JP2021156517A - 放熱構造体及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源が凹部に配置されていたとしても、熱源から効率よく放熱をすることができる放熱構造体を提供する。【解決手段】厚さ方向（ａ）に対向する第１面１１１及び第２面１１２を有し、内部に第１内部空間１１３を有する平板状の第１筐体１１０と、第１内部空間１１３に封入された第１作動液１２０と、第１内部空間１１３に配置されたウィック１３０と含むベーパーチャンバー１０２と、内部に第２内部空間１４３を有する第２筐体１４０と、第２内部空間１４３に封入された第２作動液１５０とを含む気液交換型の熱伝導体１０３とを備え、熱伝導体１０３は、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１に接合されており、ベーパーチャンバー１０２の第２面１１２の面積は、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１の面積のうち、熱伝導体１０３と接合されている部分の面積よりも大きいことを特徴とする放熱構造体１０１。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱構造体に関する。本発明はまた、上記放熱構造体を備える電子機器に関する。

近年、素子の高集積化、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きた。この状況はスマートフォンや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。近年、熱対策部材としては、グラファイトシートなどが用いられることが多いが、その熱輸送量は十分ではないため、様々な熱対策部材の使用が検討されている。なかでも、非常に効果的に熱を拡散させることが可能であるとして、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とは、平板状の密閉容器内に揮発しやすい適量の作動液を封入したものである。作動液は熱源からの熱で気化し、内部空間内を移動した後、外部に熱を放出して液体に戻る。液体に戻った作動液はウィックと呼ばれる毛細管構造により再び熱源付近へ運ばれて、再び気化する。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、作動液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、作動液が凝縮する凝縮部と作動液が蒸発する蒸発部とを有するヒートパイプが記載されている。特許文献１において、ヒートパイプのコンテナの内部には作動液が封入され、下側コンテナの内壁と上側コンテナの内壁の両方にナノメートルオーダーの凹凸構造を有するウィック構造が形成されている。このような構成により、二次元的な熱の拡散が達成されている。

特開２０１２−０５７８４１号公報

電子機器の内部には多数の凹凸があることが通常である。凹部に熱源が配置されており、ベーパーチャンバーを構成する平板状の筐体が凹部に収容できない程大きい場合、ベーパーチャンバーを熱源に接触させることができず、熱源とベーパーチャンバーとの間に空間が生じ放熱効率が低下する。
そのため、このような空間を熱伝導性グリースや銅板等の伝熱材料により埋め、伝熱材料を介して、熱源からベーパーチャンバーに熱を移動させる方法が行われてきた。

しかし、いずれの方法でも、放熱効率が充分に高いとは言えず、放熱効率の向上には改良の余地があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、熱源が凹部に配置されていたとしても、熱源から効率よく放熱をすることができる放熱構造体を提供することである。

本発明の放熱構造体は、厚さ方向に対向する第１面及び第２面を有し、内部に第１内部空間を有する平板状の第１筐体と、上記第１内部空間に封入された第１作動液と、上記第１内部空間に配置されたウィックと含むベーパーチャンバーと、内部に第２内部空間を有する第２筐体と、上記第２内部空間に封入された第２作動液とを含む気液交換型の熱伝導体とを備え、上記熱伝導体は、上記ベーパーチャンバーの上記第１面に接合されており、上記ベーパーチャンバーの上記第２面の面積は、上記ベーパーチャンバーの上記第１面の面積のうち、上記熱伝導体と接合されている部分の面積よりも大きいことを特徴とする。

本発明の電子機器は、本発明の放熱構造体を備えることを特徴とする。

本発明の放熱構造体は、熱源が凹部に配置されていたとしても、熱源から効率よく放熱をすることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の使用例を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の使用例を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。 図６は、本発明の第４実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の放熱構造体について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。

以下の説明において、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の放熱構造体」という。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示す放熱構造体１０１は、ベーパーチャンバー１０２と、気液交換型の熱伝導体１０３とを備える。

ベーパーチャンバー１０２は、厚さ方向（図１中、矢印ａで示す方向）に対向する第１面１１１及び第２面１１２を有し、内部に第１内部空間１１３を有する平板状の第１筐体１１０と、第１内部空間１１３に封入された第１作動液１２０と、第１内部空間１１３に配置されたウィック１３０とを含む。
ベーパーチャンバー１０２は、例えば、第１面１１１を構成する第１シート１１１ａと、第２面１１２を構成する第２シート１１２ａとからなる。第１内部空間１１３には、第１シート１１１ａと第２シート１１２ａを支える支柱１１４が配置されていてもよい。

熱伝導体１０３は、内部に第２内部空間１４３を有する第２筐体１４０と、第２内部空間１４３に封入された第２作動液１５０とを含む。
また、図１に示す放熱構造体１０１では、熱伝導体１０３の第２筐体１４０は厚さ方向ａに互いに対向する第３面１４１と、第４面１４２とを有する柱状であり、熱伝導体１０３の第３面１４１がベーパーチャンバー１０２の第１面１１１に接合されている。

図１に示す放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の第２面１１２の面積は、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１の面積のうち、熱伝導体１０３と接合されている部分の面積よりも大きい。図１においては、熱伝導体１０３の第３面１４１がベーパーチャンバー１０２の第１面１１１に接合されているため、ベーパーチャンバー１０２の第２面１１２の面積は、熱伝導体１０３の第３面１４１の面積よりも大きい。

放熱構造体１０１を使用する際の放熱の原理について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の使用例を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、放熱構造体１０１を使用する際には、熱伝導体１０３の第４面１４２に熱源Ｓを接触させる。
図２では、熱源Ｓは、鉛直方向下側に位置している。つまり、図２では、鉛直方向下側から上側に向かって、熱源Ｓ、熱伝導体１０３及びベーパーチャンバー１０２が順に並ぶように放熱構造体１０１を配置している。
図２に示すように、熱伝導体１０３の第４面１４２が熱源Ｓから熱を受けると、熱源Ｓからの熱により第２内部空間１４３中の第２作動液１５０が気化される。図２中、気化した第２作動液１５０の移動方向を矢印Ｇで示す。気化された第２作動液１５０は第２内部空間１４３の上部に到達し、熱を放出して液体に戻る。なお、熱伝導体１０３において、第２作動液１５０は液体に戻った後、重力により第２空間１４３の下部に移動する。

放出された熱は、熱伝導体１０３の第３面１４１を介して、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１に到達する。そして、熱はベーパーチャンバー１０２の放熱作用により外部に放出される。この際、熱は主にベーパーチャンバー１０２の第２面１１２から放出される。
上記の通り、放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の第２面１１２の面積は、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１の面積のうち、熱伝導体１０３と接合されている部分の面積よりも大きい。すなわち、ベーパーチャンバー１０２の第２面１１２の面積は、熱伝導体１０３の第３面１４１の面積よりも大きい。そのため、熱伝導体１０３からベーパーチャンバー１０２に熱が移動する面の面積よりも、熱が放出される面の面積を大きくすることができる。このような構造であると、ベーパーチャンバー１０２に到達した熱は、速やかに外部に放出されるので、放熱効率が高くなる。

したがって、ベーパーチャンバー１０２が収容できない程狭い入り口を有する凹部Ｃに熱源Ｓが配置されている場合であっても、熱伝導体１０３を凹部Ｃに配置することにより、熱伝導体１０３を介して熱源Ｓからベーパーチャンバー１０２まで熱を効率よく移動させることができる。その結果、放熱効率が向上する。

なお、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１及び第２面１１２の形状は、それぞれ、平面であってもよく、曲面であってもよく、平面と曲面の複合面であってもよい。したがって、熱伝導体１０３と接合されている部分のベーパーチャンバー１０２の第１面１１１の形状は、平面であってもよく、曲面であってもよく、平面と曲面の複合面であってもよい。
また、ベーパーチャンバー１０２の第２面１１２の面積とは、ベーパーチャンバー１０２を第２面１１２側から厚さ方向ａに平面視した際に見える第２面１１２の表面積を意味する。例えば、第２面１１２に斜面や曲面などが含まれる場合には、それらの面積も第２面１１２の面積に含まれる。
また、第１面１１１に斜面や曲面があり、その部分で熱伝導体１０３と接合している場合には、それらの面積も第１面１１１の面積のうち熱伝導体１０３と接合されている部分の面積に含まれる

放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１の面積のうち、熱伝導体１０３と接合されている部分の面積Ｓ１は、１００ｍｍ^２以上、４００ｍｍ^２以下であることが好ましい。
放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の第２面１１２の面積Ｓ２は、８００ｍｍ^２以上、７２００ｍｍ^２以下であることが好ましい。
放熱効率を向上させる観点から、面積Ｓ１と面積Ｓ２との比は、Ｓ２／Ｓ１＝４以上、２４以下であることが好ましい。

放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａから平面視したとき、熱伝導体１０３は、ベーパーチャンバー１０２の輪郭内に収まっていることが好ましい。
このような構造であると、熱源Ｓ、熱伝導体１０３及びベーパーチャンバー１０２の順に、熱が直線的に伝わりやすくなり、熱の移動距離が短くなる。その結果、放熱効率が向上する。

放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａに延びる第２筐体１４０の側壁の厚さは一定である。そのため、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａに垂直な面方向（図１中、矢印ｂで示す方向）における、第２内部空間１４３の断面の面積は一定である。

ベーパーチャンバー１０２の面方向ｂにおいて、熱伝導体１０３の第２内部空間１４３の断面の面積は、ベーパーチャンバー１０２の第１内部空間１１３の断面の面積より小さいことが好ましい。さらに、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａから平面視したとき、熱伝導体１０３の第２内部空間１４３は、ベーパーチャンバー１０２の第１内部空間１１３と重なっていることが好ましい。
このような構造であると、熱伝導体１０３の内部空間１４３を伝わった熱が、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１を介して第１内部空間１１３に伝わりやすくなる。その結果、放熱効率が向上する。

図１に示すように、放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａにおいて、熱伝導体１０３の第２筐体１４０の高さＨ_１は、ベーパーチャンバー１０２の第１筐体１１０の高さＨ_２よりも高いことが好ましい。
また、図１に示すように、厚さ方向ａにおいて、放熱構造体１０１では、熱伝導体１０３の第２内部空間１４３の高さＨ_３は、ベーパーチャンバー１０２の第１内部空間１１３の高さＨ_４よりも高いことが好ましい。
このような構造であると、凹部Ｃが深く、凹部Ｃの深部に配置された熱源Ｓからベーパーチャンバー１０２の第１面１１１までの距離が長かったとしても、熱伝導体１０３を介して、熱源Ｓからベーパーチャンバー１０２まで熱を効率よく移動させることができる

放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａにおいて、熱伝導体１０３の第２筐体１４０の高さＨ_１は、１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることが好ましい。
放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａにおいて、ベーパーチャンバー１０２の第１筐体１１０の高さＨ_２は、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

次に、放熱構造体１０１の各構成の好ましい材料や構造等について説明する。

ベーパーチャンバー１０２を構成する第１筐体１１０の材料は、ベーパーチャンバーの筐体として用いるのに適した特性、例えば熱伝導性、強度、柔軟性などを有するものであれば、特に限定されない。第１筐体１１０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、鉄など、又は、それらを主成分とする合金などが挙げられる。

第１筐体１１０が第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａからなる場合、第１シート１１１ａを構成する材料と、第２シート１１２ａを構成する材料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１１１ａに用いることにより、第１筐体１１０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。

第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａの厚みは特に限定されないが、第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａが薄すぎると、第１筐体１１０の強度が低下して変形が起こりやすくなる。そのため、第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａの厚みは、それぞれ２０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることがより好ましい。一方、第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａが厚すぎると、ベーパーチャンバー１０２の薄型化が困難になる。そのため、第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａの厚みは、それぞれ２００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａの厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

ベーパーチャンバー１０２の第１シート１１１ａの厚みは、一定であってもよいし、厚い部分と薄い部分が存在していてもよい。同様に、ベーパーチャンバー１０２の第２シート１１２ａの厚みは、一定であってもよいし、厚い部分と薄い部分が存在していてもよい。

ベーパーチャンバー１０２が支柱１１４を備える場合、支柱１１４の材料は、特に限定されないが、銅、銅合金等であることが好ましい。
また、支柱１１４の形状は、第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａを支え、第１内部空間１１３を形成することができれば、特に限定されず、例えば、円柱形状、角柱形状、円錐台形状、角錐台形状などが挙げられる。

ベーパーチャンバー１０２を製造する場合、第１シート１１１ａの内壁面にウィック１３０を配置し、第１シート１１１ａの内壁面と、第２シート１１２ａの内壁面とが対向するようにこれらを重ね、第１シート１１１ａと第２シート１１２ａとを外縁で接合する。なお、この際、第１作動液１２０を封入するための封入口を形成するようにする。
その後、封入口から第１作動液１２０を入れ、封入口を塞ぐことにより、ベーパーチャンバー１０２を製造することができる。

第１シート１１１ａ及び第２シート１１２ａの接合方法は、特に限定されないが、レーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、ＴＩＧ溶接（タングステン−不活性ガス溶接）、超音波接合、樹脂封止などが挙げられる。これらのなかでは、レーザー溶接、抵抗溶接またはロウ接が好ましい。

ベーパーチャンバー１０２の第１作動液１２０は、第１筐体１１０内の環境下において気−液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、例えば、水、アルコール類、代替フロン等を用いることができる。第１作動液１２０は、水性化合物であることが好ましく、水であることがより好ましい。

放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２のウィック１３０は、液体の第１作動液１２０を毛細管現象により移動させることができる毛細管構造であればどのような構造であってもよい。毛細管構造としては、細孔、溝、突起などの凹凸を有する微細構造、例えば、多孔構造、繊維構造、溝構造、網目構造等が挙げられる。

ウィック１３０の材料としては、特に限定されないが、例えば、エッチング加工又は金属加工により形成される金属多孔膜、メッシュ、不織布、焼結体、多孔体等であってもよい。ウィック１３０の材料となるメッシュは、例えば、金属メッシュ、樹脂メッシュ、もしくは表面コートしたそれらのメッシュから構成されるものであってよく、好ましくは銅メッシュ、ステンレス（ＳＵＳ）メッシュ又はポリエステルメッシュから構成される。ウィック１３０の材料となる焼結体は、例えば、金属多孔質焼結体、セラミックス多孔質焼結体から構成されるものであってよく、好ましくは銅又はニッケルの多孔質焼結体から構成される。ウィック１３０の材料となる多孔体は、例えば、金属多孔体、セラミックス多孔体、樹脂多孔体から構成されるもの等であってもよい。
これらの中では、耐熱性が高く、また塑性変形可能なステンレス（ＳＵＳ）メッシュであることが好ましい。

熱伝導体１０３の第２筐体１４０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、鉄など、又は、それらを主成分とする合金などが挙げられる。

熱伝導体１０３の第２筐体１４０の形状は、第４面１４２が熱源Ｓと接触でき、熱源Ｓからベーパーチャンバー１０２の第１面１１１まで熱を移動させることができればどのような形状であってもよく、凹部Ｃの形状に合わせ適宜選択することが好ましい。例えば、熱伝導体１０３の第２筐体１４０は、円柱状、楕円柱状、長円柱状、三角柱状、四角柱状等の柱状であってもよい。また、凹部Ｃが変形形状である場合、凹部Ｃにちょうど収まる形状であってもよい。

熱伝導体１０３を製造する場合、筒状部材の一端に第３面１４１となる部材を配置し、筒状部材のもう一端に第４面１４２となる部材を配置しこれらを接合する。
この際、第２作動液１５０を封入するための封入口を形成するようにする。
その後、封入口から第２作動液１５０を入れ、封入口を塞ぐことにより、熱伝導体１０３を製造することができる。

筒状部材、第３面１４１となる部材及び第４面１４２となる部材の接合方法は、特に限定されないが、レーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、ＴＩＧ溶接（タングステン−不活性ガス溶接）、超音波接合、樹脂封止などが挙げられる。これらのなかでは、レーザー溶接、抵抗溶接またはロウ接が好ましい。

熱伝導体１０３の第２作動液１５０は、第２筐体１４０内の環境下において気−液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、例えば、水、アルコール類、代替フロン等を用いることができる。第２作動液１５０は、水性化合物であることが好ましく、水であることがより好ましい。

放熱構造体１０１において、ベーパーチャンバー１０２の第１面１１１には、熱伝導体１０３の第３面１４１が接合されているが、接合の方法としては特に限定されず、はんだ付け、ろう付け、溶接による接合等であってもよい。

図２に示す熱源Ｓは、発熱体であれば特に限定されないが、例えば、プロセッサーや発光素子、電源等が挙げられる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図４は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の使用例を模式的に示す断面図である。

図３に示す放熱構造体２０１は、熱伝導体１０３が、第２内部空間１４３に配置されたウィック２６０を含み、ウィック２６０が第２筐体１４０の内壁面に配置されている以外は、図１に示す放熱構造体１０１と同じ構成である。
また、図４に示すように、放熱構造体２０１を使用する場合は、熱源Ｓを鉛直方向上側に配置し、鉛直方向下側から上側に向かって、ベーパーチャンバー１０２、熱伝導体１０３及び熱源Ｓが順番に並ぶように、放熱構造体２０１を配置する。

上述した図２に示す放熱構造体１０１では、熱伝導体１０３の第２内部空間１４３に封入された第２作動液１５０は、熱伝導体１０３よりも鉛直方向下側にある熱源Ｓにより気化され、熱を運んだ後、熱を放出して液体に戻り、重力により熱伝導体１０３の第２内部空間１４３の下部に移動する。
しかし、熱源Ｓが熱伝導体１０３よりも鉛直方向上側にある場合には、重力により液体の第２作動液１５０が下方に溜まるので、熱源Ｓの近傍に移動することができず、熱を移動させることができない。
一方、図４に示すように、熱伝導体１０３がウィック２６０を含むと、毛細管現象により、液体の第２作動液１５０が熱源Ｓの近傍まで移動することができる。そして、第２作動液１５０は、熱源Ｓからの熱により気化し、第２内部空間１４３内を移動し、熱をベーパーチャンバー１０２まで移動させて液体に戻る。そのため、第２作動液１５０は、第２内部空間１４３内を循環することができる。

また、ベーパーチャンバー１０２は薄いので、第１作動液１２０の大部分は、ウィック１３０に保持される。つまり、第１作動液１２０の大部分は、ベーパーチャンバー１０２の第１主面１１１側に位置する。
そのため、第１作動液１２０は、熱伝導体１０３からの熱を受け取りやすく、また、熱により気化され、速やかにベーパーチャンバー１０２の内部空間１１３内を移動する。そして、熱は主にベーパーチャンバー１０２の第２主面１１２から放熱される。
気化した第１作動液１２０は熱を放出して液体に戻り、毛細管現象によりウィック１３０内を移動することによりベーパーチャンバー１０２の第１主面１１１側に移動する。そのため、第１作動液１２０は、ベーパーチャンバー１０２の第１内部空間１１３を循環することができる。

このような原理により、熱源Ｓの配置位置が、熱伝導体１０３よりも鉛直方向上側にあったとしても、放熱構造体２０１は機能することができる。

なお、放熱構造体２０１を使用する場合、ウィック２６０により第２作動液１５０は循環することができるので、熱源Ｓの位置は熱伝導体１０３よりも鉛直方向上側の位置だけでなく、どのような方向に位置していてもよい。

熱伝導体１０３のウィック２６０の好ましい構成は、ベーパーチャンバー１０２のウィック１３０の好ましい構成と同じである。
放熱構造体２０１において、ウィック２６０を構成する材料は、ウィック１３０を構成する材料と同じであってもよく、異なっていてもよい。

これまで説明してきたように、放熱構造体２０１では、熱源Ｓの配置位置によらず放熱することができる。
そのため、放熱構造体２０１は、スマートフォン、タブレット端末、携帯ゲーム機器等のように、使用状態によっては機器の上側が変化し、機器の上側と鉛直方向上側とが一致しない状態で使用されることがある電子機器に対しても好適である。

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図５に示す放熱構造体３０１は、熱伝導体１０３の第２筐体３４０が複数の第２内部空間３４３を有する以外は、図３に示す放熱構造体２０１と同じ構造である。
このような構造であると、第２内部空間３４３の１つあたりの体積を小さくすることができ、第２内部空間３４３の体積当たりのウィック２６０の量及び配置面積を増やすことができる。ウィック２６０の量及び配置面積が増えると、液体の第２作動液１５０の移動速度が速くなる。そのため、第２作動液１５０が循環しやすくなり、発熱体の発熱量が大きくなっても問題なく、気−液交換による放熱機構が作動する。

［第４実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態に係る放熱構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図６に示す放熱構造体４０１は、ベーパーチャンバー１０２の厚さ方向ａにおいて、熱伝導体１０３の第２筐体４４０における第２内部空間４４３が、ベーパーチャンバー１０２に向かうにつれて狭くなる構造であること以外は、図３に示す放熱構造体２０１と同じ構造である。
図６に示すように、放熱構造体４０１には、内部空間４４３の一部の側壁面４４３ｓが、水平面に対し直交せず、斜めになる部分がある。この部分ではウィック２６０も斜めに配置されることになる。
このような構造であると、第２作動液１５０が、斜めに配置されたウィック２６０を通って、上方に移動しやすくなる。そのため、第２作動液１５０が循環しやすくなり、発熱体の発熱量が大きくなっても問題なく、気−液交換による放熱機構が作動する。

放熱構造体４０１では、内部空間４４３の形状は、ベーパーチャンバー１０２に向かうにつれて狭くなる形状であれば、特に限定されない。例えば、上方を底面とする三角錐状、四角錐状、円錐状等のように狭くなる割合が一定である形状であってもよく、狭くなる割合が一定でなく、急に狭くなる部分があったり、緩やかに狭くなる部分があったりする形状であってもよい。また、一部がベーパーチャンバー１０２に向かうにつれて狭くなる形状であってもよい。

［その他の実施形態］
本発明の放熱構造体は、上記実施形態に限定されるものではなく、ベーパーチャンバー及び熱伝導体の構成、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。

本発明の放熱構造体では、ベーパーチャンバーの第１面には、複数の熱伝導体が接合されていてもよい。
このような構造にすることで、複数の熱源から発生する熱を一つのベーパーチャンバーにより放熱することができる。

本発明の放熱構造体において、ベーパーチャンバーの第１筐体の形状は、特に限定されない。例えば、筐体の平面形状（図１において図面上側から見た形状）は、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。
ベーパーチャンバーの第１筐体の形状は、放熱構造体を配置する電子機器の形状に合わせ適宜設定することが好ましい。

放熱構造体１０１では、ベーパーチャンバー１０２の第１シート１１１ａと第２シート１１２ａとの間には支柱１１４が配置されていたが、本発明の放熱構造体ではベーパーチャンバーに支柱が配置されていなくてもよい。

本発明の放熱構造体において、熱伝導体の形状は柱状でなくてもよく、一部が曲線状に曲がった形状であってもよい。
また、熱伝導体の形状は、配置する電子機器の凹部の形状に合わせて変形した形状であってもよい。例えば、図２では、放熱構造体１０１が配置された凹部Ｃを形成する空間の形状は、凹部の底部から凹部の開口部に向かって、ベーパーチャンバー１０２の面方向ｂの断面の形状が一定である形状であった。しかし、本発明の放熱構造体が配置される凹部は、凹部を形成する空間の形状が、凹部の底部から凹部の開口部に向かってベーパーチャンバーの面方向ｂの断面が大きくなる形状であってもよく、凹部の底部から凹部の開口部に向かってベーパーチャンバーの面方向ｂの断面が小さくなる形状であってもよい。凹部がこのような形状である場合、熱伝導体の形状は、凹部に丁度収まる形状であってもよい。

本発明の放熱構造体において、熱伝導体の第２筐体の熱源と接触する部分の形状は、熱源側の接触面にちょうど重なる形状であることが好ましい。
このような形状であると、無駄なく熱源からベーパーチャンバーに熱を移動させることができる。

本発明の放熱構造体は、放熱を目的として電子機器に搭載され得る。したがって、本発明の放熱構造体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。本発明の放熱構造体は上記のとおり、外部動力を必要とせず自立的に作動し、作動液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、本発明のベーパーチャンバー又は放熱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。

本発明の電子機器では、熱伝導体と熱源とを直接接触させてもよく、これらを熱伝導性樹脂により接着してもよい。

１０１、２０１、３０１、４０１ 放熱構造体
１０２ ベーパーチャンバー
１０３ 熱伝導体
１１０ 第１筐体
１１１ 第１面
１１１ａ 第１シート
１１２ 第２面
１１２ａ 第２シート
１１３ 第１内部空間
１１４ 支柱
１２０ 第１作動液
１３０、２６０ ウィック
１４０、３４０、４４０ 第２筐体
１４１ 第３面
１４２ 第４面
１４３、４４３ 第２内部空間
４４３ｓ 側壁面
１５０ 第２作動液
ａ ベーパーチャンバーの厚さ方向
ｂ ベーパーチャンバーの面方向
Ｃ 凹部
Ｓ 熱源

Claims (10)

1. 厚さ方向に対向する第１面及び第２面を有し、内部に第１内部空間を有する平板状の第１筐体と、前記第１内部空間に封入された第１作動液と、前記第１内部空間に配置されたウィックと含むベーパーチャンバーと、
   内部に第２内部空間を有する第２筐体と、前記第２内部空間に封入された第２作動液とを含む気液交換型の熱伝導体とを備え、
   前記熱伝導体は、前記ベーパーチャンバーの前記第１面に接合されており、
   前記ベーパーチャンバーの前記第２面の面積は、前記ベーパーチャンバーの前記第１面の面積のうち、前記熱伝導体と接合されている部分の面積よりも大きいことを特徴とする放熱構造体。
2. 前記ベーパーチャンバーの厚さ方向から平面視したとき、前記熱伝導体は、前記ベーパーチャンバーの輪郭内に収まっている請求項１に記載の放熱構造体。
3. 前記ベーパーチャンバーの厚さ方向に垂直な面方向において、前記第２内部空間の断面の面積は、前記第１内部空間の断面の面積より小さい請求項１又は２に記載の放熱構造体。
4. 前記ベーパーチャンバーの厚さ方向において、前記第２筐体の高さは、前記第１筐体の高さよりも高い請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱構造体。
5. 前記ベーパーチャンバーの厚さ方向において、前記第２内部空間の高さは、前記第１内部空間の高さよりも高い請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱構造体。
6. 前記熱伝導体は、前記第２内部空間に配置されたウィックをさらに含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱構造体。
7. 前記第２筐体は、複数の前記第２内部空間を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の放熱構造体。
8. 前記ベーパーチャンバーの厚さ方向において、前記第２内部空間は、前記ベーパーチャンバーに向かうにつれて狭くなる構造である請求項１〜７のいずれか１項に記載の放熱構造体。
9. 前記ベーパーチャンバーの前記第１面には、複数の前記熱伝導体が接合されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の放熱構造体。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の放熱構造体を備える、電子機器。

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