the heat transport device, and a method for manufacturing the heat transport device.

電子機器の熱源、例えばＰＣ（Personal Computer）のＣＰＵ（Central Processing Unit）に熱的に接続され、熱源の熱を吸収して輸送する装置として、ヒートスプレッダ、ヒートパイプ及びＣＰＬ（Capillary Pumped Loop）等の熱輸送装置が使われている。これら熱輸送装置は、例えば銅板等からなるソリッド型の金属からなる熱輸送装置や最近では作動流体が封入されたものが提案されている。   A heat spreader, a heat pipe, a CPL (Capillary Pumped Loop), or the like is connected to a heat source of an electronic device, for example, a CPU (Central Processing Unit) of a PC (Personal Computer), and absorbs and transports heat from the heat source. A heat transport device is used. As these heat transport devices, for example, a heat transport device made of a solid metal made of, for example, a copper plate, or a device in which a working fluid is sealed has been proposed.

ところで、ナノ材料例えばカーボンナノチューブは熱伝導性が高く、蒸発現象の促進に寄与することが知られている。このようなカーボンナノチューブを利用した熱輸送装置の一つとしてのヒートパイプが特許文献１に記載されている。   Incidentally, it is known that nanomaterials such as carbon nanotubes have high thermal conductivity and contribute to the promotion of the evaporation phenomenon. Patent Document 1 discloses a heat pipe as one of heat transport devices using such carbon nanotubes.

米国特許第７２１３６３７号（第３欄６６行目〜第４欄１２行目、図１）US Pat. No. 7,213,637 (column 3, line 66 to column 4, line 12, FIG. 1)

カーボンナノチューブは高い熱伝導性を有する一方、ナノ構造を有するので、平らな面を有する金属板等で作動流体の流路等を形成する場合に比較して、摩擦抵抗が大きく圧力損失が大きい。このため、作動流体が熱輸送装置内で適切に流通せず、その結果熱輸送が良好に行われなくなるおそれがある。   While carbon nanotubes have high thermal conductivity, they have a nanostructure, so that they have a large frictional resistance and a large pressure loss compared to the case where a working fluid channel is formed by a metal plate having a flat surface. For this reason, the working fluid does not properly flow in the heat transport device, and as a result, heat transport may not be performed well.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、効率良く熱輸送を行うことのできる熱輸送装置及びこの熱輸送装置を備えた電子機器を提供することにある。本発明の別の目的は、製造が容易で信頼性の高い熱輸送装置の製造方法を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to provide a heat transport device capable of efficiently performing heat transport and an electronic device including the heat transport device. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a heat transport device that is easy to manufacture and highly reliable.

上記目的を達成するため、本発明に係る熱輸送装置は、作動流体と、蒸発部と、凝縮部と、流路部と、凹部と、突出部とを具備する。
蒸発部は、前記作動流体を液相から気相に蒸発させる。
凝縮部は、前記蒸発部と連通し、前記作動流体を気相から液相に凝縮させる。
流路部は、前記凝縮部で液相に凝縮した前記作動流体を前記蒸発部に流通させる。
凹部は、前記蒸発部及び前記流路部の少なくとも一方に設けられ、液相の前記作動流体が移動可能である。
突出部は、前記凹部の開口面を部分的に覆うように前記凹部の内壁側面から突出して設けられたナノ材料からなる。 In order to achieve the above object, a heat transport device according to the present invention includes a working fluid, an evaporating part, a condensing part, a flow path part, a concave part, and a protruding part.
The evaporation unit evaporates the working fluid from the liquid phase to the gas phase.
The condensing unit communicates with the evaporation unit and condenses the working fluid from a gas phase to a liquid phase.
A flow path part distribute | circulates the said working fluid condensed to the liquid phase in the said condensation part to the said evaporation part.
The recess is provided in at least one of the evaporation section and the flow path section, and the liquid-phase working fluid is movable.
The projecting portion is made of a nanomaterial provided so as to project from the inner wall side surface of the recess so as to partially cover the opening surface of the recess.

本発明において、前記ナノ材料は、カーボンナノチューブである。   In the present invention, the nanomaterial is a carbon nanotube.

本発明によれば、高い比表面積を有するナノ材料で突出部を形成することで、作動流体の蒸発が促進され、熱輸送を効率良く行うことができる。中でも、高い熱伝導特性を有するカーボンナノチューブで突出部を形成することで、作動流体の蒸発がさらに促進され、熱輸送をさらに効率良く行うことができる。
また、カーボンナノチューブを凹部の内壁側面から突出するようにして成長させて突出部を形成するので、凹部を移動する液相の作動流体が、カーボンナノチューブからなる突出部の極めて微細度の高いナノ構造を有する先端に接触し難い。これにより、凹部を移動する液相の作動流体と突出部との摩擦抵抗及び圧力損失の増大を抑制することができる。その結果、熱輸送装置がさらに効率良く熱輸送を行うことができる。 According to the present invention, by forming the protruding portion with a nanomaterial having a high specific surface area, evaporation of the working fluid is promoted, and heat transport can be performed efficiently. Among these, by forming the protrusions with carbon nanotubes having high heat conduction characteristics, evaporation of the working fluid is further promoted, and heat transport can be performed more efficiently.
In addition, since the carbon nanotubes are grown so as to protrude from the inner wall side surface of the recess to form the protrusion, the liquid-phase working fluid that moves in the recess is the nanostructure of the protrusion made of carbon nanotubes with extremely high fineness. It is difficult to touch the tip having Thereby, it is possible to suppress an increase in frictional resistance and pressure loss between the liquid-phase working fluid that moves in the recess and the protrusion. As a result, the heat transport device can transport heat more efficiently.

本発明において、前記凹部の開口面の前記突出部に覆われていない領域は、気相の前記作動流体を流通させる気相流路である。
前記突出部と、前記突出部に対向する前記凹部の底面と、前記凹部の前記内壁側面とで、液相の前記作動流体が移動可能な液相流路が構成される。 In this invention, the area | region which is not covered with the said protrusion part of the opening surface of the said recessed part is a gaseous-phase flow path which distribute | circulates the said gaseous-phase working fluid.
The projecting portion, the bottom surface of the recess facing the projecting portion, and the inner wall side surface of the recess constitute a liquid phase flow path through which the liquid working fluid can move.

本発明において、前記凹部は、溝状である。   In the present invention, the concave portion has a groove shape.

本発明によれば、液相の作動流体は、一部にカーボンナノチューブからなる突出部を有する液相流路内を流通する。ここで、液相の作動流体がカーボンナノチューブからなる突出部に接触するので、カーボンナノチューブの有する高い熱伝導特性によって液相の作動流体の蒸発を促進することができ、熱輸送装置が効率良く熱輸送を行うことができる。
また、突出部を溝状の凹部の対向する内壁側面にそれぞれ設ければ、凹部内に複数の液相流路が構成される。これにより、液相の作動流体の流通及び蒸発をさらに促進することができ、熱輸送装置がさらに効率良く熱輸送を行うことができる。
また、凹部の開口面の突出部に覆われていない領域により、気相の作動流体が流通可能な気相流路が構成される。これにより、上記液相流路で蒸発した気相の作動流体が凹部に設けられた突出部に遮られることなく流路を介して凝縮部へと向かうことができる。その結果、作動流体の流通及び凝縮を促進することができ、熱輸送装置がさらに効率良く熱輸送を行うことができる。 According to the present invention, the liquid-phase working fluid circulates in the liquid-phase flow channel having a protruding portion partly made of carbon nanotubes. Here, since the liquid-phase working fluid comes into contact with the protrusions made of carbon nanotubes, evaporation of the liquid-phase working fluid can be promoted by the high heat conduction characteristics of the carbon nanotubes, and the heat transport device can efficiently heat. Can be transported.
Moreover, if a protrusion part is each provided in the inner wall side surface which a groove-shaped recessed part opposes, a some liquid phase flow path will be comprised in a recessed part. Thereby, the distribution and evaporation of the liquid-phase working fluid can be further promoted, and the heat transport device can carry out heat transport more efficiently.
In addition, a region that is not covered by the protruding portion of the opening surface of the recess constitutes a gas phase flow path through which the gas phase working fluid can flow. Thereby, the gas phase working fluid evaporated in the liquid phase flow path can be directed to the condensing part via the flow path without being blocked by the protrusion provided in the recess. As a result, the distribution and condensation of the working fluid can be promoted, and the heat transport device can perform heat transport more efficiently.

本発明に係る電子機器は、熱源と、熱輸送装置とを具備する。
熱輸送装置は、作動流体と、蒸発部と、凝縮部と、流路部と、凹部と、突出部とを有する。
蒸発部は、前記作動流体を液相から気相に蒸発させる。
凝縮部は、前記蒸発部と連通し、前記作動流体を気相から液相に凝縮させる。
流路部は、前記凝縮部で液相に凝縮した前記作動流体を前記蒸発部に流通させる。
凹部は、前記蒸発部及び前記流路部の少なくとも一方に設けられ、液相の前記作動流体が移動可能である。
突出部は、前記凹部の開口面を部分的に覆うように前記凹部の内壁側面から突出して設けられたナノ材料からなる。 The electronic device according to the present invention includes a heat source and a heat transport device.
The heat transport device includes a working fluid, an evaporation unit, a condensing unit, a flow channel unit, a recess, and a protrusion.
The evaporation unit evaporates the working fluid from the liquid phase to the gas phase.
The condensing unit communicates with the evaporation unit and condenses the working fluid from a gas phase to a liquid phase.
A flow path part distribute | circulates the said working fluid condensed to the liquid phase in the said condensation part to the said evaporation part.
The recess is provided in at least one of the evaporation section and the flow path section, and the liquid-phase working fluid is movable.
The projecting portion is made of a nanomaterial provided so as to project from the inner wall side surface of the recess so as to partially cover the opening surface of the recess.

本発明によれば、熱輸送装置において、ナノ材料を凹部の内壁側面から突出して設けて突出部を形成するので、凹部を移動する液相の作動流体が突出部の微細度が比較的低い部位に優先的に接触し、極めて微細度の高いナノ構造を有する先端に接触し難い。これにより、凹部を移動する液相の作動流体と突出部との摩擦抵抗及び圧力損失の増大を抑制することができる。その結果、熱輸送装置が効率良く熱輸送を行うことができる。   According to the present invention, in the heat transport device, the nanomaterial is provided so as to protrude from the inner wall side surface of the recess to form the protrusion, so that the liquid-phase working fluid that moves in the recess has a relatively low degree of fineness of the protrusion. It is difficult to contact the tip having a nanostructure with extremely high fineness. Thereby, it is possible to suppress an increase in frictional resistance and pressure loss between the liquid-phase working fluid that moves in the recess and the protrusion. As a result, the heat transport device can efficiently transport heat.

本発明に係る熱輸送装置の製造方法は、作動流体を液相から気相に蒸発させる蒸発部、前記作動流体を気相から液相に凝縮させる凝縮部、及び液相の前記作動流体を前記蒸発部に流通させるための流路部を有する熱輸送装置の製造方法である。
前記熱輸送装置の製造方法は、第１の基材に凹部を形成する。
前記凹部の内壁側面に、前記凹部の開口部を部分的に覆うようにナノ材料からなる突出部を設けて、前記蒸発部及び前記流路部の少なくとも一つを構成する第２の基材を作成する。
少なくとも前記第２の基材を用いてコンテナを形成する。
前記コンテナの内部に前記作動流体を封入する。 The manufacturing method of the heat transport device according to the present invention includes an evaporation unit that evaporates the working fluid from the liquid phase to the gas phase, a condensing unit that condenses the working fluid from the gas phase to the liquid phase, and the liquid working fluid. It is a manufacturing method of the heat transport apparatus which has the flow-path part for distribute | circulating to an evaporation part.
In the method for manufacturing the heat transport device, a recess is formed in the first base material.
Providing a projecting portion made of a nano material on the inner wall side surface of the recess so as to partially cover the opening of the recess, a second substrate constituting at least one of the evaporation portion and the flow path portion create.
A container is formed using at least the second substrate.
The working fluid is sealed inside the container.

本発明によれば、ナノ材料を凹部の内壁側面から突出して設けて突出部を形成すれば、液相の作動流体が突出部の微細度が比較的低い部位に優先的に接触し、極めて微細度の高いナノ構造を有する先端に接触し難く、作動流体と突出部との摩擦抵抗及び圧力損失の増大を抑制することができる。従って、効率良く熱輸送を行うことができる熱輸送装置の製造が容易であり、信頼性を向上させることができる。
また、上記製造方法により製造された熱輸送装置において、突出部を溝状の凹部の対向する内壁側面にそれぞれ形成すれば、凹部内に複数の液相流路が構成される。これにより、液相の作動流体の流通及び蒸発をさらに促進することができ、熱輸送装置が効率良く熱輸送を行うことができる。
また、凹部の開口面の突出部に覆われていない領域により、気相の作動流体が流通可能な気相流路が構成される。これにより、上記液相流路で蒸発した気相の作動流体が凹部に設けられた突出部に遮られることなく流路を介して凝縮部ことができる。その結果、作動流体の流通及び凝縮を促進することができ、上記製造方法により製造された熱輸送装置が効率良く熱輸送を行うことができる。 According to the present invention, if the nanomaterial is provided so as to protrude from the side surface of the inner wall of the recess to form the protrusion, the liquid-phase working fluid preferentially contacts the portion with a relatively low degree of fineness of the protrusion and is extremely fine. It is difficult to contact the tip having a high nanostructure, and the increase in frictional resistance and pressure loss between the working fluid and the protrusion can be suppressed. Therefore, it is easy to manufacture a heat transport device capable of efficiently performing heat transport, and the reliability can be improved.
Further, in the heat transport device manufactured by the above manufacturing method, a plurality of liquid phase flow paths are formed in the recesses by forming the protrusions on the inner wall side surfaces facing the groove-shaped recesses. Thereby, the distribution and evaporation of the liquid-phase working fluid can be further promoted, and the heat transport device can efficiently transport the heat.
In addition, a region that is not covered by the protruding portion of the opening surface of the recess constitutes a gas phase flow path through which the gas phase working fluid can flow. Accordingly, the vapor phase working fluid evaporated in the liquid phase flow path can be condensed through the flow path without being blocked by the protrusion provided in the recess. As a result, the distribution and condensation of the working fluid can be promoted, and the heat transport device manufactured by the above manufacturing method can efficiently transport heat.

以上のように、本発明の熱輸送装置によれば、効率良く熱輸送を行うことができる。また、本発明の熱輸送装置の製造方法によれば、製造が容易で信頼性を向上させることができる。   As described above, according to the heat transport device of the present invention, heat transport can be performed efficiently. Moreover, according to the manufacturing method of the heat transport apparatus of this invention, manufacture is easy and reliability can be improved.

本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダに熱源が接続された状態を示す側面図である。It is a side view showing the state where the heat source was connected to the heat spreader concerning a 1st embodiment of the present invention. ヒートスプレッダを示す平面図である。It is a top view which shows a heat spreader. ヒートスプレッダを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a heat spreader. 図２に示したＡ−Ａ線断面から見たヒートスプレッダを示す断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which shows the heat spreader seen from the AA line cross section shown in FIG. 蒸発部を示す部分拡大斜視図である。It is a partial expansion perspective view which shows an evaporation part. 突出部を示す部分拡大斜視図である。It is a partial expansion perspective view which shows a protrusion part. 溝部内の液冷媒流通路の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the liquid refrigerant flow path in a groove part. ヒートスプレッダの動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating operation | movement of a heat spreader. ヒートスプレッダの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of a heat spreader. コンテナ内への冷媒の注入方法を順に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the injection | pouring method of the refrigerant | coolant in a container in order. 本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the heat spreader which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 蒸発部を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows an evaporation part. ワイヤに対する突出部の形成方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the formation method of the protrusion part with respect to a wire. 本発明の第３の実施形態に係るヒートスプレッダを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the heat spreader which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 流路板材を示す部分分解斜視図である。It is a partial exploded perspective view which shows a flow-path board | plate material. 本発明の第４の実施形態に係るヒートスプレッダに設けられる蒸発部を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the evaporation part provided in the heat spreader which concerns on the 4th Embodiment of this invention. メッシュに対する突出部の形成方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the formation method of the protrusion part with respect to a mesh. ヒートスプレッダを備えた電子機器として、デスクトップ型のＰＣを示す斜視図である。It is a perspective view which shows desktop type PC as an electronic device provided with the heat spreader.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の実施形態では、熱輸送装置としてヒートスプレッダを一例に挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the embodiment of the present invention, a heat spreader will be described as an example of the heat transport device.

＜第１の実施形態＞
［ヒートスプレッダ１の構造］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダ１に熱源が接続された状態を示す側面図であり、図２は、このヒートスプレッダ１を示す平面図である。 <First Embodiment>
[Structure of heat spreader 1]
FIG. 1 is a side view showing a state in which a heat source is connected to the heat spreader 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the heat spreader 1.

これらの図に示すように、ヒートスプレッダ１は、コンテナ２を有する。コンテナ２は、受熱板４（第１の基材）と、受熱板４と対向して設けられた放熱板３と、受熱板４と放熱板３とを気密に接合する側壁板５とからなる。   As shown in these drawings, the heat spreader 1 has a container 2. The container 2 includes a heat receiving plate 4 (first base material), a heat radiating plate 3 provided to face the heat receiving plate 4, and a side wall plate 5 that joins the heat receiving plate 4 and the heat radiating plate 3 in an airtight manner. .

放熱板３、受熱板４及び側壁板５は、ろう付け、すなわち溶着により接合されてもよいし、材料によっては接着剤を用いて接合されてもよい。放熱板３、受熱板４及び側壁板５は、例えば金属材料からなる。その金属材料としては、例えば高い熱伝導率を有する銅を用いればよい。そのほかにも金属材料としては、ステンレスやアルミニウムが挙げられるが、これらに限定されない。金属材料の他に、カーボン等の高熱伝導性の材料でもよい。放熱板３、受熱板４及び側壁板５の全てが異なる材料で構成されていてもよいし、これらのうち２つが同じ材料で構成されていてもよいし、全てが同じ材料で構成されていてもよい。   The heat radiating plate 3, the heat receiving plate 4, and the side wall plate 5 may be joined by brazing, that is, welding, or may be joined using an adhesive depending on the material. The heat sink 3, the heat receiving plate 4, and the side wall plate 5 are made of, for example, a metal material. For example, copper having a high thermal conductivity may be used as the metal material. Other examples of the metal material include, but are not limited to, stainless steel and aluminum. In addition to the metal material, a material having high thermal conductivity such as carbon may be used. All of the heat radiating plate 3, the heat receiving plate 4 and the side wall plate 5 may be made of different materials, two of them may be made of the same material, or all of them may be made of the same material. Also good.

受熱板４には熱源５０が熱的に接続されている。熱的に接続とは、直接接続される場合の他に、例えば熱伝導体を介して接続される場合なども含まれる。熱源５０としては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、抵抗、その他の発熱電子部品、ディスプレイ等の電子機器が挙げられる。熱源５０からの熱は、この受熱板４を介してヒートスプレッダ１に伝達される。
放熱板３には、ヒートシンク５５等の放熱のための部材が熱的に接続されている。ヒートシンク５５には、ヒートスプレッダ１から熱が伝達され、この熱がヒートシンク５５から放熱される。 A heat source 50 is thermally connected to the heat receiving plate 4. The term “thermally connected” includes not only direct connection but also connection through a heat conductor, for example. Examples of the heat source 50 include electronic devices such as a CPU (Central Processing Unit), resistors, other heat generating electronic components, and a display. Heat from the heat source 50 is transmitted to the heat spreader 1 through the heat receiving plate 4.
A heat radiating member such as a heat sink 55 is thermally connected to the heat radiating plate 3. Heat is transmitted from the heat spreader 1 to the heat sink 55, and this heat is radiated from the heat sink 55.

コンテナ２には、冷媒（作動流体。図６及び図７に示す。）が封入されている。冷媒としては、例えば、純水にヒドロキシ基（ＯＨ基）を有する有機化合物を少量添加した溶液を用いればよい。ヒドロキシル基を有する有機化合物としては、例えば、アルコール類、ジオール類、ポリオール類、フェノール類等が挙げられる。より詳細には、ヒドロキシル基を有する有機化合物は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のジオール類、グリセリン等のポリオール類及びフェノール、アルキルフェノール等のフェノール類等が挙げられる。
あるいは、冷媒としては、純水を上記アルコール類を添加せずにそのまま用いてもよいし、フロン系、代替フロン系、フッ素系、アンモニア、アセトン等を用いてもよい。しかし、これらに限定されない。 The container 2 contains a refrigerant (working fluid, shown in FIGS. 6 and 7). As the refrigerant, for example, a solution obtained by adding a small amount of an organic compound having a hydroxy group (OH group) to pure water may be used. Examples of the organic compound having a hydroxyl group include alcohols, diols, polyols, phenols and the like. More specifically, the organic compound having a hydroxyl group includes alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and hexanol, diols such as ethylene glycol and propylene glycol, polyols such as glycerin, and phenols such as phenol and alkylphenol. Etc.
Alternatively, as the refrigerant, pure water may be used as it is without adding the above alcohols, or fluorocarbon, alternative fluorocarbon, fluorine, ammonia, acetone, or the like may be used. However, it is not limited to these.

図３は、ヒートスプレッダ１を示す分解斜視図であり、図４は、図２に示したＡ−Ａ線断面から見たヒートスプレッダ１を示す断面概略図である。   FIG. 3 is an exploded perspective view showing the heat spreader 1, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the heat spreader 1 as seen from the cross section taken along the line AA shown in FIG.

受熱板４は、コンテナ２の外壁面に相当する受熱面４１と、放熱板３に対向し、受熱面４１に表裏対向する蒸発面４２（蒸発部）とを有する。
受熱面４１は、熱源５０が熱的に接続される面である。
蒸発面４２を周回する領域は、側壁板５に接合される際の接合領域４３を構成する。蒸発面４２には、蒸発部７が設けられている。蒸発部７は液相の冷媒（以下、液冷媒という。）を蒸発させる。 The heat receiving plate 4 has a heat receiving surface 41 corresponding to the outer wall surface of the container 2, and an evaporation surface 42 (evaporating part) that faces the heat radiating plate 3 and faces the heat receiving surface 41.
The heat receiving surface 41 is a surface to which the heat source 50 is thermally connected.
The region that goes around the evaporation surface 42 constitutes a bonding region 43 when bonded to the side wall plate 5. The evaporation surface 7 is provided on the evaporation surface 42. The evaporation unit 7 evaporates a liquid-phase refrigerant (hereinafter referred to as a liquid refrigerant).

コンテナ２の内部空間は、主に流路６を構成する。この流路６は、液冷媒及び気相の冷媒（以下、蒸気冷媒という。）の流路である。すなわち、流路６は、液冷媒を放熱板３側から受熱板４側へと重力により流通させるとともに、蒸気冷媒を受熱板４側から放熱板３側へと流通させる。   The internal space of the container 2 mainly constitutes the flow path 6. The flow path 6 is a flow path for liquid refrigerant and gas-phase refrigerant (hereinafter referred to as vapor refrigerant). That is, the flow path 6 allows the liquid refrigerant to flow from the heat radiating plate 3 side to the heat receiving plate 4 side by gravity, and allows the vapor refrigerant to flow from the heat receiving plate 4 side to the heat radiating plate 3 side.

放熱板３は、コンテナ２の外壁面に相当する放熱面３１と、受熱板４に対向し、放熱面３１に表裏対向する凝縮面３２（凝縮部）とを有する。
凝縮面３２は、蒸発部７にて蒸発した蒸気冷媒を凝縮させる。
放熱面３１は、ヒートシンク５５等の放熱のための部材が熱的に接続される面である。 The heat radiating plate 3 has a heat radiating surface 31 corresponding to the outer wall surface of the container 2, and a condensing surface 32 (condensing part) that faces the heat receiving plate 4 and faces the heat radiating surface 31.
The condensation surface 32 condenses the vapor refrigerant evaporated in the evaporation unit 7.
The heat radiating surface 31 is a surface to which a heat radiating member such as the heat sink 55 is thermally connected.

側壁板５の内面は、液相流路５１（流路部）を構成する。この液相流路５１は、放熱板３の凝縮面３２にて凝縮された液冷媒のための流路である。すなわち、液相流路５１は、液冷媒を放熱板３側から受熱板４側へと毛細管力と重力とにより流通させる。   The inner surface of the side wall plate 5 constitutes a liquid phase channel 51 (channel unit). The liquid phase channel 51 is a channel for the liquid refrigerant condensed on the condensation surface 32 of the heat radiating plate 3. That is, the liquid phase flow path 51 circulates the liquid refrigerant from the heat radiating plate 3 side to the heat receiving plate 4 side by capillary force and gravity.

なお、図４では、説明を分かりやすくするため、ヒートスプレッダ１に対する蒸発部７のスケール比を大きくするなど、実際の形状から変更して描いている。以下、同様の趣旨により、実際の形状から変更して描く場合がある。   In FIG. 4, in order to make the explanation easier to understand, the scale shape of the evaporation unit 7 with respect to the heat spreader 1 is increased and the actual shape is changed. Hereinafter, for the same purpose, the actual shape may be changed and drawn.

本実施形態のヒートスプレッダ１は平面略正方形状を有する。ヒートスプレッダ１の一辺の長さｅ（図２参照。）は、例えば３０〜５０ｍｍ程度である。ヒートスプレッダ１は、例えば側面略長方形状を有する。ヒートスプレッダ１の高さｈ（図１参照。）は、例えば２〜５ｍｍ程度である。上述したヒートスプレッダ１のサイズは、ヒートスプレッダ１に熱的に接続される熱源５０がＰＣ（Personal Computer）に用いられるＣＰＵであることを想定したものである。ヒートスプレッダ１のサイズは熱源５０に応じて適宜決めればよい。例えばヒートスプレッダ１に熱的に接続される熱源５０が大型ディスプレイ等の大容量熱源である場合、ｅはさらに大きくする必要があり、例えば２６００ｍｍ程度とすればよい。ヒートスプレッダ１のサイズは、冷媒が流通して適切に凝縮できるようなコンテナ２内を流通する冷媒の蒸発と凝縮のサイクルが滞りなく繰り返されるような値に設定される。ヒートスプレッダ１の動作温度範囲は、およそ−４０℃〜＋２００℃が想定されている。ヒートスプレッダ１の吸熱密度は、例えば８Ｗ／ｍｍ２以下である。 The heat spreader 1 of the present embodiment has a substantially square planar shape. The length e (see FIG. 2) of one side of the heat spreader 1 is, for example, about 30 to 50 mm. The heat spreader 1 has, for example, a substantially rectangular side surface. The height h (see FIG. 1) of the heat spreader 1 is, for example, about 2 to 5 mm. The size of the heat spreader 1 described above assumes that the heat source 50 thermally connected to the heat spreader 1 is a CPU used in a PC (Personal Computer). The size of the heat spreader 1 may be appropriately determined according to the heat source 50. For example, when the heat source 50 that is thermally connected to the heat spreader 1 is a large-capacity heat source such as a large display, e needs to be further increased, for example, about 2600 mm. The size of the heat spreader 1 is set to such a value that the cycle of evaporation and condensation of the refrigerant flowing in the container 2 that allows the refrigerant to flow and condense appropriately can be repeated without delay. The operating temperature range of the heat spreader 1 is assumed to be approximately −40 ° C. to + 200 ° C. The endothermic density of the heat spreader 1 is, for example, 8 W / mm 2 or less.

［蒸発部７の構造］
図５は、受熱板４の蒸発面４２に設けられた蒸発部７を示す部分拡大斜視図である。図６は、蒸発部７の溝部７１に設けられた突出部７５を示す部分拡大斜視図である。 [Structure of the evaporation part 7]
FIG. 5 is a partially enlarged perspective view showing the evaporation section 7 provided on the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4. FIG. 6 is a partial enlarged perspective view showing the protruding portion 75 provided in the groove portion 71 of the evaporation portion 7.

これらの図に示すように、蒸発部７は、受熱板４の蒸発面４２に複数形成された溝部７１（凹部）と、この溝部７１に設けられた突出部７５とにより構成される。より具体的には、蒸発部７は次のように構成される。   As shown in these drawings, the evaporating unit 7 includes a plurality of groove portions 71 (recessed portions) formed on the evaporating surface 42 of the heat receiving plate 4 and a protruding portion 75 provided in the groove portion 71. More specifically, the evaporation unit 7 is configured as follows.

受熱板４の蒸発面４２には、長尺状の溝部７１が複数形成される（第２の基材）。この溝部７１は液冷媒が毛細管力により溝部７１の内部を長手方向に流通可能となるように形成される。溝部７１の断面は矩形の凹形をなすように、１つの底面７２と、互いに対向する一対の内壁側面７３とにより構成される。なお、溝部７１の断面の矩形は正方形状でもよいし、長方形状でもよい。
溝部７１の底面７２は、受熱板４の蒸発面４２と平行または略平行に形成される。矩形断面における底面７２の幅は、例えば１０μｍ〜１ｍｍ程度である。溝部７１の深さは、例えば１０μｍ〜１ｍｍ程度である。 A plurality of elongated grooves 71 are formed on the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4 (second base material). The groove 71 is formed so that the liquid refrigerant can flow in the longitudinal direction in the groove 71 by capillary force. The cross section of the groove portion 71 is composed of one bottom surface 72 and a pair of inner wall side surfaces 73 facing each other so as to form a rectangular concave shape. The rectangular shape of the cross section of the groove 71 may be a square shape or a rectangular shape.
The bottom surface 72 of the groove portion 71 is formed in parallel or substantially parallel to the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4. The width of the bottom surface 72 in the rectangular cross section is, for example, about 10 μm to 1 mm. The depth of the groove 71 is, for example, about 10 μm to 1 mm.

なお、溝部７１の断面形状は上述した矩形凹形に限定されず、V形、半円形、底部がＲを持つ矩形又は底部がＲを持つＶ形等の断面形状であってもよい。複数の溝部７１は、図示の例では互いに平行に形成されるが、これに限定されず、液冷媒が溝部７１の全域に亘って均一的に流通し得るように形成されればよい。例えば、複数の溝部は、同心円状、同心多角形状に設けられてもよい。あるいは、１本以上の溝部を螺旋状に設けてもよい。同心円状、同心多角形状、螺旋状の溝と、放射状の溝とを互いに交叉させるように設けてもよい。あるいは、互いに直交する２軸方向に沿って溝を互いに交叉するように設けてもよい。   The cross-sectional shape of the groove portion 71 is not limited to the rectangular concave shape described above, and may be a V-shaped shape, a semicircular shape, a rectangular shape having an R at the bottom, or a V shape having a R at the bottom. The plurality of grooves 71 are formed in parallel with each other in the illustrated example, but are not limited to this, and may be formed so that the liquid refrigerant can uniformly flow over the entire area of the grooves 71. For example, the plurality of groove portions may be provided in a concentric circle shape or a concentric polygon shape. Alternatively, one or more grooves may be provided in a spiral shape. Concentric circular, concentric polygonal, and spiral grooves and radial grooves may be provided so as to cross each other. Or you may provide so that a groove | channel may be mutually crossed along the biaxial direction orthogonal to each other.

突出部７５は、溝部７１の開口部をそれぞれの内壁側面７３側より部分的に覆うようにそれぞれの内壁側面７３から突出して設けられる。この突出部７５は、溝部７１の底面７２との間に空間が形成されるように、それぞれの内壁側面７３において底面７２から離間した位置（領域）に設けられる。図５において、突出部７５は溝部７１の長手方向（Ｙ軸方向）全域に設けられるものとしたが、突出部７５が設けられない部位があっても構わない。   The projecting portion 75 is provided so as to project from each inner wall side surface 73 so as to partially cover the opening of the groove portion 71 from each inner wall side surface 73 side. The protruding portions 75 are provided at positions (regions) separated from the bottom surface 72 on the respective inner wall side surfaces 73 so that a space is formed between the protruding portion 75 and the bottom surface 72 of the groove portion 71. In FIG. 5, the protruding portion 75 is provided in the entire longitudinal direction (Y-axis direction) of the groove portion 71, but there may be a portion where the protruding portion 75 is not provided.

突出部７５は、ナノ材料からなる。ナノ材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤ等が挙げられる。本実施形態においては、カーボンナノチューブアレイからなる突出部７５を採用している。   The protrusion 75 is made of a nano material. Examples of nanomaterials include carbon nanotubes and carbon nanowires. In the present embodiment, the projecting portion 75 made of a carbon nanotube array is employed.

それぞれの内壁側面７３に突出した突出部７５の先端同士の間には間隙部７６（気相流路）が設けられるように、突出部７５の突出量が決められている。間隙部７６は、溝部７１の開口面が突出部７５により覆われていない領域であり、この間隙部７６を介して蒸気冷媒が溝部７１内から流路６へと流通可能である。
蒸発部７の溝部７１内で発生した気相冷媒のほとんどは、溝部７１の間隙部７６を通じてコンテナ２内の流路６へと移動し、さらに放熱板３へと向かう。なお、気相冷媒のほかの一部は、突出部７５を構成する密集して成長したカーボンナノチューブアレイの隙間を通って流路６へと向かう。 The amount of protrusion of the protrusion 75 is determined so that a gap 76 (gas phase flow path) is provided between the tips of the protrusions 75 protruding on the inner wall side surfaces 73. The gap portion 76 is a region where the opening surface of the groove portion 71 is not covered by the protruding portion 75, and the vapor refrigerant can flow from the inside of the groove portion 71 to the flow path 6 through the gap portion 76.
Most of the gas phase refrigerant generated in the groove portion 71 of the evaporation portion 7 moves to the flow path 6 in the container 2 through the gap portion 76 of the groove portion 71 and further toward the heat radiating plate 3. Note that the other part of the gas-phase refrigerant goes to the flow path 6 through the gap between the densely grown carbon nanotube arrays constituting the protrusion 75.

なお、カーボンナノチューブは超撥水性を有するため、冷媒に純水等を用いる場合、毛細管力を十分発揮できない場合がある。従って、使用する冷媒の組成によっては、突出部７５の表面に、濡れ性を高めるための改善処理を行うことが望ましい。表面改善処理の一例としては、紫外線処理によるカルボキシル基等の親水基の導入等が挙げられる。これにより、突出部７５表面の濡れ性が向上し、毛細管力を向上させることができる。   In addition, since carbon nanotube has super water repellency, when pure water etc. are used for a refrigerant | coolant, capillary force may not fully be exhibited. Therefore, depending on the composition of the refrigerant to be used, it is desirable to perform an improvement process for increasing the wettability on the surface of the protrusion 75. An example of the surface improvement treatment includes introduction of a hydrophilic group such as a carboxyl group by ultraviolet treatment. Thereby, the wettability of the protrusion part 75 surface improves, and it can improve capillary force.

紫外線処理の一例を次に示す。大気雰囲気で、カーボンナノチューブアレイである突出部７５の表面に、２ｍｍ程度の距離をあけて、波長１７２ｎｍのエキシマランプ（ランプ管面の光強度は例えば５０ｍＷ／ｃｍ２）により紫外線を照射することにより表面改質を行う。照射時間は例えば１分間程度である。このように紫外線処理を行うことで、大気中の酸素が活性酸素やオゾンになり、カーボンナノチューブアレイを酸化する。これにより、突出部７５の表面に、親水性を有するカルボキシル基（ＣＯＯＨ）等の親水基が形成される。 An example of ultraviolet treatment is shown below. By irradiating ultraviolet rays with an excimer lamp having a wavelength of 172 nm (the light intensity of the lamp tube surface is, for example, 50 mW / cm 2 ) at a distance of about 2 mm on the surface of the projecting portion 75 that is a carbon nanotube array in an air atmosphere. Surface modification is performed. The irradiation time is, for example, about 1 minute. By performing ultraviolet treatment in this way, oxygen in the atmosphere becomes active oxygen or ozone, and oxidizes the carbon nanotube array. Thereby, hydrophilic groups such as a carboxyl group (COOH) having hydrophilicity are formed on the surface of the protruding portion 75.

次に、上記構成を有する蒸発部７の溝部７１内の冷媒の流通について説明する。   Next, the circulation of the refrigerant in the groove 71 of the evaporation unit 7 having the above configuration will be described.

図７は、溝部７１内の液冷媒流通路の断面を示す図である。   FIG. 7 is a view showing a cross section of the liquid refrigerant flow passage in the groove 71.

同図に示すように、ヒートスプレッダ１のコンテナ２に封入された液冷媒Ｒは、蒸発部７において、毛細管力により溝７１内を長尺方向に流通する。この際、液冷媒Ｒは、溝部７１の幅方向の両端部にそれぞれ、内壁側面７３と、突出部７５と、底面７２との間に形成される２つの液冷媒流通路７４（液相流路）を毛細管力により伝って搬送されれ、受熱板４からの熱を受けて蒸発して気相冷媒となる。ここで、突出部７５は高い熱伝導率をもつカーボンナノチューブアレイにより形成されたものであるため、突出部７５においても、液冷媒Ｒに対して受熱板４と同等と効率で熱を伝達することができるとともに、同等のサイズの金属材料を用いた場合に比べ、液冷媒Ｒと接触可能な表面積を格段に大きく確保することができる。この結果、より大きな熱伝達量を得ることができる。   As shown in the figure, the liquid refrigerant R sealed in the container 2 of the heat spreader 1 circulates in the longitudinal direction in the groove 71 by the capillary force in the evaporation unit 7. At this time, the liquid refrigerant R has two liquid refrigerant flow passages 74 (liquid phase flow paths) formed between the inner wall side surface 73, the protruding portion 75, and the bottom surface 72 at both ends in the width direction of the groove 71. ) Is conveyed by capillary force, receives the heat from the heat receiving plate 4 and evaporates to become a gas phase refrigerant. Here, since the projecting portion 75 is formed of a carbon nanotube array having a high thermal conductivity, the projecting portion 75 also transfers heat to the liquid refrigerant R with the same efficiency as the heat receiving plate 4. In addition, the surface area that can be contacted with the liquid refrigerant R can be remarkably increased as compared with the case where a metal material having an equivalent size is used. As a result, a larger amount of heat transfer can be obtained.

液冷媒流通路７４は、互いに対向するようにして１つの溝７１内に２つ形成される。液冷媒流通路７４における液冷媒Ｒの、内壁側面７３に対向する表面は表面張力によってメニスカス面Ｍとなることから、液冷媒流通路７４において、突出部７５と底面７２と接触する領域が増大するとともに、液膜の薄い部分Ｆができることで、蒸発が促進される。   Two liquid refrigerant flow passages 74 are formed in one groove 71 so as to face each other. Since the surface of the liquid refrigerant R in the liquid refrigerant flow passage 74 facing the inner wall side surface 73 becomes the meniscus surface M due to surface tension, the region in contact with the protrusion 75 and the bottom surface 72 in the liquid refrigerant flow passage 74 increases. At the same time, evaporation is promoted by forming a thin portion F of the liquid film.

さらに、本実施形態では、カーボンナノチューブアレイを溝部７１の内壁側面７３に、底面７２と平行または略平行に成長させることで突出部７５が形成されている。一般に、カーボンナノチューブアレイは先端に行くほど微細度が高くなる。液冷媒Ｒと接触するカーボンナノチューブアレイの微細度が高すぎると、液冷媒Ｒの溝部７１に沿った流通上の摩擦抵抗が過大となり、蒸発部７での液冷媒Ｒの流通が良好に行われなくなる場合がある。本実施形態では、カーボンナノチューブアレイを溝部７１の内壁側面７３に底面７２と平行または略平行に成長させることで突出部７５が形成されているので、微細度が比較的低い部位が液冷媒Ｒと優先的に接触する。これにより、蒸発部７での液冷媒Ｒを良好に流通させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the protruding portion 75 is formed by growing the carbon nanotube array on the inner wall side surface 73 of the groove portion 71 in parallel or substantially parallel to the bottom surface 72. In general, the fineness of the carbon nanotube array increases toward the tip. If the fineness of the carbon nanotube array in contact with the liquid refrigerant R is too high, the frictional resistance in circulation along the groove 71 of the liquid refrigerant R becomes excessive, and the liquid refrigerant R is favorably distributed in the evaporation section 7. It may disappear. In the present embodiment, the protrusion 75 is formed by growing the carbon nanotube array on the inner wall side surface 73 of the groove portion 71 in parallel or substantially in parallel with the bottom surface 72. Therefore, the portion having a relatively low degree of fineness is the liquid refrigerant R. Contact with priority. Thereby, the liquid refrigerant R in the evaporation part 7 can be distribute | circulated favorably.

また、一般に液冷媒流通路７４内で液冷媒Ｒを流通させる毛細管力はメニスカス半径が小さいほど大きくなる。しかし、溝を切削加工、エッチング等の一般的な方法で形成する場合の流路幅の狭小化には限界があるため、メニスカス半径の狭小化には壁がある。また、受熱板を構成する金属材料等からなる板材に単に狭小な幅の流路を形成した場合、液冷媒Ｒの流通量自体が低下し、蒸発効率が低下するおそれがある。   In general, the capillary force for circulating the liquid refrigerant R in the liquid refrigerant flow passage 74 increases as the meniscus radius decreases. However, since there is a limit to narrowing the channel width when the groove is formed by a general method such as cutting or etching, there is a wall in narrowing the meniscus radius. In addition, when a flow path having a narrow width is simply formed in a plate material made of a metal material or the like constituting the heat receiving plate, the flow rate of the liquid refrigerant R itself may be reduced, and the evaporation efficiency may be reduced.

これに対して、本実施形態によれば、溝部７１の内壁側面７３に突出部７５をナノ材料を成長形成することで、溝部７１にメニスカス半径の小さい液冷媒流通路７４を形成することができるとともに、１つの溝部７１に２つの液冷媒流通路７４を形成することができる。これにより、溝部７１自体の溝幅を狭めることなく毛細管力を増大させることができ、液冷媒Ｒの流通量の低下を招くことはない。   On the other hand, according to this embodiment, the liquid refrigerant flow passage 74 having a small meniscus radius can be formed in the groove portion 71 by growing and forming the protruding portion 75 on the inner wall side surface 73 of the groove portion 71. In addition, two liquid refrigerant flow passages 74 can be formed in one groove 71. As a result, the capillary force can be increased without reducing the groove width of the groove portion 71 itself, and the flow rate of the liquid refrigerant R is not reduced.

なお、本実施形態では、溝部７１の内壁側面７３にカーボンナノチューブアレイを溝部７１の底面７２と平行または略平行に成長形成することによって突出部７５を形成した。しかしながら、溝部７１の形状及びカーボンナノチューブアレイの成長方向は、これに限定されない。例えば、カーボンナノチューブアレイを放熱板３に向かう方向の成分を含む方向に突出させてもよい。この場合、突出部７５と液冷媒Ｒとの接触領域を増大させることができ、蒸発をより一層促進させることができる。さらに、液膜の薄い部分Ｆを増大させることができることで、蒸発がさらに促進される。なお、この構成は同様の趣旨により以下に記載する各実施形態にも適用可能である。   In the present embodiment, the protrusion 75 is formed by growing and forming a carbon nanotube array on the inner wall side surface 73 of the groove 71 in parallel or substantially parallel to the bottom surface 72 of the groove 71. However, the shape of the groove 71 and the growth direction of the carbon nanotube array are not limited to this. For example, the carbon nanotube array may be projected in a direction including a component in the direction toward the heat radiating plate 3. In this case, the contact area between the protrusion 75 and the liquid refrigerant R can be increased, and evaporation can be further promoted. Further, evaporation can be further promoted by increasing the thin portion F of the liquid film. This configuration can also be applied to each embodiment described below for the same purpose.

本実施形態では、溝部７１及び突出部７５を受熱板４の蒸発面４２にのみ設けたが、これに限定されない。例えば、側壁板５（第１の基材）の液相流路５１に、受熱板４の蒸発面４２と放熱板３の凝縮面３２とを連通する方向に沿って溝を形成し、この溝に突出部７５と同様の突出部を設けてもよい（第２の基材）。これにより、放熱板３の凝縮面３２で凝縮した液冷媒の受熱板４の、蒸発面４２への毛細管力による流通を促進させることができる。なお、この構成は同様の趣旨により以下に記載する各実施形態にも適用可能である。   In the present embodiment, the groove 71 and the protrusion 75 are provided only on the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4, but the present invention is not limited to this. For example, a groove is formed in the liquid phase channel 51 of the side wall plate 5 (first base material) along the direction in which the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4 and the condensation surface 32 of the heat radiating plate 3 communicate with each other. A protrusion similar to the protrusion 75 may be provided on the second substrate (second base material). Thereby, the distribution | circulation by the capillary force to the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4 of the liquid refrigerant condensed on the condensation surface 32 of the heat sink 3 can be promoted. This configuration can also be applied to each embodiment described below for the same purpose.

［ヒートスプレッダ１の動作］
図８は、ヒートスプレッダ１の動作を説明するための模式図である。 [Operation of heat spreader 1]
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the operation of the heat spreader 1.

同図に示すように、熱源５０が熱を発生すると、この熱を受熱板４の受熱面４１が受ける。そうすると、受熱板４の蒸発面４２に設けられた蒸発部７の溝部７１において毛細管力により液冷媒が流通する（矢印Ａ）。より詳細には、液冷媒は、溝部７１内に互いに対向するようにして形成される２つの液冷媒流通路７４内を毛細管力により流通する。液冷媒流通路７４内の液冷媒は、加熱されて蒸発し、蒸気冷媒となる。蒸気冷媒の一部は蒸発部７の溝部７１内で流通するが、蒸気冷媒のほとんどは、主に互いに対向する突出部７５の間の間隙部７６から流路６へと流通し、放熱板３側に向かうように流路６を流通する（矢印Ｂ）。蒸気冷媒が流路６を流通することで熱が拡散し、放熱板３の凝縮面３２において蒸気冷媒が凝縮し、液相に戻る（矢印Ｃ）。これによりヒートスプレッダ１により拡散させられた熱が、放熱板３の放熱面３１からヒートシンク５５に伝達され、ヒートシンク５５から放熱される（矢印Ｄ）。液冷媒は液相流路５１を毛細管力により流通して、あるいは流路６を重力により流通して、蒸発部７の溝部７１内へと戻る（矢印Ｅ）。このような動作が繰り返されることにより、熱源５０の熱がヒートスプレッダ１により移動する。   As shown in the figure, when the heat source 50 generates heat, the heat receiving surface 41 of the heat receiving plate 4 receives this heat. If it does so, a liquid refrigerant will distribute | circulate by the capillary force in the groove part 71 of the evaporation part 7 provided in the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4 (arrow A). More specifically, the liquid refrigerant flows through the two liquid refrigerant flow passages 74 formed in the groove portion 71 so as to face each other by capillary force. The liquid refrigerant in the liquid refrigerant flow passage 74 is heated and evaporated to become a vapor refrigerant. A part of the vapor refrigerant circulates in the groove portion 71 of the evaporation unit 7, but most of the vapor refrigerant mainly circulates from the gap 76 between the projecting portions 75 facing each other to the flow path 6, and the heat radiating plate 3. It flows through the flow path 6 so as to go to the side (arrow B). As the vapor refrigerant flows through the flow path 6, heat is diffused, and the vapor refrigerant is condensed on the condensing surface 32 of the heat radiating plate 3 to return to the liquid phase (arrow C). Thereby, the heat diffused by the heat spreader 1 is transmitted from the heat radiating surface 31 of the heat radiating plate 3 to the heat sink 55 and radiated from the heat sink 55 (arrow D). The liquid refrigerant flows through the liquid phase flow channel 51 by capillary force or flows through the flow channel 6 by gravity and returns into the groove portion 71 of the evaporation unit 7 (arrow E). By repeating such an operation, the heat of the heat source 50 is moved by the heat spreader 1.

矢印Ａ〜Ｅで示した各動作の領域は、ある程度の目安あるいは基準を示すものである。熱源５０の熱量等によりそれらの各動作領域が多少シフトする場合があるので、各動作が領域ごとに明確に分けられるわけではない。   The area of each operation indicated by arrows A to E indicates a certain standard or reference. Since each of these operation regions may be slightly shifted depending on the amount of heat of the heat source 50 or the like, each operation is not clearly divided for each region.

［ヒートスプレッダ１の製造方法］
次に、ヒートスプレッダ１の製造方法の一実施形態について説明する。 [Method of manufacturing heat spreader 1]
Next, an embodiment of a method for manufacturing the heat spreader 1 will be described.

図９は、ヒートスプレッダ１の製造方法を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing the heat spreader 1.

受熱板４（第１の基材）の蒸発面４２に切削加工又はエッチング等により溝部７１を形成する（ステップＳＴ１０１）。   Grooves 71 are formed on the evaporation surface 42 of the heat receiving plate 4 (first base material) by cutting or etching (step ST101).

次に、溝部７１の内壁側面７３の上部領域に、鉄、ニッケル又はコバルト等の触媒層（図示せず。）を形成する。この触媒層にカーボンナノチューブを密集して成長させ、カーボンナノチューブアレイからなる突出部７５を形成する（ステップＳＴ１０２）。カーボンナノチューブアレイは、例えば底面７２と平行に成長させる。触媒層を設ける際、レジストを塗布及び反転等する工程を加えてもよい。カーボンナノチューブアレイはプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相蒸着）や熱ＣＶＤにより触媒層上に成長させることができるが、この方法に限られない。突出部７５には紫外線処理による表面改質を施し、親水性を向上させてもよい。   Next, a catalyst layer (not shown) such as iron, nickel, or cobalt is formed in the upper region of the inner wall side surface 73 of the groove 71. Carbon nanotubes are densely grown on the catalyst layer to form a protrusion 75 composed of a carbon nanotube array (step ST102). The carbon nanotube array is grown parallel to the bottom surface 72, for example. When providing a catalyst layer, you may add the process of apply | coating and reversing a resist. The carbon nanotube array can be grown on the catalyst layer by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) or thermal CVD, but is not limited to this method. The protrusion 75 may be subjected to surface modification by ultraviolet treatment to improve hydrophilicity.

次に、溝部７１及び突出部７５の形成された受熱板４（第２の基材）に側壁板５を介して放熱板３を接合し、コンテナ２を形成する（ステップＳＴ１０３）。接合時には、各部材の精密な位置合わせが行われる。   Next, the heat radiating plate 3 is joined via the side wall plate 5 to the heat receiving plate 4 (second base material) on which the groove portion 71 and the projecting portion 75 are formed, thereby forming the container 2 (step ST103). At the time of joining, precise positioning of each member is performed.

次に、コンテナ２内に冷媒を注入し、封止する（ステップＳＴ１０４）。   Next, a refrigerant is injected into the container 2 and sealed (step ST104).

図１０は、コンテナ２内への冷媒の注入方法を順に示した模式図である。   FIG. 10 is a schematic view sequentially illustrating a method of injecting the refrigerant into the container 2.

受熱板４は、注入口４５及び注入路４６を備えている。
図１０（Ａ）に示すように、例えば注入口４５及び注入路４６を介して流路６内が減圧され、注入口４５及び注入路４６を介して図示しないディスペンサにより冷媒が内部流路に注入される。
図１０（Ｂ）に示すように、押圧領域４７が押圧されて注入路４６が塞がれる（仮封止）。別の注入路４６及び注入口４５を介して流路６内が減圧され、その流路６内が目標圧になった時点で押圧領域４７が押圧されて注入路４６が塞がれる（仮封止）。
図１０（Ｃ）に示すように、押圧領域４７よりも注入口４５に近い側において、注入路４６が例えばレーザ溶接により塞がれる（本封止）。これにより、ヒートスプレッダ１の内部が密閉される。このように、コンテナ２内に冷媒を注入し、封止することで、ヒートスプレッダ１が完成する。 The heat receiving plate 4 includes an injection port 45 and an injection path 46.
As shown in FIG. 10A, for example, the inside of the flow path 6 is depressurized via the injection port 45 and the injection path 46, and the refrigerant is injected into the internal flow path by a dispenser (not shown) via the injection port 45 and the injection path 46. Is done.
As shown in FIG. 10B, the pressing region 47 is pressed to close the injection path 46 (temporary sealing). The inside of the flow path 6 is depressurized via another injection path 46 and the injection port 45, and when the inside of the flow path 6 reaches the target pressure, the pressing region 47 is pressed to close the injection path 46 (temporarily sealed) Stop).
As shown in FIG. 10C, the injection path 46 is closed by laser welding, for example, on the side closer to the injection port 45 than the pressing region 47 (main sealing). Thereby, the inside of the heat spreader 1 is sealed. Thus, the heat spreader 1 is completed by injecting the refrigerant into the container 2 and sealing it.

次に、受熱板４の受熱面４１に熱源５０を実装する（ステップＳＴ１０５）。熱源５０がＣＰＵの場合、この工程は、例えばはんだ付け等のリフロー工程により行われる。リフロー工程と、ヒートスプレッダ１の製造工程とは、別の場所（例えば別の工場など）で行われる場合もある。したがって、リフロー後に作動流体が注入される場合、例えばヒートスプレッダ１を工場間を往復させる必要があり、それによるコスト、作業者の労力、時間、あるいは工場間往復の際に発生するパーティクルの問題等がある。本製造方法によれば、ヒートスプレッダ１が完成された後にリフローすることが可能となり、上記問題を解決することができる。   Next, the heat source 50 is mounted on the heat receiving surface 41 of the heat receiving plate 4 (step ST105). When the heat source 50 is a CPU, this process is performed by a reflow process such as soldering. The reflow process and the manufacturing process of the heat spreader 1 may be performed in different places (for example, different factories). Therefore, when the working fluid is injected after reflowing, for example, the heat spreader 1 needs to be reciprocated between factories, resulting in cost, labor and time of workers, problems of particles generated during reciprocation between factories, and the like. is there. According to this manufacturing method, it becomes possible to reflow after the heat spreader 1 is completed, and the above-described problems can be solved.

上記製造方法によれば、ステップＳＴ１０２で溝部７１の内壁側面７３の上部領域にカーボンナノチューブを密集して成長させて、カーボンナノチューブアレイからなる突出部７５を形成する。これにより、幅狭の溝の加工をすることなく、メニスカス半径の小さなメニスカス面Ｍを形成する液冷媒流通路７４を形成することができる。
また、突出部７５を構成するカーボンナノチューブアレイは、底面７２と平行又は略平行に形成されている。これにより、液冷媒流通路７４内を流通する液冷媒Ｒが、微細度が比較的低い部位に優先的に接触し、最も微細度の高いカーボンナノチューブアレイの先端に接触し難い構造となり、液冷媒Ｒと突出部７５との摩擦抵抗及び圧力損失の増大を抑制することができる。
また、溝部７１の内壁側面７３の上部領域にカーボンナノチューブを密集して成長させてカーボンナノチューブアレイを形成すれば、互いに対向する突出部７５の間に、蒸気冷媒が流通可能な間隙部７６が容易に形成され得る。例えば、突出部７５に相当する部位を金属板等で製造する場合、受熱板４に板部材を積層し、エッチング等の孔加工をして間隙部７６を設ける必要がある。これに対して、本実施形態の製造方法によれば、カーボンナノチューブアレイの成長長さを制御すれば、微細加工を行うことなく所望の形状の突出部７５及び間隙部７６を形成することが可能となる。 According to the manufacturing method described above, in step ST102, the carbon nanotubes are densely grown in the upper region of the inner wall side surface 73 of the groove portion 71 to form the protruding portion 75 made of the carbon nanotube array. Accordingly, the liquid refrigerant flow passage 74 that forms the meniscus surface M having a small meniscus radius can be formed without processing a narrow groove.
In addition, the carbon nanotube array constituting the protruding portion 75 is formed in parallel or substantially parallel to the bottom surface 72. As a result, the liquid refrigerant R flowing through the liquid refrigerant flow passage 74 is preferentially in contact with a portion having a relatively low degree of fineness, and is difficult to contact the tip of the carbon nanotube array with the highest degree of fineness. An increase in frictional resistance and pressure loss between R and the protrusion 75 can be suppressed.
In addition, if carbon nanotubes are densely grown in the upper region of the inner wall side surface 73 of the groove portion 71 to form a carbon nanotube array, a gap portion 76 through which vapor refrigerant can flow is easily provided between the protruding portions 75 facing each other. Can be formed. For example, when a portion corresponding to the protruding portion 75 is manufactured using a metal plate or the like, it is necessary to provide a gap portion 76 by laminating a plate member on the heat receiving plate 4 and performing hole processing such as etching. On the other hand, according to the manufacturing method of this embodiment, if the growth length of the carbon nanotube array is controlled, it is possible to form the protrusions 75 and the gaps 76 having desired shapes without performing fine processing. It becomes.

＜第２の実施形態＞
［ヒートスプレッダ１１の構造］
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダ１１を示す断面図である。 <Second Embodiment>
[Structure of heat spreader 11]
FIG. 11 is a sectional view showing a heat spreader 11 according to the second embodiment of the present invention.

これ以降の説明では、第１の実施形態に係るヒートスプレッダ１の部材や機能等について同様のものは同様の参照符号を付した上で説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。   In the following description, the same components and functions of the heat spreader 1 according to the first embodiment will be given the same reference numerals, and the description will be simplified or omitted, and different points will be mainly described.

ヒートスプレッダ１１は、コンテナ１２を有する。コンテナ１２は、受熱板１４と、受熱板１４と対向して設けられた放熱板１３と、受熱板１４と放熱板１３とを気密に接合する側壁板１５とからなる。コンテナ１２には、冷媒が封入されている。コンテナ１２の内部空間は、主にこの冷媒の流路１６を構成する。   The heat spreader 11 has a container 12. The container 12 includes a heat receiving plate 14, a heat radiating plate 13 provided to face the heat receiving plate 14, and a side wall plate 15 that joins the heat receiving plate 14 and the heat radiating plate 13 in an airtight manner. A refrigerant is sealed in the container 12. The internal space of the container 12 mainly constitutes the refrigerant flow path 16.

受熱板１４は、受熱面１４１と、蒸発面１４２と、接合領域１４３とを有する。受熱面１４１には熱源が熱的に接続される。蒸発面１４２には蒸発部１７が設けられている。   The heat receiving plate 14 has a heat receiving surface 141, an evaporation surface 142, and a bonding region 143. A heat source is thermally connected to the heat receiving surface 141. An evaporation unit 17 is provided on the evaporation surface 142.

放熱板１３は、上記放熱板３と同様の構成を有し、放熱面１３１と、凝縮面とを有する。放熱面１３１には、ヒートシンク等の放熱のための部材が熱的に接続されている。側壁板１５の内面は、液相流路１５１を構成する。   The heat radiating plate 13 has the same configuration as the heat radiating plate 3 and has a heat radiating surface 131 and a condensing surface. A heat radiating member such as a heat sink is thermally connected to the heat radiating surface 131. The inner surface of the side wall plate 15 constitutes a liquid phase flow channel 151.

［蒸発部１７の構造］
図１２は、受熱板１４の蒸発面１４２に設けられた蒸発部１７を示す部分斜視図である。 [Structure of the evaporation part 17]
FIG. 12 is a partial perspective view showing the evaporation section 17 provided on the evaporation surface 142 of the heat receiving plate 14.

同図に示すように、蒸発部１７は、受熱板１４の蒸発面１４２に設けられた複数のワイヤ１７１と、このワイヤ１７１に設けられた突出部１７５とにより構成される。なお、本図において、説明をわかりやすくするために５本のワイヤ１７１を描いている。   As shown in the figure, the evaporating unit 17 includes a plurality of wires 171 provided on the evaporating surface 142 of the heat receiving plate 14 and projecting portions 175 provided on the wires 171. In this figure, five wires 171 are drawn for easy understanding.

ワイヤ１７１は、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属材料又はカーボン等の高熱伝導性の材料からなる。このワイヤ１７１は、互いに離間して平行に配置され、ろう付けすなわち溶着又は接着剤を用いて受熱板１４の蒸発面１４２に接合される。ここで、一のワイヤ１７１と、これの近傍に設けられた一のワイヤ１７１と、蒸発面１４２とが、上記実施形態における溝部７１（凹部）に対応した部位を構成する。ワイヤ１７１は、例えば円形状や断面を有するものを使用すればよいが、これに限定されず、多角形状の断面を有するものを使用してもよい。また、突出部１７５を構成するカーボンナノチューブの成長方向等によっては適宜加工を行ってワイヤ１７１の形状を変更してよいが、これは任意である。   The wire 171 is made of, for example, a metal material such as copper, stainless steel, or aluminum, or a highly heat conductive material such as carbon. The wires 171 are arranged in parallel and spaced from each other, and are joined to the evaporation surface 142 of the heat receiving plate 14 using brazing, welding, or an adhesive. Here, the one wire 171, the one wire 171 provided in the vicinity thereof, and the evaporation surface 142 constitute a portion corresponding to the groove portion 71 (concave portion) in the above embodiment. For example, a wire 171 having a circular shape or a cross section may be used, but the wire 171 is not limited thereto, and a wire having a polygonal cross section may be used. Further, the shape of the wire 171 may be changed by appropriately processing depending on the growth direction or the like of the carbon nanotube constituting the protruding portion 175, but this is arbitrary.

突出部１７５は、互いに対向するワイヤ１７１における蒸発面１４２から離間した領域に、カーボンナノチューブアレイを互いに対向するように形成することにより設けられる。この突出部１７５は、間隙部１７６を介して互いに対向する。すなわち、突出部１７５は、一部に間隙部１７６を介して、互いに離間して平行に設けられた２本のワイヤ１７１間の空間を覆うようにして設けられる。   The protrusions 175 are provided by forming the carbon nanotube arrays so as to face each other in a region separated from the evaporation surface 142 of the wires 171 facing each other. The projecting portions 175 face each other with the gap 176 interposed therebetween. That is, the protruding portion 175 is provided so as to partially cover the space between the two wires 171 provided in parallel and spaced apart from each other via the gap portion 176.

蒸発部１７において、各突出部１７５と、ワイヤ１７１の周面と、受熱板１４の蒸発面１４２との間に液冷媒流通路１７４が形成される。液冷媒はこの液冷媒流通路１７４内を毛細管力により液冷媒流通路１７４の長手方向すなわちワイヤ１７１の長手方向に流通する。この液冷媒流通路１７４内を流通する液冷媒のメニスカス面の周辺の液膜の薄い部分において蒸発が促進される。   In the evaporation unit 17, a liquid refrigerant flow passage 174 is formed between each protrusion 175, the peripheral surface of the wire 171, and the evaporation surface 142 of the heat receiving plate 14. The liquid refrigerant flows through the liquid refrigerant flow passage 174 in the longitudinal direction of the liquid refrigerant flow passage 174, that is, in the longitudinal direction of the wire 171 by capillary force. Evaporation is promoted in a thin portion of the liquid film around the meniscus surface of the liquid refrigerant flowing through the liquid refrigerant flow passage 174.

このように構成されたヒートスプレッダ１１も、ヒートスプレッダ１と同様の動作を行うことができる。   The heat spreader 11 configured as described above can perform the same operation as the heat spreader 1.

［ヒートスプレッダ１１の製造方法］
次に、ヒートスプレッダ１１の製造方法の一実施形態について説明する。具体的には、第１の実施形態に係るヒートスプレッダ１の製造方法と異なる点である、ワイヤ１７１への突出部１７５の形成方法について説明する。 [Method for Manufacturing Heat Spreader 11]
Next, an embodiment of a method for manufacturing the heat spreader 11 will be described. Specifically, a method of forming the protruding portion 175 on the wire 171 that is different from the method of manufacturing the heat spreader 1 according to the first embodiment will be described.

図１３は、ワイヤ１７１への突出部１７５の形成方法を示す模式図である。   FIG. 13 is a schematic diagram showing a method for forming the protrusion 175 on the wire 171.

図１３（Ａ）に示すように、円形状を有する断面の中心に対して対称な２つの領域において、ワイヤ１７１の放熱板１３に対向して配置される側の部位を押し潰し、所望の角度をつけてワイヤ１７１を加工する。このワイヤ１７１の加工は切削等により行ってもよい。   As shown in FIG. 13A, in two regions symmetrical with respect to the center of the cross section having a circular shape, the portion of the wire 171 disposed on the side facing the heat radiating plate 13 is crushed to obtain a desired angle. And wire 171 is processed. The wire 171 may be processed by cutting or the like.

図１３（Ｂ）は、加工されたワイヤ１７１を示す。同図に示す例では、ワイヤ１７１断面の中心に対して互いに対向する一面１７７と、この一面１７７に直交する他面１７８とを形成している。このワイヤ１７１に形成された面１７７に、鉄、ニッケル又はコバルト等を蒸着又はスパッタリングすることで触媒層（図示せず。）を形成する。この触媒層にカーボンナノチューブを密集して成長させてカーボンナノチューブアレイからなる突出部１７５を形成する。   FIG. 13B shows the processed wire 171. In the example shown in the figure, one surface 177 facing each other with respect to the center of the cross section of the wire 171 and another surface 178 orthogonal to the one surface 177 are formed. A catalyst layer (not shown) is formed on the surface 177 formed on the wire 171 by evaporating or sputtering iron, nickel, cobalt, or the like. Carbon nanotubes are densely grown on the catalyst layer to form a protrusion 175 composed of a carbon nanotube array.

図１３（Ｃ）は、形成された突出部１７５を示す。このように突出部１７５を設けたワイヤ１７１を、ろう付けすなわち溶着又は接着剤を用いて受熱板１４の蒸発面１４２に接合する。   FIG. 13C shows the protruding portion 175 formed. The wire 171 provided with the protrusions 175 in this manner is joined to the evaporation surface 142 of the heat receiving plate 14 by brazing, welding, or using an adhesive.

これにより、受熱板１４の蒸発面１４２に蒸発部１７が設けられる。以後の製造方法は上記ヒートスプレッダ１の製造方法と同様に行えばよい。   Thereby, the evaporation unit 17 is provided on the evaporation surface 142 of the heat receiving plate 14. The subsequent manufacturing method may be performed in the same manner as the manufacturing method of the heat spreader 1.

＜第３の実施形態＞
［ヒートスプレッダ２１の構造］
図１４は、本発明の第３の実施形態に係るヒートスプレッダ２１を示す分解斜視図である。 <Third Embodiment>
[Structure of heat spreader 21]
FIG. 14 is an exploded perspective view showing a heat spreader 21 according to the third embodiment of the present invention.

ヒートスプレッダ２１は、コンテナ２２を有する。コンテナ２２は、受熱板２４と、受熱板２４と対向して設けられた放熱板２３と、複数の流路板材２８の接合領域２８１とからなる。コンテナ２２には、冷媒が封入されている。   The heat spreader 21 has a container 22. The container 22 includes a heat receiving plate 24, a heat radiating plate 23 provided to face the heat receiving plate 24, and a joining region 281 of a plurality of flow path plate members 28. A refrigerant is sealed in the container 22.

受熱板２４は、上記受熱板４と同様の構成を有し、受熱面２４１と、蒸発面２４２と、接合領域２４３とを有する。
接合領域２４３は、複数の流路板材２８の接合領域２８１に接合される。
蒸発面２４２には、上記蒸発部７と同様の構成を有する蒸発部２７が設けられている。
受熱面２４１には熱源が熱的に接続される。 The heat receiving plate 24 has the same configuration as the heat receiving plate 4, and includes a heat receiving surface 241, an evaporation surface 242, and a joining region 243.
The joining region 243 is joined to the joining regions 281 of the plurality of flow path plate members 28.
The evaporation surface 242 is provided with an evaporation unit 27 having the same configuration as the evaporation unit 7.
A heat source is thermally connected to the heat receiving surface 241.

放熱板２３は、上記放熱板３と同様の構成を有し、放熱面２３１と、凝縮面２３２とを有する。放熱面２３１には、ヒートシンク等の放熱のための部材が熱的に接続されている。   The heat radiating plate 23 has the same configuration as the heat radiating plate 3 and includes a heat radiating surface 231 and a condensing surface 232. A heat radiating member such as a heat sink is thermally connected to the heat radiating surface 231.

複数の流路板材２８は、受熱板２４と放熱板２３との間で積層され、冷媒の流路２６を構成する。流路板材２８の枚数は受熱板２４の受熱面２４１に熱的に接続される熱源から発せられる熱量等に応じて適宜選択可能である。   The plurality of flow path plate members 28 are stacked between the heat receiving plate 24 and the heat radiating plate 23 to constitute the flow path 26 of the refrigerant. The number of flow path plate members 28 can be appropriately selected according to the amount of heat generated from a heat source thermally connected to the heat receiving surface 241 of the heat receiving plate 24.

図１５は、流路板材２８を示す部分分解斜視図である。   FIG. 15 is a partially exploded perspective view showing the flow path plate member 28.

以下の説明において、複数の流路板材２８各々に着目して説明する場合、「流路板材２８ａ、流路板材２８ｂ」等のように称する。   In the following description, when focusing attention on each of the plurality of flow path plate members 28, they are referred to as “flow path plate material 28 a, flow path plate material 28 b” and the like.

同図に示すように、流路板材２８は、上記蒸発部７が形成された受熱板４と同様の構成を有し、開口２８２が設けられている点のみ異なる。   As shown in the figure, the flow path plate material 28 has the same configuration as the heat receiving plate 4 in which the evaporation section 7 is formed, and is different only in that an opening 282 is provided.

すなわち流路板材２８は、一方の面の周囲に接合領域２８１を残した全域に、矩形断面を有する長尺状の溝部２９１（凹部）が互いに平行に形成されている。溝部２９１は、底面２９２と内壁側面２９３とにより構成される。溝部２９１の内壁側面２９３の上部領域には、突出部２９５が長手方向全域に設けられる。突出部２９５は、間隙部を介して互いに対向する。各突出部２９５と、溝部２９１の底面２９２との間には、上記液冷媒流通路７４と同様の液冷媒流通路が形成される。液冷媒はこの液冷媒流通路内を毛細管力により液冷媒流通路の長手方向すなわち溝部２９１の長手方向に流通する。   That is, the channel plate 28 is formed with long grooves 291 (concave portions) having a rectangular cross section in parallel with each other over the entire area where the joining region 281 is left around one surface. The groove portion 291 includes a bottom surface 292 and an inner wall side surface 293. In the upper region of the inner wall side surface 293 of the groove portion 291, a protruding portion 295 is provided in the entire longitudinal direction. The protrusions 295 face each other through the gap. A liquid refrigerant flow passage similar to the liquid refrigerant flow passage 74 is formed between each protruding portion 295 and the bottom surface 292 of the groove portion 291. The liquid refrigerant flows through the liquid refrigerant flow passage in the longitudinal direction of the liquid refrigerant flow passage, that is, the longitudinal direction of the groove portion 291 by capillary force.

この流路板材２８に形成された溝部２９１の底面２９２には、流路板材２８を貫通する複数の開口２８２が、溝部２９１の長手方向に沿って等間隔に設けられている。   A plurality of openings 282 penetrating the flow path plate material 28 are provided at equal intervals along the longitudinal direction of the groove portion 291 on the bottom surface 292 of the groove portion 291 formed in the flow path plate material 28.

複数の流路板材２８は、一の流路板材２８ａに設けられた溝部２９１ａの長尺方向と、この流路板材２８ａに積層される一の流路板材２８ｂに設けられた溝部２９１ｂの長尺方向とが直交するように、ＸＹ平面内で９０度回転方向にずれて積層される。ここで、溝部２９１ａの底面２９２ａに設けられた複数の開口２８２ａと、Ｚ軸方向において溝部２９１ｂの底面２９２ｂに設けられた複数の開口２８２ｂとは、互いに貫通する。これら複数の開口２８２ａ及び複数の開口２８２ｂは、受熱板２４の蒸発面２４２と放熱板２３の凝縮面２３２とをＺ軸方向に連通することで蒸気冷媒の流路２６を構成する。また、放熱板２３の凝縮面にて凝縮した液冷媒は、流路板材２８の表面を毛細管力により流通し、受熱板２４の蒸発部２７へと戻る。あるいは、流路板材２８の接合領域２８１の近傍に、液冷媒の蒸発部への流通を促進させるために貫通孔を設け、これによりリターン流路を構成してもよい。   The plurality of flow path plate members 28 include the long direction of the groove portion 291a provided in one flow path plate material 28a and the long length of the groove portion 291b provided in one flow path plate material 28b stacked on the flow path plate material 28a. The layers are stacked while being shifted by 90 degrees in the XY plane so that the directions are orthogonal to each other. Here, the plurality of openings 282a provided in the bottom surface 292a of the groove portion 291a and the plurality of openings 282b provided in the bottom surface 292b of the groove portion 291b in the Z-axis direction penetrate each other. The plurality of openings 282a and the plurality of openings 282b configure the vapor refrigerant flow path 26 by communicating the evaporation surface 242 of the heat receiving plate 24 and the condensation surface 232 of the heat dissipation plate 23 in the Z-axis direction. Further, the liquid refrigerant condensed on the condensing surface of the heat radiating plate 23 circulates on the surface of the flow path plate material 28 by capillary force and returns to the evaporation portion 27 of the heat receiving plate 24. Alternatively, a through hole may be provided in the vicinity of the joining region 281 of the flow path plate member 28 in order to promote the flow of the liquid refrigerant to the evaporation portion, thereby configuring the return flow path.

上記積層された受熱板２４、複数の流路板材２８及び放熱板２３が拡散接合されることにより、ヒートスプレッダ２１が構成される。積層時には、各板の精密な位置合わせが行われる。拡散接合時は金属結合がなされるので、ヒートスプレッダ２１の強度及び剛性を高めることができる。   The heat spreader 21 is configured by diffusion bonding the stacked heat receiving plate 24, the plurality of flow path plate members 28 and the heat radiating plate 23. At the time of lamination, precise alignment of each plate is performed. Since metal bonding is performed during diffusion bonding, the strength and rigidity of the heat spreader 21 can be increased.

このように構成されたヒートスプレッダ２１も、ヒートスプレッダ１と同様の動作を行うことができる。   The heat spreader 21 configured as described above can perform the same operation as the heat spreader 1.

すなわち、本実施形態において、流路板材２８は、開口２８２が設けられている以外は第１の実施形態の受熱板４と同様の構成を有するので、この流路板材２８も、溝部２９１内に２つの液冷媒流通路を構成できる。これにより、液冷媒流通路の本数及び液冷媒流通路を流通する液冷媒の液膜の薄い部分を増加させることができ、蒸発が促進される。   That is, in this embodiment, since the flow path plate material 28 has the same configuration as the heat receiving plate 4 of the first embodiment except that the opening 282 is provided, the flow path plate material 28 is also in the groove portion 291. Two liquid refrigerant flow paths can be formed. Thereby, the number of the liquid refrigerant flow passages and the thin part of the liquid film of the liquid refrigerant flowing through the liquid refrigerant flow passage can be increased, and evaporation is promoted.

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態に係るヒートスプレッダ３１は、受熱板と、受熱板と対向して設けられた放熱板と、受熱板と放熱板とを気密に接合する側壁板とからなるコンテナを有する。コンテナには、冷媒が封入されている。コンテナの内部空間は、主にこの冷媒の流路を構成する。このヒートスプレッダ３１の受熱板には、溝加工がされていない。この受熱板の受熱面には、蒸発部３７が設けられる。 <Fourth Embodiment>
The heat spreader 31 according to the fourth embodiment of the present invention includes a container including a heat receiving plate, a heat radiating plate provided to face the heat receiving plate, and a side wall plate that airtightly connects the heat receiving plate and the heat radiating plate. . A refrigerant is sealed in the container. The internal space of the container mainly constitutes the refrigerant flow path. The heat receiving plate of the heat spreader 31 is not grooved. An evaporation unit 37 is provided on the heat receiving surface of the heat receiving plate.

［蒸発部３７の構造］
図１６は、本発明の第４の実施形態に係るヒートスプレッダ３１に設けられる蒸発部３７を示す部分斜視図である。 [Structure of the evaporation part 37]
FIG. 16 is a partial perspective view showing the evaporation unit 37 provided in the heat spreader 31 according to the fourth embodiment of the present invention.

同図に示すように、蒸発部３７は、メッシュ３７１と、このメッシュ３７１に設けられた突出部３７５とにより構成される。   As shown in the figure, the evaporation unit 37 includes a mesh 371 and a protrusion 375 provided on the mesh 371.

メッシュ３７１は、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属材料又はカーボン等の高熱伝導性の材料からなるワイヤ３７９をメッシュ状に編んだものである。このメッシュ３７１は、ろう付けすなわち溶着又は接着剤を用いて受熱板の蒸発面に接合される。メッシュ３７１と蒸発面とは、凹部を構成する。ワイヤ３７９は、例えば円形状や多角形状の断面を有するものを使用すればよいが、これらに限定されない。また、突出部３７５の形成方向等によって、メッシュ３７１に適宜加工を行って形状を変更してもよいが、これは任意である。   The mesh 371 is formed by knitting a wire 379 made of a metal material such as copper, stainless steel, or aluminum, or a highly heat conductive material such as carbon into a mesh shape. The mesh 371 is joined to the evaporation surface of the heat receiving plate using brazing, welding, or adhesive. The mesh 371 and the evaporation surface constitute a recess. For example, the wire 379 may have a circular or polygonal cross section, but is not limited thereto. In addition, the shape may be changed by appropriately processing the mesh 371 depending on the formation direction of the protruding portion 375, but this is arbitrary.

突出部３７５は、メッシュ３７１の所定の領域に設けられる。例えば、メッシュ３７１の所定の領域に、受熱板の蒸発面に対して平行となるようにカーボンナノチューブアレイを互いに対向するように形成することで突出部３７５が設けられる。   The protruding portion 375 is provided in a predetermined region of the mesh 371. For example, the protruding portion 375 is provided in a predetermined region of the mesh 371 by forming the carbon nanotube arrays so as to face each other so as to be parallel to the evaporation surface of the heat receiving plate.

この蒸発部３７において、各突出部３７５と、メッシュ３７１を構成するワイヤ３７９の周面と、受熱板の蒸発面とにより液冷媒流通路が形成される。すなわち、互いに離間してＸ軸方向に平行に設けられた２本のワイヤ３７９間に、互いに対向する液冷媒流通路が形成される。一方、互いに離間してＹ軸方向に平行に設けられた２本のワイヤ３７９間にも、互いに対向する液冷媒流通路が形成される。また、カーボンナノチューブを受熱板の蒸発面と平行に成長させることでカーボンナノチューブアレイからなる突出部３７５を形成したので、メッシュ３７１に浸透した液冷媒がカーボンナノチューブアレイの先端に接触し難い構造となる。これにより、液冷媒と突出部３７５との摩擦抵抗及び圧力損失の増大を抑制することができる。従って、本実施形態のヒートスプレッダ３１も、ヒートスプレッダ１と同様の動作を行うことができる。   In the evaporation portion 37, a liquid refrigerant flow passage is formed by each protrusion 375, the peripheral surface of the wire 379 constituting the mesh 371, and the evaporation surface of the heat receiving plate. That is, a liquid refrigerant flow passage that is opposed to each other is formed between two wires 379 that are spaced apart from each other and provided in parallel in the X-axis direction. On the other hand, between the two wires 379 that are spaced apart from each other and provided parallel to the Y-axis direction, liquid refrigerant flow passages that face each other are formed. In addition, since the carbon nanotube is grown in parallel with the evaporation surface of the heat receiving plate to form the protrusion 375 made of the carbon nanotube array, the liquid refrigerant that has permeated the mesh 371 has a structure that is difficult to contact the tip of the carbon nanotube array. . Thereby, it is possible to suppress an increase in frictional resistance and pressure loss between the liquid refrigerant and the protruding portion 375. Therefore, the heat spreader 31 of this embodiment can perform the same operation as the heat spreader 1.

なお、突出部３７５が設けられたメッシュ３７１を複数積層してもよい。ここで、一のメッシュ３７１の開口部３７１ａは、Ｚ軸方向において一のメッシュ３７１の開口部３７１ａと互いに貫通する。すなわち、複数の開口部３７１ａは、受熱板の蒸発面と放熱板の凝縮面とをＺ軸方向に連通することで蒸気冷媒の流路を構成する。また、放熱板の凝縮面にて凝縮した液冷媒は、メッシュ３７１及び突出部３７５の表面を毛細管力により流通し、受熱板の蒸発部へと戻る。   Note that a plurality of meshes 371 provided with the protrusions 375 may be stacked. Here, the opening 371a of one mesh 371 penetrates the opening 371a of one mesh 371 in the Z-axis direction. That is, the plurality of openings 371a constitute a flow path of the vapor refrigerant by communicating the evaporation surface of the heat receiving plate and the condensation surface of the heat dissipation plate in the Z-axis direction. Further, the liquid refrigerant condensed on the condensing surface of the heat radiating plate flows through the surfaces of the mesh 371 and the protruding portion 375 by capillary force, and returns to the evaporation portion of the heat receiving plate.

［ヒートスプレッダ３１の製造方法］
次に、ヒートスプレッダ３１の製造方法の一実施形態について説明する。具体的には、第１の実施形態に係るヒートスプレッダ１の製造方法と異なる点である、メッシュ３７１への突出部３７５の形成方法について説明する。 [Method for Manufacturing Heat Spreader 31]
Next, an embodiment of a method for manufacturing the heat spreader 31 will be described. Specifically, a method for forming the protrusions 375 on the mesh 371, which is different from the method for manufacturing the heat spreader 1 according to the first embodiment, will be described.

図１７は、メッシュ３７１への突出部３７５の形成方法を示す模式図である。   FIG. 17 is a schematic diagram showing a method for forming the protrusion 375 on the mesh 371.

図１７（Ａ）に示すメッシュ３７１を、放熱板に対向して配置される側から押し潰し、所望の角度をつけてメッシュ３７１を加工する。
図１７（Ｂ）は、加工されたメッシュ３７１を示す。同図に示す例では、メッシュ３７１を構成するワイヤ３７９の断面の直径を中心として互いに対向する一面３７７と、この一面３７７に直交する他面３７８とを形成している。このワイヤ３７９に形成された面３７７に、鉄、ニッケル又はコバルト等を蒸着又はスパッタリングすることで触媒層（図示せず。）を形成する。この触媒層にカーボンナノチューブを密集して成長させてカーボンナノチューブアレイからなる突出部３７５を形成する。
図１７（Ｃ）は、形成された突出部３７５を示す。同図に示す例では、複数の突出部３７５がＸＹ軸方向に設けられている。突出部３７５を設けたメッシュ３７１は、ろう付けすなわち溶着又は接着剤を用いて受熱板の蒸発面に接合する。以後の製造方法は上記ヒートスプレッダ１の製造方法と同様に行えばよい。 The mesh 371 shown in FIG. 17A is crushed from the side disposed facing the heat sink, and the mesh 371 is processed at a desired angle.
FIG. 17B shows a processed mesh 371. In the example shown in the figure, one surface 377 facing each other around the diameter of the cross section of the wire 379 constituting the mesh 371 and the other surface 378 orthogonal to the one surface 377 are formed. A catalyst layer (not shown) is formed on the surface 377 formed on the wire 379 by evaporating or sputtering iron, nickel, cobalt, or the like. Carbon nanotubes are densely grown on the catalyst layer to form a protrusion 375 composed of a carbon nanotube array.
FIG. 17C shows the protruding portion 375 formed. In the example shown in the figure, a plurality of protrusions 375 are provided in the XY axis direction. The mesh 371 provided with the protrusion 375 is joined to the evaporation surface of the heat receiving plate by brazing, welding, or using an adhesive. The subsequent manufacturing method may be performed in the same manner as the manufacturing method of the heat spreader 1.

［電子機器］
図１８は、ヒートスプレッダ１を備えた電子機器として、デスクトップ型のＰＣ１２０を示す斜視図である。 [Electronics]
FIG. 18 is a perspective view showing a desktop PC 120 as an electronic apparatus including the heat spreader 1.

ＰＣ１２０の筐体１２１内には、回路基板１２２が配置され、例えば回路基板１２２には熱源としてのＣＰＵ１２３が搭載されている。このＣＰＵ２３にヒートスプレッダ１（１１、２１、３１）が熱的に接続され、ヒートスプレッダ１（１１、２１、３１）にはヒートシンクが熱的に接続される。   A circuit board 122 is disposed in the housing 121 of the PC 120. For example, a CPU 123 as a heat source is mounted on the circuit board 122. The heat spreader 1 (11, 21, 31) is thermally connected to the CPU 23, and a heat sink is thermally connected to the heat spreader 1 (11, 21, 31).

本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。   The embodiment according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other embodiments are conceivable.

熱輸送装置としてヒートスプレッダを例に説明したが、これに限定されず、ヒートパイプやＣＰＬ等の熱輸送装置でもよい。   Although the heat spreader has been described as an example of the heat transport device, the present invention is not limited to this, and a heat transport device such as a heat pipe or CPL may be used.

ヒートスプレッダ１（１１、２１、３１）の平面形状は四角形とした。しかし、その平面形状は、円形、楕円形、多角形、あるいは他の任意の形状であってもよい。   The planar shape of the heat spreader 1 (11, 21, 31) was a quadrangle. However, the planar shape may be circular, elliptical, polygonal, or any other shape.

電子機器としてデスクトップ型のＰＣを例に挙げた。しかし、これに限定されず、電子機器としてはノート型のＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子辞書、カメラ、ディスプレイ装置、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、携帯電話、ゲーム機器、ロボット機器、その他の電化製品等が挙げられる。   A desktop PC is taken as an example of electronic equipment. However, the present invention is not limited to this, and electronic devices include notebook PCs, PDAs (Personal Digital Assistance), electronic dictionaries, cameras, display devices, audio / visual devices, projectors, mobile phones, game devices, robot devices, and other devices. An electric appliance etc. are mentioned.

１、１１、２１、３１…ヒートスプレッダ
２、１２、２２…コンテナ
３、１３、２３…放熱板
４、１４、２４…受熱板
５、１５…側壁板
６、１６、２６…流路
７、１７、２７、３７…蒸発部
２８…流路板材
３１、１３１…放熱面
３２、１３２、２３２…凝縮面
４１、１４１、２４１…受熱面
４２、１４２、２４２…蒸発面
４３、１４３、２４３、２８１…接合領域
５０…熱源
５１、１５１…液相流路
７１、２９１…溝部
７２、２９２…底面
７３、２９３…内壁側面
７４、１７４、２９４…液冷媒流通路
７５、１７５、２９５、３７５…突出部
７６、１７６、２９６…間隙部
１２０…ＰＣ
１７１、３７９…ワイヤ
２８２…開口
３７１…メッシュ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 21, 31 ... Heat spreader 2, 12, 22 ... Container 3, 13, 23 ... Heat sink 4, 14, 24 ... Heat receiving plate 5, 15 ... Side wall plate 6, 16, 26 ... Flow path 7, 17, 27, 37 ... Evaporating part 28 ... Flow path plate material 31, 131 ... Radiating surface 32, 132, 232 ... Condensing surface 41, 141, 241 ... Heat receiving surface 42, 142, 242 ... Evaporating surface 43, 143, 243, 281 ... Joining Region 50 ... Heat source 51, 151 ... Liquid phase flow path 71, 291 ... Groove 72, 292 ... Bottom surface 73, 293 ... Inner wall side surface 74, 174, 294 ... Liquid refrigerant flow path 75, 175, 295, 375 ... Projection 76 176, 296 ... Gap 120 ... PC
171, 379 ... wire 282 ... opening 371 ... mesh

Claims (6)

作動流体と、
前記作動流体を液相から気相に蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部と連通し、前記作動流体を気相から液相に凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部で液相に凝縮した前記作動流体を前記蒸発部に流通させる流路部と、
前記蒸発部及び前記流路部の少なくとも一方に設けられ、液相の前記作動流体が移動可能な凹部と、
前記凹部の開口面を部分的に覆うように前記凹部の内壁側面から突出して設けられたナノ材料からなる突出部と
を具備する熱輸送装置。 Working fluid;
An evaporation section for evaporating the working fluid from a liquid phase to a gas phase;
A condensing unit that communicates with the evaporating unit and condenses the working fluid from a gas phase to a liquid phase;
A flow path section for circulating the working fluid condensed into a liquid phase in the condensing section to the evaporation section;
A recess provided in at least one of the evaporation section and the flow path section, to which the liquid-phase working fluid can move;
And a projecting portion made of a nanomaterial provided so as to project from the side surface of the inner wall of the recess so as to partially cover the opening surface of the recess. 請求項１に記載の熱輸送装置であって、
前記ナノ材料は、カーボンナノチューブである
熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 1,
The nanomaterial is a carbon nanotube. 請求項２に記載の熱輸送装置であって、
前記凹部の開口面の前記突出部に覆われていない領域は、気相の前記作動流体を流通させる気相流路であり、
前記突出部と、前記突出部に対向する前記凹部の底面と、前記凹部の前記内壁側面とで、液相の前記作動流体が移動可能な液相流路が構成される
熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 2,
The region of the opening surface of the concave portion that is not covered by the protruding portion is a gas phase flow path for circulating the gas-phase working fluid,
A heat transport device in which the liquid phase flow path in which the liquid working fluid can move is constituted by the protrusion, the bottom surface of the recess facing the protrusion, and the inner wall side surface of the recess. 請求項３に記載の熱輸送装置であって、
前記凹部は、溝状である
熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 3,
The concave portion has a groove shape. 熱源と、
熱輸送装置とを具備し、
前記熱輸送装置は、
作動流体と、
前記蒸発部と連通し、前記作動流体を気相から液相に凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部で液相に凝縮した前記作動流体を前記蒸発部に流通させる流路部と、
前記凝縮部で液相に凝縮した前記作動流体を前記蒸発部に流通させる流路部と、
前記蒸発部及び前記流路部の少なくとも一方に設けられ、液相の前記作動流体が移動可能な凹部と、
前記凹部の開口面を部分的に覆うように前記凹部の内壁側面から突出して設けられたナノ材料からなる突出部とを有する
電子機器。 A heat source,
A heat transport device,
The heat transport device is:
Working fluid;
A condensing unit that communicates with the evaporating unit and condenses the working fluid from a gas phase to a liquid phase;
A flow path section for circulating the working fluid condensed into a liquid phase in the condensing section to the evaporation section;
A flow path section for circulating the working fluid condensed into a liquid phase in the condensing section to the evaporation section;
A recess provided in at least one of the evaporation section and the flow path section, to which the liquid-phase working fluid can move;
An electronic apparatus comprising: a projecting portion made of a nanomaterial that projects from an inner wall side surface of the recess so as to partially cover the opening surface of the recess. 作動流体を液相から気相に蒸発させる蒸発部、前記作動流体を気相から液相に凝縮させる凝縮部、及び液相の前記作動流体を前記蒸発部に流通させるための流路部を有する熱輸送装置の製造方法であって、
第１の基材に凹部を形成し、
前記凹部の内壁側面に、前記凹部の開口部を部分的に覆うようにナノ材料からなる突出部を設けて、前記蒸発部及び前記流路部の少なくとも一つを構成する第２の基材を作成し、
少なくとも前記第２の基材を用いてコンテナを形成し、
前記コンテナ内に前記作動流体を封入する
熱輸送装置の製造方法。 An evaporation section for evaporating the working fluid from the liquid phase to the gas phase; a condensing section for condensing the working fluid from the gas phase to the liquid phase; and a flow path section for circulating the liquid-phase working fluid to the evaporation section. A method for manufacturing a heat transport device, comprising:
Forming a recess in the first substrate;
Providing a projecting portion made of a nano material on the inner wall side surface of the recess so as to partially cover the opening of the recess, a second substrate constituting at least one of the evaporation portion and the flow path portion make,
Forming a container using at least the second substrate;
A method for manufacturing a heat transport device, wherein the working fluid is sealed in the container.
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