JP7711722B2 - Heat diffusion device and electronic device - Google Patents
Heat diffusion device and electronic deviceInfo
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Description
本発明は、熱拡散デバイス及び電子機器に関する。 The present invention relates to a heat diffusion device and an electronic device.
近年、素子の高集積化及び高性能化により、発熱量が増加している。また、製品の小型化により、発熱密度が増加している。このような状況は、スマートフォン、タブレット等のモバイル端末の分野において特に顕著である。このような事情から、放熱対策を行うことが重要となっている。 In recent years, the amount of heat generated has increased due to the high integration and high performance of elements. In addition, the heat density has increased due to the miniaturization of products. This situation is particularly noticeable in the field of mobile terminals such as smartphones and tablets. For these reasons, it has become important to take measures to dissipate heat.
放熱対策用の部材としては、グラファイトシート等が用いられることが多いが、その熱輸送量は充分ではないため、効果的に熱を拡散させることが可能である様々な熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー)の使用が検討されている。 Graphite sheets and other materials are often used as heat dissipation materials, but because their heat transport capacity is insufficient, the use of various heat diffusion devices (e.g., vapor chambers) that can effectively diffuse heat is being considered.
特許文献1には、底部層と、上部層と、ウィック層(メッシュ層)と、複数の支柱を有する蒸気層とを備える、ベーパーチャンバーの構成が開示されている。 Patent document 1 discloses a vapor chamber configuration that includes a bottom layer, an upper layer, a wick layer (mesh layer), and a vapor layer having multiple supports.
特許文献1の図7Aに記載のベーパーチャンバーの構成では、蒸気層を確保するための支柱が、上部層が有する波状構造とウィック層(メッシュ層)との両方に接するように設けられている。しかしながら、特許文献1の図7Aに記載のベーパーチャンバーの構成では、上部層の波状構造が伸縮しようとすると、波状構造の伸縮の動きが支柱によって阻害されてしまう。 In the vapor chamber configuration shown in FIG. 7A of Patent Document 1, the support pillars for securing the vapor layer are provided so as to contact both the wavy structure of the upper layer and the wick layer (mesh layer). However, in the vapor chamber configuration shown in FIG. 7A of Patent Document 1, when the wavy structure of the upper layer tries to expand and contract, the expansion and contraction movement of the wavy structure is hindered by the support pillars.
更に、特許文献1の図7Aに記載のベーパーチャンバーの構成では、支柱が上部層の波状構造に設けられているが、波状構造の伸縮の動きを阻害することなく支柱を波状構造に設けることは困難である。特に、ベーパーチャンバーを薄型化しようとする際、上部層の波状構造の厚みを抑えつつその伸縮性を確保するためには、波状構造を高さ及びピッチが小さいといった細かい波状構造としたり、上部層自体の厚みを小さくしたりすることが求められるが、このような厚みが小さい上部層の細かい波状構造に、波状構造の伸縮の動きを阻害することなく支柱を設けることは尚更困難である。 Furthermore, in the vapor chamber configuration shown in FIG. 7A of Patent Document 1, the support pillars are provided in the wavy structure of the upper layer, but it is difficult to provide the support pillars in the wavy structure without impeding the expansion and contraction movement of the wavy structure. In particular, when trying to make the vapor chamber thinner, in order to ensure the expansion and contraction of the wavy structure of the upper layer while suppressing its thickness, it is required to make the wavy structure a fine wavy structure with a small height and pitch, or to reduce the thickness of the upper layer itself, but it is even more difficult to provide support pillars in such a fine wavy structure of the upper layer with a small thickness without impeding the expansion and contraction movement of the wavy structure.
また、特許文献1の図7Aに記載のベーパーチャンバーの構成では、支柱がウィック層に設けられている。ここで、ウィック層は液相の作動媒体を蒸発部に還流させるための部材として機能し、その性能はベーパーチャンバーの熱輸送能力に大きく影響するため、ウィック層として、孔径、気孔率等の仕様が適切な部材を選択することが求められる。しかしながら、ウィック層として、上述した仕様が適切なものでありつつ支柱を設けることが可能な部材を選択することは困難である。 In addition, in the vapor chamber configuration shown in FIG. 7A of Patent Document 1, the support pillars are provided in the wick layer. Here, the wick layer functions as a member for returning the liquid phase working medium to the evaporation section, and since its performance greatly affects the heat transport capacity of the vapor chamber, it is necessary to select a material for the wick layer with appropriate specifications such as pore size and porosity. However, it is difficult to select a material for the wick layer that has the above-mentioned appropriate specifications and can also be provided with support pillars.
これらの理由から、特許文献1の図7Aに記載のベーパーチャンバーの構成において、上部層の波状構造とウィック層とに支柱を設けることは困難である。 For these reasons, it is difficult to provide supports for the wavy structure of the upper layer and the wick layer in the vapor chamber configuration described in Figure 7A of Patent Document 1.
以上のように、特許文献1の図7Aに記載の構成のような従来のベーパーチャンバーでは、筐体を内部空間側から支持する支柱によって蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されない構成とする点で改善の余地がある。 As described above, in conventional vapor chambers such as the configuration shown in FIG. 7A of Patent Document 1, there is room for improvement in terms of a configuration in which the expansion and contraction movement of the bellows structure is not hindered by the supports that support the housing from the internal space side.
なお、上記の事情は、ベーパーチャンバーに限らず、ベーパーチャンバーと同様の構成によって熱を拡散させることが可能な熱拡散デバイスに共通するものである。 The above circumstances are not limited to vapor chambers, but are common to heat diffusion devices that can diffuse heat using a similar configuration to a vapor chamber.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、筐体を内部空間側から支持する支柱によって蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されない熱拡散デバイスを提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記熱拡散デバイスを有する電子機器を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a heat diffusion device in which the expansion and contraction movement of the bellows structure is not hindered by the supports that support the housing from the internal space side. Another aim of the present invention is to provide an electronic device that has the above heat diffusion device.
本発明の熱拡散デバイスは、厚み方向に対向する第1内面及び第2内面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、上記筐体の上記内部空間に封入された作動媒体と、上記筐体の上記内部空間で上記第1内面から離れた位置に設けられたウィックと、上記第2内面に設けられ、かつ、上記ウィックを上記厚み方向に貫通して上記第1内面に達する支柱と、を備え、上記第1内面は、蛇腹構造を有する蛇腹面を含み、上記支柱は、上記蛇腹面に接し、かつ、上記蛇腹面に固定されていない、ことを特徴とする。 The heat diffusion device of the present invention comprises a housing having a first inner surface and a second inner surface opposed in a thickness direction and having an internal space, a working medium sealed in the internal space of the housing, a wick provided in the internal space of the housing at a position away from the first inner surface, and a support provided on the second inner surface and penetrating the wick in the thickness direction to reach the first inner surface, the first inner surface including a bellows surface having a bellows structure, and the support is in contact with the bellows surface but is not fixed to the bellows surface.
本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスを備える、ことを特徴とする。 The electronic device of the present invention is characterized by being equipped with the heat diffusion device of the present invention.
本発明によれば、筐体を内部空間側から支持する支柱によって蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されない熱拡散デバイスを提供できる。また、本発明によれば、上記熱拡散デバイスを有する電子機器を提供できる。 The present invention provides a heat diffusion device in which the expansion and contraction movement of the bellows structure is not hindered by the supports that support the housing from the internal space side. The present invention also provides an electronic device that has the heat diffusion device.
以下、本発明の熱拡散デバイスと、本発明の電子機器とについて説明する。なお、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更されてもよい。また、以下において記載する個々の好ましい構成を複数組み合わせたものもまた本発明である。 The heat spreading device of the present invention and the electronic device of the present invention are described below. Note that the present invention is not limited to the configurations below, and may be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention. In addition, a combination of multiple individual preferred configurations described below also constitutes the present invention.
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示す構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。実施形態2以降では、実施形態1と共通の事項についての記載は省略し、異なる点を主に説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎に逐次言及しない。 The embodiments shown below are merely examples, and it goes without saying that partial substitution or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. From embodiment 2 onwards, descriptions of matters common to embodiment 1 will be omitted, and differences will be mainly described. In particular, similar effects resulting from similar configurations will not be mentioned one by one for each embodiment.
以下の説明において、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の熱拡散デバイス」及び「本発明の電子機器」と言う。 In the following description, unless otherwise specified, each embodiment will be referred to simply as the "heat spreading device of the present invention" and the "electronic device of the present invention."
以下の各実施形態では、本発明の熱拡散デバイスの一例として、ベーパーチャンバーを示す。本発明の熱拡散デバイスは、ヒートパイプ等の熱拡散デバイスにも適用可能である。 In the following embodiments, a vapor chamber is shown as an example of a heat diffusion device of the present invention. The heat diffusion device of the present invention can also be applied to heat diffusion devices such as heat pipes.
以下に示す図面は模式図であり、その寸法、縦横比の縮尺等は実際の製品と異なる場合がある。 The drawings shown below are schematic diagrams, and the dimensions, aspect ratio, and other scales may differ from those of the actual product.
本明細書中、要素間の関係性を示す用語(例えば、「平行」、「垂直」等)及び要素の形状を示す用語は、文字通りの厳密な態様のみを意味するだけではなく、実質的に同等な範囲、例えば、数%程度の差異を含む範囲も意味する。 In this specification, terms indicating the relationship between elements (e.g., "parallel," "perpendicular," etc.) and terms indicating the shape of elements do not only mean the literal strict form, but also mean a range that is substantially equivalent, for example, a range that includes a difference of about a few percent.
[熱拡散デバイス]
本発明の熱拡散デバイスは、厚み方向に対向する第1内面及び第2内面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、上記筐体の上記内部空間に封入された作動媒体と、上記筐体の上記内部空間で上記第1内面から離れた位置に設けられたウィックと、上記第2内面に設けられ、かつ、上記ウィックを上記厚み方向に貫通して上記第1内面に達する支柱と、を備え、上記第1内面は、蛇腹構造を有する蛇腹面を含み、上記支柱は、上記蛇腹面に接し、かつ、上記蛇腹面に固定されていない、ことを特徴とする。
[Heat diffusion device]
The heat diffusion device of the present invention comprises a housing having a first inner surface and a second inner surface opposed in a thickness direction and having an internal space, a working medium sealed in the internal space of the housing, a wick provided in the internal space of the housing at a position away from the first inner surface, and a support provided on the second inner surface and penetrating the wick in the thickness direction to reach the first inner surface, wherein the first inner surface includes a bellows surface having a bellows structure, and the support is in contact with the bellows surface but is not fixed to the bellows surface.
本発明の熱拡散デバイスは、蛇腹構造の伸縮を利用することで自由自在に変形可能となる。以下に示す各実施形態の特徴は、蛇腹構造の伸縮前、伸縮途中、又は、伸縮後のいずれかの状態で満たされていればよい。 The heat diffusion device of the present invention can be freely deformed by utilizing the expansion and contraction of the bellows structure. The characteristics of each embodiment described below may be satisfied before, during, or after the expansion and contraction of the bellows structure.
<実施形態1>
図1は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの一例を示す斜視模式図である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a heat diffusion device according to a first embodiment of the present invention.
図1に示すベーパーチャンバー(熱拡散デバイス)1Aは、筐体10を有している。 The vapor chamber (thermal diffusion device) 1A shown in FIG. 1 has a housing 10.
筐体10は、気密状態に密閉されており、中空構造を有している。 The housing 10 is airtight and has a hollow structure.
筐体10の外面には、発熱素子である熱源HSが設けられている。 A heat source HS, which is a heat generating element, is provided on the outer surface of the housing 10.
熱源HSとしては、例えば、電子部品等が挙げられる。 Examples of the heat source HS include electronic components.
本明細書中、長さ方向、厚み方向、及び、幅方向を、図1等に示すように、各々、L、T、及び、Wで定められる方向とする。長さ方向Lと厚み方向Tと幅方向Wとは、互いに垂直の関係にある。また、厚み方向Tに垂直な方向であって、長さ方向L及び幅方向Wを包含する方向を、面方向とする。 In this specification, the length direction, thickness direction, and width direction are respectively defined as directions L, T, and W, as shown in FIG. 1 etc. The length direction L, thickness direction T, and width direction W are perpendicular to one another. In addition, the direction perpendicular to the thickness direction T and including the length direction L and width direction W is defined as the surface direction.
ベーパーチャンバー1Aは、全体として面状であることが好ましい。すなわち、筐体10は、全体として面状であることが好ましい。 It is preferable that the vapor chamber 1A is planar as a whole. In other words, it is preferable that the housing 10 is planar as a whole.
本明細書中、面状とは、板状及びシート状を包含する形状であり、長さ方向の寸法及び幅方向の寸法が、厚み方向の寸法に対して相当に大きい形状、例えば、長さ方向の寸法及び幅方向の寸法が、厚み方向の寸法の10倍以上、好ましくは100倍以上である形状を意味する。 In this specification, planar refers to a shape that includes plate-like and sheet-like shapes, and refers to a shape in which the length and width dimensions are significantly larger than the thickness dimensions, for example, a shape in which the length and width dimensions are 10 times or more, preferably 100 times or more, the thickness dimensions.
ベーパーチャンバー1Aの大きさは、特に限定されない。 The size of the vapor chamber 1A is not particularly limited.
ベーパーチャンバー1Aの長さ方向Lの寸法及び幅方向Wの寸法は、各々、好ましくは5mm以上、500mm以下、より好ましくは20mm以上、300mm以下、更に好ましくは50mm以上、200mm以下である。 The lengthwise dimension L and widthwise dimension W of the vapor chamber 1A are preferably 5 mm or more and 500 mm or less, more preferably 20 mm or more and 300 mm or less, and even more preferably 50 mm or more and 200 mm or less.
ベーパーチャンバー1Aの長さ方向Lの寸法及び幅方向Wの寸法は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 The lengthwise dimension L and widthwise dimension W of the vapor chamber 1A may be the same or different.
ベーパーチャンバー1Aの厚み方向Tの寸法は、好ましくは100μm以上、1mm以下である。 The thickness direction T of the vapor chamber 1A is preferably 100 μm or more and 1 mm or less.
ベーパーチャンバー1Aの長さ方向Lの寸法、厚み方向Tの寸法、及び、幅方向Wの寸法は、各々、長さ方向L、厚み方向T、及び、幅方向Wの最大寸法として定められる。 The length direction L, thickness direction T, and width direction W dimensions of the vapor chamber 1A are defined as the maximum dimensions in the length direction L, thickness direction T, and width direction W, respectively.
筐体10は、外縁部同士が接合された第1シート11及び第2シート12で構成されることが好ましい。 It is preferable that the housing 10 is composed of a first sheet 11 and a second sheet 12 whose outer edges are joined together.
本明細書中、シートには、箔、フィルム等の形態も含まれる。 In this specification, the term "sheet" also includes forms such as foil and film.
第1シート11と第2シート12とは、外縁部同士が接合されている場合、端部同士が一致するように重なっていてもよいし、端部同士がずれて重なっていてもよい。 When the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 are joined, the ends may overlap so that they coincide with each other, or the ends may overlap so that they are offset from each other.
第1シート11及び第2シート12の外縁部同士は、直接接合されていることが好ましい。 It is preferable that the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 are directly bonded to each other.
第1シート11及び第2シート12の外縁部同士の接合方法としては、例えば、レーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、TIG溶接(タングステン-不活性ガス溶接)、超音波接合、樹脂封止等が挙げられる。中でも、レーザー溶接、抵抗溶接、又は、ロウ接が好ましい。 Methods for joining the outer edges of the first sheet 11 and the second sheet 12 include, for example, laser welding, resistance welding, diffusion bonding, soldering, TIG welding (tungsten-inert gas welding), ultrasonic bonding, resin sealing, etc. Among these, laser welding, resistance welding, and soldering are preferred.
第1シート11及び第2シート12の構成材料は、熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー1A)に適した特性、例えば、熱伝導性、強度、柔軟性、可撓性等を有するものであれば、特に限定されない。第1シート11及び第2シート12の構成材料は、好ましくは金属、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、これらの金属の少なくとも1種を主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅若しくはその合金、アルミニウム若しくはその合金、又は、ステンレス(鉄の合金)である。 The material of the first sheet 11 and the second sheet 12 is not particularly limited as long as it has properties suitable for a heat diffusion device (e.g., vapor chamber 1A), such as thermal conductivity, strength, flexibility, and the like. The material of the first sheet 11 and the second sheet 12 is preferably a metal, such as copper, nickel, aluminum, magnesium, titanium, iron, or an alloy containing at least one of these metals as a main component, and is particularly preferably copper or its alloy, aluminum or its alloy, or stainless steel (iron alloy).
第1シート11及び第2シート12の構成材料は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 The constituent materials of the first sheet 11 and the second sheet 12 may be the same or different.
第1シート11及び第2シート12の構成材料が互いに異なる場合、第1シート11及び第2シート12で異なる機能を発揮させることができる。このような機能としては、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。 When the first sheet 11 and the second sheet 12 are made of different materials, the first sheet 11 and the second sheet 12 can have different functions. Such functions include, but are not limited to, a heat conduction function, an electromagnetic wave shielding function, etc.
第1シート11及び第2シート12の厚み方向Tの寸法は、各々、好ましくは10μm以上、200μm以下、より好ましくは20μm以上、60μm以下である。 The dimensions of the first sheet 11 and the second sheet 12 in the thickness direction T are preferably 10 μm or more and 200 μm or less, more preferably 20 μm or more and 60 μm or less.
第1シート11及び第2シート12の厚み方向Tの寸法は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 The dimensions of the first sheet 11 and the second sheet 12 in the thickness direction T may be the same or different.
第1シート11及び第2シート12の厚み方向Tの寸法は、各々、厚み方向Tの最大寸法として定められる。 The dimensions of the first sheet 11 and the second sheet 12 in the thickness direction T are each determined as the maximum dimensions in the thickness direction T.
第1シート11及び第2シート12の厚み方向Tの寸法は、各々、全体にわたって同じであってもよいし、一部で異なっていてもよい。 The dimensions of the first sheet 11 and the second sheet 12 in the thickness direction T may be the same throughout or may differ in some areas.
厚み方向Tから見たときの筐体10の平面形状としては、例えば、三角形、矩形等の多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状等が挙げられる。また、筐体10の平面形状は、L字型、C字型(コの字型)、階段型等であってもよい。また、筐体10には、厚み方向Tに貫通口が設けられていてもよい。筐体10の平面形状は、熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー1A)の用途に応じた形状であってもよいし、熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー1A)の搭載箇所に応じた形状であってもよいし、近傍に存在する他の部品に応じた形状であってもよい。 The planar shape of the housing 10 when viewed from the thickness direction T may be, for example, a polygon such as a triangle or a rectangle, a circle, an ellipse, or a combination of these. The planar shape of the housing 10 may be an L-shape, a C-shape, a step shape, or the like. The housing 10 may also have a through hole in the thickness direction T. The planar shape of the housing 10 may be a shape according to the use of the heat diffusion device (e.g., vapor chamber 1A), a shape according to the mounting location of the heat diffusion device (e.g., vapor chamber 1A), or a shape according to other components present in the vicinity.
筐体10の大きさは、特に限定されない。 The size of the housing 10 is not particularly limited.
筐体10の長さ方向Lの寸法及び幅方向Wの寸法は、各々、好ましくは5mm以上、500mm以下、より好ましくは20mm以上、300mm以下、更に好ましくは50mm以上、200mm以下である。 The dimensions of the length direction L and width direction W of the housing 10 are preferably 5 mm or more and 500 mm or less, more preferably 20 mm or more and 300 mm or less, and even more preferably 50 mm or more and 200 mm or less.
筐体10の長さ方向Lの寸法及び幅方向Wの寸法は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 The lengthwise dimension L and widthwise dimension W of the housing 10 may be the same or different.
筐体10の厚み方向Tの寸法は、好ましくは100μm以上、1mm以下である。 The dimension of the housing 10 in the thickness direction T is preferably 100 μm or more and 1 mm or less.
筐体10の長さ方向Lの寸法、厚み方向Tの寸法、及び、幅方向Wの寸法は、各々、長さ方向L、厚み方向T、及び、幅方向Wの最大寸法として定められる。 The dimensions of the length direction L, thickness direction T, and width direction W of the housing 10 are defined as the maximum dimensions of the length direction L, thickness direction T, and width direction W, respectively.
図1では、筐体10が第1シート11及び第2シート12の2つのシートで構成される態様を例示したが、筐体10は、1つのシートで構成されてもよいし、3つ以上のシートで構成されてもよい。 In FIG. 1, an example is shown in which the housing 10 is made up of two sheets, a first sheet 11 and a second sheet 12, but the housing 10 may be made up of one sheet or three or more sheets.
図2は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスの内部構造の一例を示す断面模式図である。 Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 1 of the present invention.
図2に示すベーパーチャンバー1Aは、筐体10と、作動媒体20と、ウィック30と、支柱40aと、を有している。 The vapor chamber 1A shown in FIG. 2 has a housing 10, a working medium 20, a wick 30, and a support 40a.
図2に示すように、筐体10は、厚み方向Tに対向する第1内面10a及び第2内面10bを有している。 As shown in FIG. 2, the housing 10 has a first inner surface 10a and a second inner surface 10b that face each other in the thickness direction T.
図2に示す例では、筐体10が第1シート11及び第2シート12で構成されており、第1シート11の内面が第1内面10aに該当し、第2シート12の内面が第2内面10bに該当する。 In the example shown in FIG. 2, the housing 10 is composed of a first sheet 11 and a second sheet 12, with the inner surface of the first sheet 11 corresponding to the first inner surface 10a and the inner surface of the second sheet 12 corresponding to the second inner surface 10b.
図2に示すように、第1内面10aは、蛇腹構造を有する蛇腹面15aを含んでいる。第1内面10aに相対する外面、ここでは、第1シート11の内面に相対する外面も、蛇腹面15aに相対する位置に、蛇腹構造を有する蛇腹面を含んでいる。このように、第1シート11には、蛇腹構造が設けられている。 As shown in FIG. 2, the first inner surface 10a includes a bellows surface 15a having a bellows structure. The outer surface opposite the first inner surface 10a, in this case the outer surface opposite the inner surface of the first sheet 11, also includes a bellows surface having a bellows structure at a position opposite the bellows surface 15a. In this way, the first sheet 11 is provided with a bellows structure.
本明細書中、蛇腹構造には、例えば、シートが山折り及び谷折りされることで、折られた角(尖った角)が存在する凸部及び凹部が一方向に並んだ構造だけではなく、シートが蛇行するように曲げられることで、折られた角(尖った角)が存在しない凸部及び凹部が一方向に並んだ波状構造も含まれる。 In this specification, the bellows structure includes not only a structure in which the sheet is folded in a mountain fold and a valley fold, resulting in convex and concave portions with folded corners (sharp corners) lined up in one direction, but also a wavy structure in which the sheet is bent in a meandering manner, resulting in convex and concave portions without folded corners (sharp corners) lined up in one direction.
ベーパーチャンバー1Aは、蛇腹面15aの蛇腹構造の伸縮を利用することで変形可能となる。 The vapor chamber 1A can be deformed by utilizing the expansion and contraction of the bellows structure of the bellows surface 15a.
図2に示すように、蛇腹面15aには、凸部16a及び凹部17aが存在している。 As shown in FIG. 2, the bellows surface 15a has a convex portion 16a and a concave portion 17a.
図2に示す例では、凸部16a及び凹部17aが各々複数存在し、長さ方向Lに交互に並んでいる。 In the example shown in FIG. 2, there are multiple convex portions 16a and multiple concave portions 17a, which are arranged alternately in the length direction L.
面方向(図2では、長さ方向L)に隣り合う凸部16a及び凹部17aについて、凸部16aの先端と凹部17aの底端との間の厚み方向Tにおける距離(高さ)は、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下である。 For convex portions 16a and concave portions 17a adjacent to each other in the surface direction (length direction L in FIG. 2), the distance (height) in the thickness direction T between the tip of convex portion 16a and the bottom end of concave portion 17a is preferably 2 mm or less, and more preferably 1 mm or less.
図2に示すように凸部16a及び凹部17aが各々複数存在している場合、複数の凸部16a及び凹部17aは、面方向に隣り合う凸部16a及び凹部17aについて、凸部16aの先端と凹部17aの底端との間の厚み方向Tにおける距離が全体にわたって一定となるように存在していてもよいし、凸部16aの先端と凹部17aの底端との間の厚み方向Tにおける距離が少なくとも一部で一定とならないように存在していてもよい。 When there are multiple convex portions 16a and multiple concave portions 17a as shown in FIG. 2, the multiple convex portions 16a and multiple concave portions 17a may be present such that the distance in the thickness direction T between the tip of the convex portion 16a and the bottom end of the concave portion 17a is constant throughout for the convex portions 16a and the concave portions 17a adjacent to each other in the surface direction, or may be present such that the distance in the thickness direction T between the tip of the convex portion 16a and the bottom end of the concave portion 17a is not constant at least in part.
面方向(図2では、長さ方向L)に隣り合う凸部16aの先端の中心間距離(ピッチ)は、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下である。 The center-to-center distance (pitch) between the tips of adjacent convex portions 16a in the surface direction (length direction L in FIG. 2) is preferably 2 mm or less, and more preferably 1 mm or less.
図2に示すように凸部16aが複数存在している場合、複数の凸部16aは、面方向に隣り合う凸部16aの先端の中心間距離が全体にわたって一定となるように存在していてもよいし、面方向に隣り合う凸部16aの先端の中心間距離が少なくとも一部で一定とならないように存在していてもよい。 When multiple protrusions 16a are present as shown in FIG. 2, the multiple protrusions 16a may be present such that the center-to-center distance between the tips of adjacent protrusions 16a in the surface direction is constant throughout, or may be present such that the center-to-center distance between the tips of adjacent protrusions 16a in the surface direction is not constant at least in part.
面方向(図2では、長さ方向L)に隣り合う凹部17aの底端の中心間距離(ピッチ)は、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下である。 The center-to-center distance (pitch) between the bottom ends of adjacent recesses 17a in the surface direction (length direction L in FIG. 2) is preferably 2 mm or less, and more preferably 1 mm or less.
図2に示すように凹部17aが複数存在している場合、複数の凹部17aは、面方向に隣り合う凹部17aの底端の中心間距離が全体にわたって一定となるように存在していてもよいし、面方向に隣り合う凹部17aの底端の中心間距離が少なくとも一部で一定とならないように存在していてもよい。 When multiple recesses 17a are present as shown in FIG. 2, the multiple recesses 17a may be present such that the center-to-center distance between the bottom ends of adjacent recesses 17a in the surface direction is constant throughout, or the center-to-center distance between the bottom ends of adjacent recesses 17a in the surface direction is not constant at least in part.
蛇腹面15aは、第1内面10aの少なくとも一部に存在していればよい。つまり、蛇腹面15aは、第1内面10aの全体に存在していてもよいし、第1内面10aの一部に存在していてもよい。蛇腹面15aが第1内面10aの一部に存在する場合、蛇腹面15aは、第1内面10aの外縁部を除いた領域に存在することが好ましい。 The bellows surface 15a may be present on at least a portion of the first inner surface 10a. In other words, the bellows surface 15a may be present on the entire first inner surface 10a, or may be present on only a portion of the first inner surface 10a. When the bellows surface 15a is present on only a portion of the first inner surface 10a, it is preferable that the bellows surface 15a is present in an area excluding the outer edge of the first inner surface 10a.
第2シート12は、例えば、厚み方向Tの寸法が一定の平板状であってもよいし、外縁部が外縁部以外の部分よりも厚み方向Tの寸法が大きい形状であってもよい。あるいは、第2シート12は、厚み方向Tの寸法が一定で、かつ、外縁部に対して外縁部以外の部分が外側に凸の形状であってもよい。この場合、筐体10の外縁部に凹みが設けられることになる。このような筐体10の外縁部の凹みは、熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー1A)を搭載する際に利用可能である。また、筐体10の外縁部の凹みには、他の部品を配置できる。 The second sheet 12 may be, for example, a flat plate with a constant dimension in the thickness direction T, or may have a shape in which the outer edge has a larger dimension in the thickness direction T than the rest of the outer edge. Alternatively, the second sheet 12 may have a constant dimension in the thickness direction T, and the rest of the sheet may have a shape that is convex outward relative to the outer edge. In this case, a recess is provided in the outer edge of the housing 10. Such a recess in the outer edge of the housing 10 can be used when mounting a heat diffusion device (e.g., vapor chamber 1A). Other components can also be placed in the recess in the outer edge of the housing 10.
筐体10には、内部空間が設けられている。より具体的には、筐体10には、第1内面10a及び第2内面10bで囲まれた内部空間が設けられている。 The housing 10 has an internal space. More specifically, the housing 10 has an internal space surrounded by a first inner surface 10a and a second inner surface 10b.
筐体10は、蒸発部を内部空間に有していることが好ましい。 It is preferable that the housing 10 has an evaporation section in its internal space.
蒸発部は、後述する液相の作動媒体20を蒸発させて、気相の作動媒体20に変化させる部分である。より具体的には、蒸発部は、筐体10の内部空間のうち、図1に示す熱源HSの近傍部分であって、熱源HSによって加熱される部分に該当する。 The evaporation section is a section that evaporates the liquid-phase working medium 20 described below and changes it into a gas-phase working medium 20. More specifically, the evaporation section is a portion of the internal space of the housing 10 that is adjacent to the heat source HS shown in FIG. 1 and corresponds to a portion that is heated by the heat source HS.
蒸発部の数は、熱源HSの数に応じて、1つのみであってもよいし、複数であってもよい。つまり、筐体10の外面には、熱源HSが、1つのみ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。 The number of evaporation sections may be one or more depending on the number of heat sources HS. In other words, the outer surface of the housing 10 may be provided with one or more heat sources HS.
熱源が設けられる面が蛇腹構造を有していると、熱源と熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー)との接触面積が小さくなるため、熱抵抗が大きくなる。また、熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー)では、熱源との接触位置に制約が無いことが特徴の1つであるため、熱源が設けられる面が蛇腹構造を有している構成は好ましくない。 If the surface on which the heat source is provided has a bellows structure, the contact area between the heat source and the heat diffusion device (e.g., vapor chamber) will be small, resulting in high thermal resistance. In addition, one of the features of a heat diffusion device (e.g., vapor chamber) is that there are no restrictions on the contact position with the heat source, so a configuration in which the surface on which the heat source is provided has a bellows structure is not preferable.
以上のことから、蛇腹構造が設けられた第1シート11に対しては、第1シート11の内面に相対する外面、すなわち、第1内面10aに相対する外面に、熱源HSが設けられていないことが好ましい。 For the above reasons, it is preferable that the heat source HS is not provided on the outer surface opposite the inner surface of the first sheet 11 having the bellows structure, i.e., the outer surface opposite the first inner surface 10a.
一方、熱源HSは、第2シート12の内面に相対する外面、すなわち、第2内面10bに相対する外面に設けられていることが好ましい。この場合、第2シート12には、蛇腹構造が設けられていないことが好ましい。つまり、第2内面10bは、蛇腹構造を有する蛇腹面を含んでいないことが好ましい。 On the other hand, the heat source HS is preferably provided on the outer surface opposite the inner surface of the second sheet 12, i.e., the outer surface opposite the second inner surface 10b. In this case, it is preferable that the second sheet 12 does not have a bellows structure. In other words, it is preferable that the second inner surface 10b does not include a bellows surface having a bellows structure.
図2に示すように、作動媒体20は、筐体10の内部空間に封入されている。 As shown in FIG. 2, the working medium 20 is sealed in the internal space of the housing 10.
作動媒体20は、筐体10内の環境下において気-液の相変化を生じ得るものであれば、特に限定されない。作動媒体20としては、例えば、水、アルコール類、代替フロン等が挙げられる。作動媒体20は、水性化合物であることが好ましく、中でも、水であることが特に好ましい。 The working medium 20 is not particularly limited as long as it can undergo a gas-liquid phase change in the environment inside the housing 10. Examples of the working medium 20 include water, alcohols, and alternative fluorocarbons. The working medium 20 is preferably an aqueous compound, and among these, water is particularly preferred.
図2に示すように、ウィック30は、筐体10の内部空間で第1内面10aから離れた位置に設けられている。 As shown in FIG. 2, the wick 30 is provided in the internal space of the housing 10 at a position away from the first inner surface 10a.
ウィック30と第1内面10aとの間の空間は、気相の作動媒体20を主として含む蒸気流路として機能する。ここで、蒸気流路は、気相の作動媒体20が主として存在すると言える領域であれば、液相の作動媒体20を含んでいてもよい。 The space between the wick 30 and the first inner surface 10a functions as a vapor flow path that mainly contains the gas phase working medium 20. Here, the vapor flow path may contain the liquid phase working medium 20 as long as it is an area where the gas phase working medium 20 is mainly present.
図2に示すように、ウィック30は、筐体10の内部空間で第2内面10bに接する位置に設けられていてもよい。この場合、ウィック30は、第2内面10bに接合されていることが好ましい。ウィック30と第2内面10bとの接合方法としては、例えば、拡散接合、超音波接合、スポット溶接等が挙げられる。 As shown in FIG. 2, the wick 30 may be provided in the internal space of the housing 10 at a position where it contacts the second inner surface 10b. In this case, it is preferable that the wick 30 is bonded to the second inner surface 10b. Examples of methods for bonding the wick 30 to the second inner surface 10b include diffusion bonding, ultrasonic bonding, spot welding, etc.
ウィック30は、筐体10の内部空間で第2内面10bから離れた位置に設けられていてもよい。この場合、ウィック30と第2内面10bとの間には、液相の作動媒体20の液体流路として機能するマイクロチャネルが設けられていてもよい。マイクロチャネルは、第2内面10bに設けられ、かつ、ウィック30に接していることが好ましい。 The wick 30 may be provided at a position away from the second inner surface 10b in the internal space of the housing 10. In this case, a microchannel that functions as a liquid flow path for the liquid phase working medium 20 may be provided between the wick 30 and the second inner surface 10b. It is preferable that the microchannel is provided on the second inner surface 10b and is in contact with the wick 30.
ウィック30は、毛細管力により液相の作動媒体20を移動させることができる毛細管構造を有している。 The wick 30 has a capillary structure that can move the liquid phase working medium 20 by capillary force.
ウィック30の毛細管構造としては、従来の熱拡散デバイス(例えば、ベーパーチャンバー)で用いられる公知の構造であってもよい。このような毛細管構造としては、細孔、溝、突起等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。 The capillary structure of the wick 30 may be a known structure used in conventional heat diffusion devices (e.g., vapor chambers). Such capillary structures include microstructures having irregularities such as pores, grooves, and protrusions, such as porous structures, fibrous structures, groove structures, and mesh structures.
ウィック30は、液相の作動媒体20を毛細管力により吸い上げて輸送する液輸送部として機能する。 The wick 30 functions as a liquid transport section that sucks up and transports the liquid phase working medium 20 by capillary force.
図2に示す例では、ウィック30が、液相の作動媒体20を主として含む液体流路として機能する。ここで、液体流路は、液相の作動媒体20が主として存在すると言える領域であれば、気相の作動媒体20を含んでいてもよい。 In the example shown in FIG. 2, the wick 30 functions as a liquid flow path that mainly contains the liquid phase working medium 20. Here, the liquid flow path may contain the gas phase working medium 20 as long as it is an area where the liquid phase working medium 20 is mainly present.
ウィック30は、面状であることが好ましい。 It is preferable that the wick 30 be planar.
ウィック30は、多孔質体で構成されることが好ましい。 It is preferable that the wick 30 be made of a porous material.
多孔質体としては、例えば、焼結体、不織布、メッシュ、エッチング多孔板、繊維束等が挙げられる。 Examples of porous bodies include sintered bodies, nonwoven fabrics, meshes, etched porous plates, fiber bundles, etc.
焼結体としては、例えば、金属多孔質焼結体、セラミックス多孔質焼結体等が挙げられる。中でも、金属多孔質焼結体が好ましく、銅又はニッケルの多孔質焼結体がより好ましい。 Examples of sintered bodies include porous metal sintered bodies and porous ceramic sintered bodies. Among these, porous metal sintered bodies are preferred, and porous copper or nickel sintered bodies are more preferred.
不織布としては、例えば、金属不織布等が挙げられる。ウィック30は、不織布で構成される場合、安価に作製可能である。 Examples of nonwoven fabrics include metal nonwoven fabrics. When the wick 30 is made of nonwoven fabric, it can be produced inexpensively.
メッシュとしては、例えば、金属メッシュ、樹脂メッシュ、表面コートされたこれらのメッシュ等が挙げられる。中でも、銅メッシュ、ステンレス(SUS)メッシュ、又は、ポリエステルメッシュが好ましい。ウィック30は、メッシュで構成される場合、安価に作製可能である。 Examples of the mesh include metal mesh, resin mesh, and surface-coated versions of these meshes. Among these, copper mesh, stainless steel (SUS) mesh, and polyester mesh are preferred. When the wick 30 is made of mesh, it can be produced inexpensively.
エッチング多孔板は、例えば、平板状の金属板をエッチング加工することにより作製される。ウィック30は、このように作製されたエッチング多孔板で構成される場合、平坦性に優れたものとなる。 The etched porous plate is produced, for example, by etching a flat metal plate. When the wick 30 is made of an etched porous plate produced in this manner, it has excellent flatness.
繊維束は、例えば、複数の繊維を線状に束ねることにより作製される。繊維束は、液相の作動媒体20を毛細管力により吸い上げて保持する液保持部として機能しつつ、吸い上げた液相の作動媒体20を輸送する液輸送部としても機能する。 The fiber bundle is produced, for example, by bundling multiple fibers into a linear shape. The fiber bundle functions as a liquid holding section that sucks up and holds the liquid phase working medium 20 by capillary force, and also functions as a liquid transport section that transports the sucked up liquid phase working medium 20.
ウィック30は、繊維束で構成される場合、編み込み状の繊維束で構成されることが好ましい。複数の繊維が編み込まれた編み込み状の繊維束では、表面に凹凸が存在しやすくなるため、ウィック30が編み込み状の繊維束で構成される場合、液相の作動媒体20が輸送されやすくなる。 When the wick 30 is made of a fiber bundle, it is preferable that the wick 30 is made of a braided fiber bundle. A braided fiber bundle in which multiple fibers are woven is likely to have uneven surfaces, so when the wick 30 is made of a braided fiber bundle, the liquid phase working medium 20 is more easily transported.
繊維束を構成する繊維としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属線、カーボン繊維、ガラス繊維等の非金属線等が挙げられる。中でも、金属線は、熱伝導率が高いことから好ましい。例えば、直径が0.03mm程度の銅線を200本程度束ねることにより、繊維束とすることができる。 Examples of fibers that make up the fiber bundle include metal wires such as copper, aluminum, and stainless steel, and non-metallic wires such as carbon fiber and glass fiber. Among these, metal wires are preferred because of their high thermal conductivity. For example, a fiber bundle can be made by bundling about 200 copper wires with a diameter of about 0.03 mm.
ウィック30の厚み方向Tの寸法は、好ましくは2μm以上、200μm以下、より好ましくは5μm以上、100μm以下、更に好ましくは10μm以上、40μm以下である。 The dimension of the wick 30 in the thickness direction T is preferably 2 μm or more and 200 μm or less, more preferably 5 μm or more and 100 μm or less, and even more preferably 10 μm or more and 40 μm or less.
ウィック30の厚み方向Tの寸法は、厚み方向Tの最大寸法として定められる。 The dimension of the wick 30 in the thickness direction T is defined as the maximum dimension in the thickness direction T.
ウィック30の厚み方向Tの寸法は、全体にわたって同じであってもよいし、一部で異なっていてもよい。 The dimension of the wick 30 in the thickness direction T may be the same throughout or may differ in some areas.
図2に示すように、支柱40aは、第2内面10bに設けられている。 As shown in FIG. 2, the support 40a is provided on the second inner surface 10b.
図2に示す例では、支柱40aが、第2内面10bから第1内面10aに向かって厚み方向Tに突出するように設けられている。 In the example shown in FIG. 2, the support 40a is provided so as to protrude in the thickness direction T from the second inner surface 10b toward the first inner surface 10a.
支柱40aは、第2内面10bと一体化していてもよい。つまり、支柱40aは、第2内面10b、ここでは、第2シート12の内面から延びた部分で構成されていてもよい。この場合、支柱40aは、例えば、第2内面10b、ここでは、第2シート12の内面に対して、エッチング加工、プレス加工等を行うことにより形成される。 The support 40a may be integrated with the second inner surface 10b. In other words, the support 40a may be formed by a portion extending from the second inner surface 10b, here the inner surface of the second sheet 12. In this case, the support 40a is formed, for example, by performing etching, pressing, or the like on the second inner surface 10b, here the inner surface of the second sheet 12.
本明細書中、2つの要素が一体化しているとは、要素間に界面が存在しない状態を意味し、例えば、要素間の境界を判別できない状態を意味する。 In this specification, two elements being integrated means that there is no interface between the elements, for example, the boundary between the elements cannot be distinguished.
支柱40aは、第2内面10bに接合されていてもよい。この場合、支柱40aは、例えば、柱状の部材が、溶接、拡散接合等の接合方法により、第2内面10b、ここでは、第2シート12の内面に接合されることにより形成される。 The pillars 40a may be joined to the second inner surface 10b. In this case, the pillars 40a are formed by joining, for example, a columnar member to the second inner surface 10b, in this case the inner surface of the second sheet 12, by a joining method such as welding or diffusion bonding.
なお、部品点数の増加による組み立ての複雑化及びコストの増加を抑える観点からは、上述した支柱40aの態様のうち、支柱40aが第2内面10bと一体化している態様が好ましい。 In addition, from the viewpoint of preventing the complexity of assembly and the increase in costs due to an increase in the number of parts, among the above-mentioned configurations of the support 40a, the configuration in which the support 40a is integrated with the second inner surface 10b is preferable.
図2に示すように、支柱40aは、ウィック30を厚み方向Tに貫通して第1内面10aに達している。 As shown in FIG. 2, the support 40a penetrates the wick 30 in the thickness direction T and reaches the first inner surface 10a.
第2内面10bに設けられた支柱40aが第1内面10aに達していることにより、第1内面10a及び第2内面10bが支柱40aによって支持されるため、筐体10が支柱40aによって内部空間側から支持される。そのため、筐体10に外部からの圧力が加わっても、ウィック30と第1内面10aとの間の蒸気流路が潰れにくくなり、蒸気流路が確保される。その結果、蒸気流路による気相の作動媒体20の透過率が確保される。 Since the support pillars 40a provided on the second inner surface 10b reach the first inner surface 10a, the first inner surface 10a and the second inner surface 10b are supported by the support pillars 40a, and the housing 10 is supported from the internal space side by the support pillars 40a. Therefore, even if external pressure is applied to the housing 10, the vapor flow path between the wick 30 and the first inner surface 10a is not easily crushed, and the vapor flow path is secured. As a result, the permeability of the gas-phase working medium 20 through the vapor flow path is secured.
支柱40aがウィック30を厚み方向Tに貫通する構成を実現する方法としては、例えば、厚み方向Tに貫通する貫通孔をウィック30に予め設けた上でその貫通孔に支柱40aを挿入する方法、支柱40aを厚み方向Tでウィック30に突き刺す方法等が挙げられる。 Methods for realizing a configuration in which the support 40a penetrates the wick 30 in the thickness direction T include, for example, a method in which a through hole penetrating the wick 30 in the thickness direction T is provided in advance, and then the support 40a is inserted into the through hole, or a method in which the support 40a is inserted into the wick 30 in the thickness direction T.
本実施形態では、図2に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aのうち、少なくとも1つの支柱40aが、ウィック30を厚み方向Tに貫通して第1内面10aに達していればよい。つまり、本実施形態では、複数の支柱40aのうち、すべての支柱40aがウィック30を厚み方向Tに貫通して第1内面10aに達していてもよいし、一部の支柱40aがウィック30を厚み方向Tに貫通して第1内面10aに達していてもよい。 In this embodiment, when multiple pillars 40a are provided as shown in FIG. 2, at least one of the multiple pillars 40a may penetrate the wick 30 in the thickness direction T and reach the first inner surface 10a. In other words, in this embodiment, all of the multiple pillars 40a may penetrate the wick 30 in the thickness direction T and reach the first inner surface 10a, or some of the pillars 40a may penetrate the wick 30 in the thickness direction T and reach the first inner surface 10a.
本実施形態では、複数の支柱40aのうち、一部の支柱40aがウィック30を厚み方向Tに貫通して第1内面10aに達している場合、残りの支柱40aは、ウィック30を厚み方向Tに貫通していない支柱を含んでいてもよいし、ウィック30を厚み方向Tに貫通しているものの第1内面10aに達していない支柱を含んでいてもよい。 In this embodiment, if some of the multiple pillars 40a penetrate the wick 30 in the thickness direction T and reach the first inner surface 10a, the remaining pillars 40a may include pillars that do not penetrate the wick 30 in the thickness direction T, or may include pillars that penetrate the wick 30 in the thickness direction T but do not reach the first inner surface 10a.
図2に示すように、支柱40aは、蛇腹面15aに接している。 As shown in FIG. 2, the support 40a contacts the bellows surface 15a.
支柱40aが蛇腹面15aに接していることにより、筐体10が支柱40aによって内部空間側から支持される。そのため、筐体10に外部からの圧力が加わっても、ウィック30と第1内面10aとの間の蒸気流路が充分に潰れにくくなる。その結果、蒸気流路による気相の作動媒体20の透過率が充分に確保される。 Since the support 40a is in contact with the bellows surface 15a, the housing 10 is supported from the internal space side by the support 40a. Therefore, even if external pressure is applied to the housing 10, the vapor flow path between the wick 30 and the first inner surface 10a is not easily crushed. As a result, the vapor flow path ensures sufficient permeability of the gas-phase working medium 20.
支柱40aは、蛇腹面15aに対して、凸部16aの先端に接していてもよいし、凸部16aの先端以外の部分に接していてもよい。 The support 40a may contact the tip of the convex portion 16a with respect to the bellows surface 15a, or may contact a portion other than the tip of the convex portion 16a.
蛇腹面15aには、支柱40aの先端が接していてもよいし、支柱40aの先端以外の部分が接していてもよい。 The tip of the support 40a may contact the bellows surface 15a, or a portion of the support 40a other than the tip may contact the bellows surface 15a.
図2に示すように、支柱40aは、蛇腹面15aに固定されていない。 As shown in FIG. 2, the support 40a is not fixed to the bellows surface 15a.
本明細書中、支柱が蛇腹面に固定されていないとは、支柱が蛇腹面と一体化していない態様であって、支柱が蛇腹面に接合等の方法で固定されていない態様を意味する。 In this specification, the phrase "the support pillars are not fixed to the bellows surface" means that the support pillars are not integrated with the bellows surface, and are not fixed to the bellows surface by any method such as joining.
本実施形態では、図2に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aのうち、少なくとも1つの支柱40aが、蛇腹面15aに接し、かつ、蛇腹面15aに固定されていなければよい。つまり、本実施形態では、複数の支柱40aのうち、すべての支柱40aが蛇腹面15aに接し、かつ、蛇腹面15aに固定されていなくてもよいし、一部の支柱40aが蛇腹面15aに接し、かつ、蛇腹面15aに固定されていなくてもよい。 In this embodiment, when multiple support columns 40a are provided as shown in FIG. 2, at least one of the multiple support columns 40a may be in contact with the bellows surface 15a and not fixed to the bellows surface 15a. In other words, in this embodiment, all of the multiple support columns 40a may be in contact with the bellows surface 15a and not fixed to the bellows surface 15a, or some of the support columns 40a may be in contact with the bellows surface 15a and not fixed to the bellows surface 15a.
本実施形態では、複数の支柱40aのうち、一部の支柱40aが蛇腹面15aに接し、かつ、蛇腹面15aに固定されていない場合、残りの支柱40aは、蛇腹面15aに接していなくてもよい。 In this embodiment, if some of the multiple pillars 40a are in contact with the bellows surface 15a and are not fixed to the bellows surface 15a, the remaining pillars 40a do not need to be in contact with the bellows surface 15a.
以上のように、ベーパーチャンバー1Aでは、支柱40aが蛇腹面15aに接しているものの蛇腹面15aに固定されていないことにより、蛇腹面15aの蛇腹構造が伸縮しても、支柱40a及び蛇腹面15aが互いに位置関係を変えることが可能となるため、支柱40aによって蛇腹面15aの蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されない。 As described above, in the vapor chamber 1A, the support pillars 40a are in contact with the bellows surface 15a but are not fixed to the bellows surface 15a. This allows the support pillars 40a and the bellows surface 15a to change their relative positions even if the bellows structure of the bellows surface 15a expands and contracts, so the expansion and contraction movement of the bellows structure of the bellows surface 15a is not hindered by the support pillars 40a.
したがって、ベーパーチャンバー1Aによれば、筐体10を内部空間側から支持する支柱40aによって蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されない熱拡散デバイスを実現できる。そのため、ベーパーチャンバー1Aは、支柱40aが設けられていても、蛇腹構造の伸縮を利用することで自由自在に変形可能となる。 Therefore, the vapor chamber 1A can realize a heat diffusion device in which the expansion and contraction movement of the bellows structure is not hindered by the support pillars 40a that support the housing 10 from the internal space side. Therefore, even if the support pillars 40a are provided, the vapor chamber 1A can be freely deformed by utilizing the expansion and contraction of the bellows structure.
更に、ベーパーチャンバー1Aでは、支柱40aがウィック30を厚み方向Tに貫通するように第2内面10bに設けられているため、支柱40aを、その設置が困難な蛇腹面15a及びウィック30に設ける必要がない。したがって、例えば、ベーパーチャンバー1Aを薄型化しようとする際に、蛇腹構造の厚みを抑えつつその伸縮性を確保するために、蛇腹面15aを、高さ及びピッチが小さいといった細かい蛇腹構造にしても、支柱40aを蛇腹面15aに設けるという困難を回避できる。また、ベーパーチャンバー1Aでは、支柱40aをウィック30に設ける必要がないため、ウィック30として、ベーパーチャンバー1Aの熱輸送能力に大きく影響しない適切な仕様(例えば、孔径、気孔率等)を有しつつ支柱40aを設けることが可能な部材を選択するという困難を回避できる。 Furthermore, in the vapor chamber 1A, the support 40a is provided on the second inner surface 10b so as to penetrate the wick 30 in the thickness direction T, so there is no need to provide the support 40a on the bellows surface 15a and the wick 30, where it is difficult to provide the support. Therefore, for example, when trying to make the vapor chamber 1A thinner, in order to ensure the elasticity of the bellows structure while suppressing the thickness of the bellows structure, even if the bellows surface 15a has a fine bellows structure with a small height and pitch, the difficulty of providing the support 40a on the bellows surface 15a can be avoided. In addition, in the vapor chamber 1A, since there is no need to provide the support 40a on the wick 30, the difficulty of selecting a material for the wick 30 that has appropriate specifications (e.g., pore size, porosity, etc.) that do not significantly affect the heat transport capacity of the vapor chamber 1A and can provide the support 40a can be avoided.
図3は、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスを構成するウィック及び支柱の配置領域の一部を厚み方向から見た状態の一例を示す平面模式図である。 Figure 3 is a schematic plan view showing an example of a portion of the arrangement area of the wick and support pillars constituting the heat diffusion device of embodiment 1 of the present invention, as viewed from the thickness direction.
図3に示す例では、支柱40aが複数設けられている。 In the example shown in Figure 3, multiple support pillars 40a are provided.
図3に示すように厚み方向Tから見たとき、複数の支柱40aは、格子状(マトリックス状)に並んでいてもよいし、千鳥状に並んでいてもよいし、これら以外の配列で並んでいてもよい。 When viewed from the thickness direction T as shown in FIG. 3, the multiple supports 40a may be arranged in a lattice (matrix), a staggered pattern, or any other arrangement.
図3に示すように厚み方向Tから見たとき、複数の支柱40aは、面方向に隣り合う支柱40aの中心間距離(ピッチ)が全体にわたって一定となるように均等に設けられていてもよいし、面方向に隣り合う支柱40aの中心間距離が少なくとも一部で一定とならないように不均等に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 3, when viewed from the thickness direction T, the multiple pillars 40a may be evenly spaced so that the center-to-center distance (pitch) of adjacent pillars 40a in the surface direction is constant throughout, or may be unevenly spaced so that the center-to-center distance of adjacent pillars 40a in the surface direction is not constant at least in part.
図3に示すように厚み方向Tから見たとき、複数の支柱40aは、第2内面10bの全体に設けられていてもよいし、第2内面10bの一部に設けられていてもよい。 When viewed from the thickness direction T as shown in FIG. 3, the multiple support columns 40a may be provided on the entire second inner surface 10b, or may be provided on only a portion of the second inner surface 10b.
支柱40aの構成材料としては、例えば、金属、樹脂、セラミックス、これらの複数種以上の混合物又は積層物等が挙げられる。 Examples of materials that make up the support 40a include metal, resin, ceramics, and mixtures or laminates of two or more of these materials.
支柱40aの構成材料は、筐体10の構成材料、ここでは、支柱40aが設けられる第2シート12の構成材料と同じであることが好ましいが、第2シート12の構成材料と異なっていてもよい。 The material of the support 40a is preferably the same as the material of the housing 10, in this case the material of the second sheet 12 on which the support 40a is provided, but may be different from the material of the second sheet 12.
図2及び図3に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aの構成材料は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。 When multiple supports 40a are provided as shown in Figures 2 and 3, the constituent materials of the multiple supports 40a may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
支柱40aは、単層からなっていてもよいし、複数層からなっていてもよい。 The support 40a may be made of a single layer or multiple layers.
厚み方向Tから見たときの支柱40aの平面形状としては、例えば、三角形、矩形等の多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状等が挙げられる。 The planar shape of the support 40a when viewed from the thickness direction T can be, for example, a polygon such as a triangle or a rectangle, a circle, an ellipse, or a combination of these.
図2及び図3に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aの平面形状は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。 When multiple pillars 40a are provided as shown in Figures 2 and 3, the planar shapes of the multiple pillars 40a may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
面方向から見たときの支柱40aの断面形状としては、例えば、矩形等の多角形等が挙げられる。支柱40aの断面形状は、面方向の寸法が第2内面10b側から第1内面10a側まで一定である形状であってもよいし、面方向の寸法が第2内面10b側から第1内面10a側に向かうにつれて小さくなるテーパー状であってもよい。 The cross-sectional shape of the support 40a when viewed from the surface direction can be, for example, a polygon such as a rectangle. The cross-sectional shape of the support 40a can be a shape in which the dimension in the surface direction is constant from the second inner surface 10b side to the first inner surface 10a side, or a tapered shape in which the dimension in the surface direction decreases from the second inner surface 10b side to the first inner surface 10a side.
図2及び図3に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aの断面形状は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。 When multiple pillars 40a are provided as shown in Figures 2 and 3, the cross-sectional shapes of the multiple pillars 40a may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
支柱40aの面方向の寸法(例えば、図2及び図3では、長さ方向Lの寸法)は、支柱40aにおける厚み方向Tの端部での面方向に沿う断面の円相当径に換算して、例えば、100μm以上、2000μm以下であり、好ましくは300μm以上、1000μm以下である。支柱40aの面方向の寸法が大きくなると、筐体10に外部からの圧力が加わっても、ウィック30と第1内面10aとの間の蒸気流路が潰れにくくなる。支柱40aの面方向の寸法が小さくなると、ウィック30と第1内面10aとの間の蒸気流路が広く確保されやすくなる。 The dimension of the support 40a in the planar direction (e.g., the dimension in the length direction L in Figs. 2 and 3), converted into the circle-equivalent diameter of the cross section along the planar direction at the end of the support 40a in the thickness direction T, is, for example, 100 μm or more and 2000 μm or less, and preferably 300 μm or more and 1000 μm or less. When the planar dimension of the support 40a is large, the vapor flow path between the wick 30 and the first inner surface 10a is less likely to collapse even if external pressure is applied to the housing 10. When the planar dimension of the support 40a is small, it is easier to ensure a wide vapor flow path between the wick 30 and the first inner surface 10a.
図2及び図3に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aの面方向の寸法は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。 When multiple pillars 40a are provided as shown in Figures 2 and 3, the dimensions of the multiple pillars 40a in the planar direction may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
図2及び図3に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aの厚み方向Tの寸法は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。 When multiple pillars 40a are provided as shown in Figures 2 and 3, the dimensions of the multiple pillars 40a in the thickness direction T may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
支柱40aの寸法、形状、個数、配置等は、実際の製品において、図2及び図3に示す例と異なっていてもよい。 The dimensions, shape, number, arrangement, etc. of the support pillars 40a may differ from the examples shown in Figures 2 and 3 in the actual product.
ベーパーチャンバー1Aは、以下のようにして作動する。 The vapor chamber 1A operates as follows:
ベーパーチャンバー1Aにおいて、液相の作動媒体20は、蒸発部(熱源HS)近傍の領域に存在するウィック30(液体流路)において、熱源HSからの熱を吸収することで蒸発し、気相の作動媒体20に変化する。そして、蒸発部で発生した気相の作動媒体20は、ウィック30と第1内面10aとの間の蒸気流路を通って、蒸発部から離れた領域、例えば、蒸気流路の長さ方向Lにおける蒸発部と反対側の端部周辺に移動し、そこで冷却されて液相の作動媒体20に変化する。以下では、気相の作動媒体20が凝縮して液相の作動媒体20に変化する部分を、凝縮部と言う。凝縮部は、蒸発部から離れた領域、例えば、筐体10の内部空間の長さ方向Lにおける蒸発部と反対側の端部周辺に位置しやすい。そして、凝縮部で発生した液相の作動媒体20は、ウィック30に回収された後、蒸発部に輸送される。 In the vapor chamber 1A, the liquid phase working medium 20 evaporates by absorbing heat from the heat source HS in the wick 30 (liquid flow path) present in the region near the evaporation section (heat source HS), and changes into the gas phase working medium 20. The gas phase working medium 20 generated in the evaporation section moves through the vapor flow path between the wick 30 and the first inner surface 10a to a region away from the evaporation section, for example, around the end opposite the evaporation section in the length direction L of the vapor flow path, where it is cooled and changes into the liquid phase working medium 20. Hereinafter, the part where the gas phase working medium 20 condenses and changes into the liquid phase working medium 20 is referred to as the condensation section. The condensation section is likely to be located in a region away from the evaporation section, for example, around the end opposite the evaporation section in the length direction L of the internal space of the housing 10. The liquid phase working medium 20 generated in the condensation section is collected by the wick 30 and then transported to the evaporation section.
ベーパーチャンバー1Aでは、以上の過程が繰り返されることにより、作動媒体20が気-液の相変化を生じつつ循環する。この際、熱源HSからの熱は、蒸発部において液相の作動媒体20を気相の作動媒体20に変化させる蒸発潜熱として吸収された後、凝縮部(例えば、蒸発部から離れた領域)において気相の作動媒体20を液相の作動媒体20に変化させる凝縮潜熱として放出される。このようにして、ベーパーチャンバー1Aは、外部動力を必要とすることなく自立的に作動し、更には、作動媒体20の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用することにより、熱源HSからの熱を二次元的に高速で拡散できる。 In the vapor chamber 1A, the above process is repeated, causing the working medium 20 to circulate while undergoing a phase change between gas and liquid. At this time, heat from the heat source HS is absorbed as latent heat of evaporation that changes the liquid phase working medium 20 to the gas phase working medium 20 in the evaporation section, and is then released as latent heat of condensation that changes the gas phase working medium 20 to the liquid phase working medium 20 in the condensation section (e.g., an area away from the evaporation section). In this way, the vapor chamber 1A operates independently without requiring external power, and furthermore, by utilizing the latent heat of evaporation and latent heat of condensation of the working medium 20, the heat from the heat source HS can be diffused two-dimensionally at high speed.
ベーパーチャンバー1Aでは、液相の作動媒体20の蒸発を促進するために、筐体10の内部空間が減圧されることがある。この場合、筐体10は、大気圧によって内部空間が潰される向きに圧力を受ける。特に、ベーパーチャンバー1Aを薄型化しようとする際には、第1シート11及び第2シート12の厚みを小さくすることが求められるため、筐体10が上述した圧力を受けることにより、筐体10の内部空間が尚更潰れやすくなる。これに対して、ベーパーチャンバー1Aでは、筐体10を内部空間側から支持する支柱40aが設けられているため、筐体10が上述した圧力を受けても、筐体10の内部空間が潰れにくくなる。更に、上述したように、ベーパーチャンバー1Aでは、筐体10を内部空間側から支持する支柱40aが設けられていても、支柱40aによって蛇腹面15aの蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されない。 In the vapor chamber 1A, the internal space of the housing 10 may be depressurized to promote evaporation of the liquid phase working medium 20. In this case, the housing 10 is subjected to pressure in a direction in which the internal space is crushed by atmospheric pressure. In particular, when attempting to make the vapor chamber 1A thinner, it is required to reduce the thickness of the first sheet 11 and the second sheet 12, so that the internal space of the housing 10 is more likely to be crushed by the above-mentioned pressure being applied to the housing 10. In contrast, in the vapor chamber 1A, since the support 40a that supports the housing 10 from the internal space side is provided, even if the housing 10 is subjected to the above-mentioned pressure, the internal space of the housing 10 is less likely to be crushed. Furthermore, as described above, in the vapor chamber 1A, even if the support 40a that supports the housing 10 from the internal space side is provided, the expansion and contraction movement of the bellows structure of the bellows surface 15a is not hindered by the support 40a.
<実施形態2>
本発明の実施形態2の熱拡散デバイスにおいて、蛇腹面は、先端が支柱に厚み方向で接する凸部を含んでいる。本発明の実施形態2の熱拡散デバイスは、上記の点以外、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスと同様である。
<Embodiment 2>
In the heat spreading device of the second embodiment of the present invention, the bellows surface includes a protrusion whose tip is in contact with the support in the thickness direction. The heat spreading device of the second embodiment of the present invention is similar to the heat spreading device of the first embodiment of the present invention except for the above points.
図4は、本発明の実施形態2の熱拡散デバイスの内部構造の一例を示す断面模式図である。 Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 2 of the present invention.
図4に示すベーパーチャンバー1Bにおいて、蛇腹面15aは、先端が支柱40aに厚み方向Tで接する凸部16aを含んでいる。つまり、ベーパーチャンバー1Bでは、凸部16aの先端に厚み方向Tで接する支柱40aが存在している。 In the vapor chamber 1B shown in FIG. 4, the bellows surface 15a includes a protruding portion 16a whose tip contacts the support 40a in the thickness direction T. In other words, in the vapor chamber 1B, there is a support 40a that contacts the tip of the protruding portion 16a in the thickness direction T.
ベーパーチャンバー1Bでは、支柱40aが凸部16aの先端に厚み方向Tで接していることにより、支柱40aが、蛇腹面15aの蛇腹構造の伸縮の動きを阻害せずに、筐体10を内部空間側から効果的に支持できる。 In the vapor chamber 1B, the support 40a contacts the tip of the protrusion 16a in the thickness direction T, so that the support 40a can effectively support the housing 10 from the internal space side without impeding the expansion and contraction movement of the bellows structure of the bellows surface 15a.
図4に示すように、蛇腹面15aは、先端が支柱40aの先端に厚み方向Tで接する凸部16aを含んでいることが好ましい。この場合、支柱40aが、筐体10を内部空間側からより効果的に支持できる。 As shown in FIG. 4, it is preferable that the bellows surface 15a includes a protrusion 16a whose tip contacts the tip of the support 40a in the thickness direction T. In this case, the support 40a can more effectively support the housing 10 from the internal space side.
一方、支柱40aは、筐体10を内部空間側から支持することでウィック30と第1内面10aとの間の蒸気流路を確保する役割を果たしている反面、蒸気流路中の気相の作動媒体20の流れ、及び、ウィック30中の液相の作動媒体20の流れを阻害することで熱輸送能力を低下させ得る。そのため、熱輸送能力の観点からは、支柱40aの数が多ければ多いほど効果的であるというわけではない。 On the other hand, while the pillars 40a support the housing 10 from the internal space side, thereby ensuring a vapor flow path between the wick 30 and the first inner surface 10a, they can also impede the flow of the gas phase working medium 20 in the vapor flow path and the flow of the liquid phase working medium 20 in the wick 30, thereby reducing the heat transport capacity. Therefore, from the standpoint of heat transport capacity, the more pillars 40a there are, the more effective they are.
以上のことから、本実施形態では、図4に示すように凸部16aが複数存在している場合、少なくとも1つの凸部16aの先端に厚み方向Tで接する位置に、支柱40aが個々に設けられていればよい。本実施形態では、筐体10を内部空間側から効果的に支持する観点から、すべての凸部16aの先端に厚み方向Tで接する位置に、支柱40aが個々に設けられていてもよい。あるいは、本実施形態では、熱輸送能力の低下を抑制する観点から、すべての凸部16aの先端に厚み方向Tで接する位置に、支柱40aが個々に設けられていなくてもよく、より具体的には、一部の凸部16aの先端に厚み方向Tで接する位置に、支柱40aが個々に設けられていなくてもよい。 In view of the above, in this embodiment, when there are multiple protrusions 16a as shown in FIG. 4, it is sufficient that the support pillars 40a are provided individually at positions that contact the tip of at least one of the protrusions 16a in the thickness direction T. In this embodiment, from the viewpoint of effectively supporting the housing 10 from the internal space side, the support pillars 40a may be provided individually at positions that contact the tip of all of the protrusions 16a in the thickness direction T. Alternatively, in this embodiment, from the viewpoint of suppressing a decrease in heat transport capacity, the support pillars 40a may not be provided individually at positions that contact the tip of all of the protrusions 16a in the thickness direction T, and more specifically, the support pillars 40a may not be provided individually at positions that contact the tip of some of the protrusions 16a in the thickness direction T.
また、本実施形態では、図4に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aのうち、少なくとも1つの支柱40aが、各々の凸部16aの先端に厚み方向Tで個々に接していればよい。つまり、本実施形態では、複数の支柱40aのうち、すべての支柱40aが各々の凸部16aの先端に厚み方向Tで個々に接していてもよいし、一部の支柱40aが各々の凸部16aの先端に厚み方向Tで個々に接していてもよい。 In addition, in this embodiment, when multiple pillars 40a are provided as shown in FIG. 4, at least one of the multiple pillars 40a may be in contact with the tip of each of the convex portions 16a in the thickness direction T. In other words, in this embodiment, all of the multiple pillars 40a may be in contact with the tip of each of the convex portions 16a in the thickness direction T, or some of the pillars 40a may be in contact with the tip of each of the convex portions 16a in the thickness direction T.
<実施形態3>
本発明の実施形態3の熱拡散デバイスにおいて、蛇腹面は、先端が平坦である凸部を含んでいる。本発明の実施形態3の熱拡散デバイスは、上記の点以外、本発明の実施形態1及び2の熱拡散デバイスと同様である。
<Embodiment 3>
In the heat spreading device of the third embodiment of the present invention, the bellows surface includes a convex portion having a flat tip. The heat spreading device of the third embodiment of the present invention is similar to the heat spreading devices of the first and second embodiments of the present invention except for the above points.
図5は、本発明の実施形態3の熱拡散デバイスの内部構造の一例を示す断面模式図である。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 3 of the present invention.
図5に示すベーパーチャンバー1Cにおいて、蛇腹面15bは、先端が平坦である凸部16bを含んでいる。 In the vapor chamber 1C shown in FIG. 5, the bellows surface 15b includes a convex portion 16b with a flat tip.
ベーパーチャンバー1Cでは、蛇腹面15bが、先端が平坦である凸部16bを含むことにより、図5に示すように凸部16bの先端に支柱40aが接していると、支柱40aと凸部16bとの接触面積が大きくなるため、筐体10が支柱40aによって内部空間側から安定的に支持される。更に、ベーパーチャンバー1Cでは、支柱40aと凸部16bとの接触面積が大きいために、蛇腹面15bの蛇腹構造が伸縮することで支柱40aと凸部16bとの位置関係が変わっても、支柱40aが凸部16bの先端に接している状態が維持されやすくなり、結果的に、筐体10が支柱40aによって内部空間側から安定的に支持される。 In the vapor chamber 1C, the bellows surface 15b includes a convex portion 16b with a flat tip, and when the support 40a is in contact with the tip of the convex portion 16b as shown in FIG. 5, the contact area between the support 40a and the convex portion 16b is large, so the housing 10 is stably supported from the internal space side by the support 40a. Furthermore, in the vapor chamber 1C, because the contact area between the support 40a and the convex portion 16b is large, even if the positional relationship between the support 40a and the convex portion 16b changes due to the expansion and contraction of the bellows structure of the bellows surface 15b, the state in which the support 40a is in contact with the tip of the convex portion 16b is easily maintained, and as a result, the housing 10 is stably supported from the internal space side by the support 40a.
平坦である凸部16bの先端は、実質的に平坦と言える形状であれば、鏡面のように完全に平坦な形状であってもよいし、粗さを有する形状であってもよい。 The tip of the flat convex portion 16b may be completely flat like a mirror surface, or may have a rough shape, so long as the shape can be considered substantially flat.
本実施形態では、図5に示すように凸部16bが複数存在している場合、複数の凸部16bのうち、少なくとも1つの凸部16bの先端が平坦であればよい。つまり、本実施形態では、複数の凸部16bのうち、すべての凸部16bの先端が平坦であってもよいし、一部の凸部16bの先端が平坦であってもよい。 In this embodiment, when there are multiple convex portions 16b as shown in FIG. 5, it is sufficient that the tip of at least one of the multiple convex portions 16b is flat. In other words, in this embodiment, the tips of all of the multiple convex portions 16b may be flat, or the tips of some of the convex portions 16b may be flat.
蛇腹面15bは、先端が平坦である凹部17bを含んでいる。 The bellows surface 15b includes a recess 17b with a flat tip.
図5に示すように凹部17bが複数存在している場合、複数の凹部17bのうち、少なくとも1つの凹部17bの底端が平坦であってもよい。つまり、複数の凹部17bのうち、すべての凹部17bの底端が平坦であってもよいし、一部の凹部17bの底端が平坦であってもよい。 When there are multiple recesses 17b as shown in FIG. 5, the bottom end of at least one of the multiple recesses 17b may be flat. In other words, the bottom ends of all of the multiple recesses 17b may be flat, or the bottom ends of some of the recesses 17b may be flat.
面方向(図5では、長さ方向L)に隣り合う凸部16b及び凹部17bについて、凸部16bの先端(平坦部)の面方向の寸法と、凹部17bの底端(平坦部)の面方向の寸法とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 For convex portions 16b and concave portions 17b adjacent to each other in the surface direction (length direction L in FIG. 5), the surface dimension of the tip (flat portion) of convex portion 16b and the surface dimension of the bottom end (flat portion) of concave portion 17b may be the same as or different from each other.
面方向に隣り合う凸部16b及び凹部17bについて、凸部16bの先端の面方向の寸法と凹部17bの底端の面方向の寸法とが互いに異なる場合、凸部16bの先端の面方向の寸法は、凹部17bの底端の面方向の寸法よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。 For a convex portion 16b and a concave portion 17b adjacent to each other in the surface direction, if the dimension in the surface direction of the tip of the convex portion 16b is different from the dimension in the surface direction of the bottom end of the concave portion 17b, the dimension in the surface direction of the tip of the convex portion 16b may be smaller or larger than the dimension in the surface direction of the bottom end of the concave portion 17b.
蛇腹面が、先端が平坦である凸部を含む態様は、図5に示す例に限定されない。 The embodiment in which the bellows surface includes a convex portion with a flat tip is not limited to the example shown in FIG. 5.
図6は、本発明の実施形態3の熱拡散デバイスの内部構造の別の一例を示す断面模式図である。 Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 3 of the present invention.
図6に示すベーパーチャンバー1C’において、蛇腹面15cは、先端が平坦である凸部16cを含んでいる。一方、蛇腹面15cにおいて、凹部17cの底端は、平坦ではない。 In the vapor chamber 1C' shown in FIG. 6, the bellows surface 15c includes a convex portion 16c with a flat tip. On the other hand, the bottom end of the concave portion 17c in the bellows surface 15c is not flat.
ベーパーチャンバー1C’における、凸部16cによる作用効果、凸部16cが複数存在している場合の態様、及び、凹部17cが複数存在している場合の態様については、凹部17cの底端が平坦ではないこと以外、上述したベーパーチャンバー1Cと同様である。 In the vapor chamber 1C', the effect of the convex portion 16c, the configuration when there are multiple convex portions 16c, and the configuration when there are multiple concave portions 17c are the same as those of the vapor chamber 1C described above, except that the bottom end of the concave portion 17c is not flat.
<実施形態4>
本発明の実施形態4の熱拡散デバイスでは、厚み方向に垂直な面方向において、ウィックと支柱との間に隙間が設けられている。本発明の実施形態4の熱拡散デバイスは、上記の点以外、本発明の実施形態1~3の熱拡散デバイスと同様である。
<Embodiment 4>
In the heat spreading device of the fourth embodiment of the present invention, a gap is provided between the wick and the support in a plane direction perpendicular to the thickness direction. The heat spreading device of the fourth embodiment of the present invention is similar to the heat spreading devices of the first to third embodiments of the present invention except for the above points.
図7は、本発明の実施形態4の熱拡散デバイスの内部構造の一例を示す断面模式図である。 Figure 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 4 of the present invention.
図7に示すベーパーチャンバー1Dでは、面方向において、ウィック30と支柱40aとの間に隙間50が設けられている。 In the vapor chamber 1D shown in FIG. 7, a gap 50 is provided between the wick 30 and the support 40a in the planar direction.
ベーパーチャンバー1Dでは、蛇腹面15aの蛇腹構造が伸縮すると、面方向におけるウィック30と支柱40aとの位置関係が変わる。ベーパーチャンバー1Dでは、面方向においてウィック30と支柱40aとの間に隙間50が設けられていることにより、面方向におけるウィック30と支柱40aとの位置関係の変化が隙間50で吸収されるため、ウィック30及び支柱40aに負荷が及ぶことが抑制される。 In the vapor chamber 1D, when the bellows structure of the bellows surface 15a expands and contracts, the positional relationship between the wick 30 and the support 40a in the surface direction changes. In the vapor chamber 1D, a gap 50 is provided between the wick 30 and the support 40a in the surface direction, and the change in the positional relationship between the wick 30 and the support 40a in the surface direction is absorbed by the gap 50, thereby suppressing the load on the wick 30 and the support 40a.
本実施形態では、図7に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aのうち、少なくとも1つの支柱40aについて、面方向においてウィック30との間に隙間50が設けられていればよい。つまり、本実施形態では、複数の支柱40aのうち、すべての支柱40aについて面方向においてウィック30との間に隙間50が設けられていてもよいし、一部の支柱40aについて面方向においてウィック30との間に隙間50が設けられていてもよい。 In this embodiment, when multiple pillars 40a are provided as shown in FIG. 7, it is sufficient that at least one of the multiple pillars 40a has a gap 50 between it and the wick 30 in the surface direction. In other words, in this embodiment, all of the multiple pillars 40a may have a gap 50 between them and the wick 30 in the surface direction, or some of the pillars 40a may have a gap 50 between them and the wick 30 in the surface direction.
図8は、本発明の実施形態4の熱拡散デバイスを構成するウィック及び支柱の配置領域の一部を厚み方向から見た状態の一例を示す平面模式図である。図9は、本発明の実施形態4の熱拡散デバイスを構成するウィック及び支柱の配置領域の一部を厚み方向から見た状態の別の一例を示す平面模式図である。 Figure 8 is a schematic plan view showing an example of a portion of the arrangement area of the wick and support pillars constituting the heat diffusion device of embodiment 4 of the present invention, as viewed from the thickness direction. Figure 9 is a schematic plan view showing another example of a portion of the arrangement area of the wick and support pillars constituting the heat diffusion device of embodiment 4 of the present invention, as viewed from the thickness direction.
ベーパーチャンバー1Dが変形する際、ウィック30と支柱40aとの位置関係は蛇腹面15aの蛇腹構造の伸縮方向(図7、図8、及び、図9では、長さ方向L)に変化するため、隙間50は、面方向のうちの蛇腹構造の伸縮方向において大きいことが好ましい。 When the vapor chamber 1D deforms, the positional relationship between the wick 30 and the support 40a changes in the direction in which the bellows structure of the bellows surface 15a expands and contracts (length direction L in Figures 7, 8, and 9), so it is preferable that the gap 50 be large in the expansion and contraction direction of the bellows structure in the surface direction.
本明細書中、蛇腹構造の伸縮方向とは、蛇腹構造を構成する凸部及び凹部が並ぶ方向(ここでは、面方向)であって、例えば、シートが山折り及び谷折りされることで構成される蛇腹構造では、厚み方向から見たときに山折り線及び谷折り線に垂直な方向を意味する。 In this specification, the expansion and contraction direction of the bellows structure refers to the direction in which the convex and concave portions that make up the bellows structure are aligned (here, the surface direction). For example, in a bellows structure formed by mountain folds and valley folds of a sheet, this means the direction perpendicular to the mountain fold lines and valley fold lines when viewed from the thickness direction.
図8に示すように、厚み方向Tから見たとき、隙間50は、支柱40aの周囲に均等な大きさで設けられていてもよい。この場合、ウィック30と支柱40aとの位置関係の変化が隙間50で吸収されやすくなるように、隙間50が面方向において全体的に大きくなると、ウィック30の配置領域が減少することで液体流路が小さくなったり、支柱40aの配置領域が減少することで蒸気流路が小さくなったりするため、熱輸送能力が低下するおそれがある。 As shown in FIG. 8, when viewed from the thickness direction T, the gaps 50 may be provided with equal size around the pillars 40a. In this case, if the gaps 50 are made larger overall in the planar direction so that the gaps 50 can easily absorb changes in the positional relationship between the wick 30 and the pillars 40a, the liquid flow path may become smaller due to the reduction in the area where the wick 30 is disposed, or the vapor flow path may become smaller due to the reduction in the area where the pillars 40a are disposed, which may result in a decrease in heat transport capacity.
これに対して、図9に示すように、厚み方向Tから見たとき、隙間50は、面方向のうちの蛇腹構造の伸縮方向(図9では、長さ方向L)において相対的に長くなるように、支柱40aの周囲に不均等な大きさで設けられていることが好ましい。より具体的には、図9に示すように、厚み方向Tから見たとき、隙間50は、面方向のうち、蛇腹構造の伸縮方向(図9では、長さ方向L)で、蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向(図9では、幅方向W)よりも長くなるように、支柱40aの周囲に不均等な大きさで設けられていることが好ましい。つまり、隙間50の内周端と外周端との間の距離は、蛇腹構造の伸縮方向で、蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向よりも長いことが好ましい。この場合、熱輸送能力の低下が抑制されつつ、ウィック30と支柱40aとの位置関係の変化が隙間50で効果的に吸収されやすくなる。 In contrast, as shown in FIG. 9, when viewed from the thickness direction T, the gaps 50 are preferably provided with unequal sizes around the support 40a so that they are relatively long in the expansion and contraction direction of the bellows structure (length direction L in FIG. 9) among the surface directions. More specifically, as shown in FIG. 9, when viewed from the thickness direction T, the gaps 50 are preferably provided with unequal sizes around the support 40a so that they are longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure (length direction L in FIG. 9) among the surface directions than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure (width direction W in FIG. 9). In other words, the distance between the inner peripheral end and the outer peripheral end of the gap 50 is preferably longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure. In this case, the gap 50 is more likely to effectively absorb changes in the positional relationship between the wick 30 and the support 40a while suppressing a decrease in heat transport capacity.
図8及び図9に示すように支柱40aが複数設けられている場合、複数の支柱40aのうち、すべての支柱40aについて隙間50が周囲に均等な大きさで設けられていてもよいし、すべての支柱40aについて隙間50が周囲に不均等な大きさで設けられていてもよい。あるいは、複数の支柱40aのうち、一部の支柱40aについて隙間50が周囲に均等な大きさで設けられ、かつ、残りの支柱40aについて隙間50が周囲に不均等な大きさで設けられていてもよい。 When multiple pillars 40a are provided as shown in Figures 8 and 9, the gaps 50 may be uniformly sized around the periphery for all of the multiple pillars 40a, or may be unequally sized around the periphery for all of the multiple pillars 40a. Alternatively, the gaps 50 may be uniformly sized around the periphery for some of the multiple pillars 40a, and unequally sized around the periphery for the remaining pillars 40a.
<実施形態5>
本発明の実施形態5の熱拡散デバイスにおいて、支柱の先端は、丸みを帯びている。本発明の実施形態5の熱拡散デバイスは、上記の点以外、本発明の実施形態1~4の熱拡散デバイスと同様である。
<Embodiment 5>
In the heat spreading device of the fifth embodiment of the present invention, the tips of the supports are rounded. The heat spreading device of the fifth embodiment of the present invention is similar to the heat spreading devices of the first to fourth embodiments of the present invention except for the above points.
図10は、本発明の実施形態5の熱拡散デバイスの内部構造の一例を示す断面模式図である。 Figure 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 5 of the present invention.
図10に示すベーパーチャンバー1Eにおいて、支柱40bの先端は、丸みを帯びている。 In the vapor chamber 1E shown in Figure 10, the tip of the support 40b is rounded.
ベーパーチャンバー1Eでは、蛇腹面15aの蛇腹構造が伸縮すると、支柱40bと蛇腹面15aとの位置関係が変わる。ベーパーチャンバー1Eでは、支柱40bの先端が丸みを帯びていることにより、支柱40bと蛇腹面15aとの位置関係が変わる際に、蛇腹面15aが支柱40bの先端に引っかかりにくくなるため、支柱40bによって蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されにくくなる。更に、ベーパーチャンバー1Eでは、支柱40bの先端が丸みを帯びていることにより、支柱40bと蛇腹面15aとの位置関係が変わる際に、蛇腹面15aが支柱40bの先端によって傷つけられにくくなるため、筐体10が破損しにくくなる(例えば、穴が開いたり破れたりしにくくなる)。 In the vapor chamber 1E, when the bellows structure of the bellows surface 15a expands and contracts, the positional relationship between the support 40b and the bellows surface 15a changes. In the vapor chamber 1E, the tip of the support 40b is rounded, so that when the positional relationship between the support 40b and the bellows surface 15a changes, the bellows surface 15a is less likely to get caught on the tip of the support 40b, and the expansion and contraction movement of the bellows structure is less likely to be hindered by the support 40b. Furthermore, in the vapor chamber 1E, the tip of the support 40b is rounded, so when the positional relationship between the support 40b and the bellows surface 15a changes, the bellows surface 15a is less likely to be damaged by the tip of the support 40b, and the housing 10 is less likely to be damaged (for example, less likely to be punctured or torn).
支柱40bの先端が帯びている丸みは、実質的に曲線で構成された丸みと言える形状であれば、例えば、半球状であってもよいし、半球状以外の形状であってもよい。 The rounded tip of the support 40b may be, for example, hemispherical or may be of any other shape, so long as it can be said to be a rounded shape that is substantially composed of curves.
本実施形態では、図10に示すように支柱40bが複数設けられている場合、複数の支柱40bのうち、少なくとも1つの支柱40bの先端が丸みを帯びていればよい。つまり、本実施形態では、複数の支柱40bのうち、すべての支柱40bの先端が丸みを帯びていてもよいし、一部の支柱40bの先端が丸みを帯びていてもよい。 In this embodiment, when multiple support columns 40b are provided as shown in FIG. 10, it is sufficient that the tip of at least one of the multiple support columns 40b is rounded. In other words, in this embodiment, the tips of all of the multiple support columns 40b may be rounded, or the tips of some of the support columns 40b may be rounded.
複数の支柱40bのうち、先端が丸みを帯びている少なくとも1つの支柱40bについて、各々の先端の丸みの形状は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。 For at least one of the multiple pillars 40b that has a rounded tip, the shape of the rounded tip of each pillar 40b may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
<実施形態6>
本発明の実施形態6の熱拡散デバイスにおいて、支柱の先端は、平坦である。本発明の実施形態6の熱拡散デバイスは、上記の点以外、本発明の実施形態1~4の熱拡散デバイスと同様である。
<Embodiment 6>
In the heat spreading device of the sixth embodiment of the present invention, the tip of the support is flat. The heat spreading device of the sixth embodiment of the present invention is similar to the heat spreading devices of the first to fourth embodiments of the present invention except for the above points.
図11は、本発明の実施形態6の熱拡散デバイスの内部構造の一例を示す断面模式図である。 Figure 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 6 of the present invention.
図11に示すベーパーチャンバー1Fにおいて、支柱40cの先端は、平坦である。 In the vapor chamber 1F shown in Figure 11, the tip of the support 40c is flat.
ベーパーチャンバー1Fでは、支柱40cの先端が平坦であることにより、支柱40cが蛇腹面15aに接することで、筐体10が支柱40cによって内部空間側から安定的に支持される。 In the vapor chamber 1F, the tip of the support 40c is flat, so that the support 40c comes into contact with the bellows surface 15a, and the housing 10 is stably supported from the internal space side by the support 40c.
本実施形態では、図11に示すように支柱40cが複数設けられている場合、複数の支柱40cのうち、少なくとも1つの支柱40cの先端が平坦であればよい。つまり、本実施形態では、複数の支柱40cのうち、すべての支柱40cの先端が平坦であってもよいし、一部の支柱40cの先端が平坦であってもよい。 In this embodiment, when multiple pillars 40c are provided as shown in FIG. 11, it is sufficient that the tip of at least one of the multiple pillars 40c is flat. In other words, in this embodiment, the tips of all of the multiple pillars 40c may be flat, or the tips of some of the pillars 40c may be flat.
図11に示すように、支柱40cの先端の角は、面取りされた形状を有していることが好ましい。 As shown in FIG. 11, it is preferable that the corners at the tips of the support posts 40c have a chamfered shape.
図11に示す例では、支柱40cの先端の角が、R面取りされた形状を有している。 In the example shown in FIG. 11, the corners at the tips of the support posts 40c have a rounded chamfered shape.
ベーパーチャンバー1Fでは、蛇腹面15aの蛇腹構造が伸縮すると、支柱40cと蛇腹面15aとの位置関係が変わる。ベーパーチャンバー1Fでは、支柱40cの先端の角が面取りされた形状を有していることにより、支柱40cと蛇腹面15aとの位置関係が変わる際に、蛇腹面15aが支柱40cの先端の角に引っかかりにくくなるため、支柱40cによって蛇腹構造の伸縮の動きが阻害されにくくなる。更に、ベーパーチャンバー1Fでは、支柱40cの先端の角が面取りされた形状を有していることにより、支柱40cと蛇腹面15aとの位置関係が変わる際に、蛇腹面15aが支柱40cの先端の角によって傷つけられにくくなるため、筐体10が破損しにくくなる(例えば、穴が開いたり破れたりしにくくなる)。 In the vapor chamber 1F, when the bellows structure of the bellows surface 15a expands and contracts, the positional relationship between the support 40c and the bellows surface 15a changes. In the vapor chamber 1F, the corners of the tips of the support 40c are chamfered, so that when the positional relationship between the support 40c and the bellows surface 15a changes, the bellows surface 15a is less likely to get caught on the corners of the tips of the support 40c, and the expansion and contraction movement of the bellows structure is less likely to be hindered by the support 40c. Furthermore, in the vapor chamber 1F, the corners of the tips of the support 40c are chamfered, so that when the positional relationship between the support 40c and the bellows surface 15a changes, the bellows surface 15a is less likely to be damaged by the corners of the tips of the support 40c, and the housing 10 is less likely to be damaged (for example, less likely to be punctured or torn).
図11に示すように支柱40cが複数設けられている場合、複数の支柱40cのうち、少なくとも1つの支柱40cの先端の角が、面取りされた形状を有していることが好ましい。この場合、複数の支柱40cのうち、すべての支柱40cの先端の角が面取りされた形状を有していてもよいし、一部の支柱40cの先端の角が面取りされた形状を有していてもよい。 When multiple support columns 40c are provided as shown in FIG. 11, it is preferable that the corner of the tip of at least one of the multiple support columns 40c has a chamfered shape. In this case, the corners of the tips of all of the multiple support columns 40c may have a chamfered shape, or the corners of the tips of some of the support columns 40c may have a chamfered shape.
複数の支柱40cのうち、少なくとも1つの支柱40cの先端の角が、面取りされた形状を有している場合、先端の角が面取りされた形状を有している少なくとも1つの支柱40cについて、各々の先端の角の形状は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよいし、一部で異なっていてもよい。 When at least one of the multiple pillars 40c has a chamfered tip corner, the shapes of the tip corners of at least one of the pillars 40c having a chamfered tip corner may be the same as each other, may be different from each other, or may be partially different.
支柱の先端が平坦であり、かつ、支柱の先端の角が面取りされた形状を有する態様は、図11に示す例に限定されない。 The embodiment in which the tip of the support is flat and the corners of the tip of the support are chamfered is not limited to the example shown in FIG. 11.
図12は、本発明の実施形態6の熱拡散デバイスの内部構造の別の一例を示す断面模式図である。 Figure 12 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a heat diffusion device according to embodiment 6 of the present invention.
図12に示すベーパーチャンバー1F’において、支柱40dの先端は、平坦である。 In the vapor chamber 1F' shown in Figure 12, the tip of the support 40d is flat.
図12に示す例では、支柱40dの先端の角が、C面取りされた形状を有している。 In the example shown in FIG. 12, the corners at the tips of the pillars 40d have a C-chamfered shape.
ベーパーチャンバー1F’における、支柱40dによる作用効果、及び、支柱40dが複数設けられている場合の態様については、上述したベーパーチャンバー1Fと同様である。 The effect of the support 40d in the vapor chamber 1F' and the configuration when multiple support columns 40d are provided are the same as those in the vapor chamber 1F described above.
本発明の実施形態6の熱拡散デバイスにおいて、支柱の先端の角が面取りされた形状を有している場合、その面取りされた形状は、図11及び図12に示す例に限定されず、他の形状であってもよい。 In the heat diffusion device of embodiment 6 of the present invention, when the corners of the tips of the supports have a chamfered shape, the chamfered shape is not limited to the examples shown in Figures 11 and 12, and may be other shapes.
<実施形態7>
本発明の実施形態7の熱拡散デバイスにおいて、支柱は、厚み方向に垂直な面方向のうち、蛇腹構造の伸縮方向で、蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向よりも長い。本発明の実施形態7の熱拡散デバイスは、上記の点以外、本発明の実施形態1~6の熱拡散デバイスと同様である。
<Embodiment 7>
In the heat diffusion device of the seventh embodiment of the present invention, the support pillar is longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure among the planar directions perpendicular to the thickness direction than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure. The heat diffusion device of the seventh embodiment of the present invention is similar to the heat diffusion devices of the first to sixth embodiments of the present invention except for the above points.
図13は、本発明の実施形態7の熱拡散デバイスを構成するウィック及び支柱の配置領域の一部を厚み方向から見た状態の一例を示す平面模式図である。 Figure 13 is a schematic plan view showing an example of a portion of the arrangement area of the wick and support pillars constituting the heat diffusion device of embodiment 7 of the present invention, as viewed from the thickness direction.
図13に示すように、支柱40eは、厚み方向Tから見たときの平面形状が長方形となっており、面方向のうち、蛇腹構造の伸縮方向(図13では、長さ方向L)で、蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向(図13では、幅方向W)よりも長くなっている。 As shown in FIG. 13, the support 40e has a rectangular planar shape when viewed from the thickness direction T, and is longer in the direction of expansion and contraction of the bellows structure (length direction L in FIG. 13) than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure (width direction W in FIG. 13).
図14は、本発明の実施形態7の熱拡散デバイスを構成するウィック及び支柱の配置領域の一部を厚み方向から見た状態の別の一例を示す平面模式図である。 Figure 14 is a schematic plan view showing another example of a portion of the arrangement area of the wick and support pillars constituting the heat diffusion device of embodiment 7 of the present invention, as viewed from the thickness direction.
図14に示すように、支柱40fは、厚み方向Tから見たときの平面形状が楕円形となっており、面方向のうち、蛇腹構造の伸縮方向(図14では、長さ方向L)で、蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向(図14では、幅方向W)よりも長くなっている。 As shown in FIG. 14, the support 40f has an elliptical planar shape when viewed from the thickness direction T, and is longer in the direction of expansion and contraction of the bellows structure (length direction L in FIG. 14) than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure (width direction W in FIG. 14).
図15は、本発明の実施形態7の熱拡散デバイスを構成するウィック及び支柱の配置領域の一部を厚み方向から見た状態の更に別の一例を示す平面模式図である。 Figure 15 is a schematic plan view showing yet another example of a portion of the arrangement area of the wick and support pillars constituting the heat diffusion device of embodiment 7 of the present invention, viewed from the thickness direction.
図15に示すように、支柱40gは、厚み方向Tから見たときの平面形状が長円形となっており、面方向のうち、蛇腹構造の伸縮方向(図15では、長さ方向L)で、蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向(図15では、幅方向W)よりも長くなっている。 As shown in FIG. 15, the support 40g has an elliptical planar shape when viewed from the thickness direction T, and is longer in the direction of expansion and contraction of the bellows structure (length direction L in FIG. 15) than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure (width direction W in FIG. 15).
図13、図14、又は、図15に示す構成を有するベーパーチャンバーでは、蛇腹面(例えば、図2中の蛇腹面15a)の蛇腹構造が伸縮すると、支柱(支柱40e、支柱40f、又は、支柱40g)と蛇腹面との位置関係が変わる。図13、図14、又は、図15に示す構成を有するベーパーチャンバーでは、支柱が、面方向のうち蛇腹構造の伸縮方向(ここでは、長さ方向L)で蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向(ここでは、幅方向W)よりも長くなっていることにより、支柱と蛇腹面との位置関係が変わっても、支柱が蛇腹面に接している状態が維持されやすくなり、結果的に、筐体10が支柱によって内部空間側から安定的に支持される。 In a vapor chamber having the configuration shown in FIG. 13, FIG. 14, or FIG. 15, when the bellows structure of the bellows surface (for example, bellows surface 15a in FIG. 2) expands or contracts, the positional relationship between the support (support 40e, support 40f, or support 40g) and the bellows surface changes. In a vapor chamber having the configuration shown in FIG. 13, FIG. 14, or FIG. 15, the support is longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure (here, length direction L) than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure (here, width direction W). This makes it easier for the support to remain in contact with the bellows surface even if the positional relationship between the support and the bellows surface changes, and as a result, the housing 10 is stably supported by the support from the internal space side.
面方向のうち蛇腹構造の伸縮方向で蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向よりも長い支柱の平面形状としては、上述した長方形、楕円形、及び、長円形に限定されず、他の形状であってもよい。 The planar shape of the support that is longer in the direction of expansion and contraction of the bellows structure than the direction perpendicular to the direction of expansion and contraction of the bellows structure is not limited to the rectangular, elliptical, and oval shapes described above, and may be other shapes.
本実施形態では、図13、図14、及び、図15に示すように支柱が複数設けられている場合、複数の支柱のうち、少なくとも1つの支柱が、面方向のうち、蛇腹構造の伸縮方向で、蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向よりも長ければよい。つまり、本実施形態では、複数の支柱のうち、すべての支柱が、面方向のうち蛇腹構造の伸縮方向で蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向よりも長くてもよいし、一部の支柱が、面方向のうち蛇腹構造の伸縮方向で蛇腹構造の伸縮方向に垂直な方向よりも長くてもよい。 In this embodiment, when multiple pillars are provided as shown in Figures 13, 14, and 15, at least one of the multiple pillars may be longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure in the surface direction than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure. In other words, in this embodiment, all of the multiple pillars may be longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure in the surface direction than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure, or some of the pillars may be longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure in the surface direction than in the direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure.
[電子機器]
本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスを備える、ことを特徴とする。
[Electronic equipment]
The electronic device of the present invention is characterized by comprising the heat spreading device of the present invention.
以下では、本発明の電子機器の一例として、本発明の実施形態1の熱拡散デバイスを有する電子機器について説明する。本発明の他の実施形態の熱拡散デバイスを有する電子機器についても同様である。 Below, an electronic device having a heat diffusion device according to embodiment 1 of the present invention will be described as an example of an electronic device according to the present invention. The same applies to electronic devices having heat diffusion devices according to other embodiments of the present invention.
図16は、本発明の電子機器の一例を示す斜視模式図である。 Figure 16 is a schematic perspective view showing an example of an electronic device of the present invention.
図16に示す電子機器100は、ベーパーチャンバー1Aを有している。 The electronic device 100 shown in FIG. 16 has a vapor chamber 1A.
図16に示す例では、ベーパーチャンバー1Aが、筐体10の蛇腹構造を利用して折り曲げられている。 In the example shown in FIG. 16, the vapor chamber 1A is bent using the bellows structure of the housing 10.
図16に示すように、電子機器100は、電子部品110を更に有していることが好ましい。 As shown in FIG. 16, it is preferable that the electronic device 100 further includes an electronic component 110.
図16に示すように、電子部品110は、ベーパーチャンバー1Aの筐体10の外面に設けられていることが好ましい。この場合、電子部品110を図1に示す熱源HSとして、ベーパーチャンバー1Aが機能できる。 As shown in FIG. 16, the electronic component 110 is preferably provided on the outer surface of the housing 10 of the vapor chamber 1A. In this case, the electronic component 110 can function as the heat source HS shown in FIG. 1, and the vapor chamber 1A can function.
電子部品110は、図2に示すベーパーチャンバー1Aの筐体10に対して、第1内面10aに相対する外面、すなわち、蛇腹構造が設けられた第1シート11の内面に相対する外面に設けられていないことが好ましく、第2内面10bに相対する外面、すなわち、第2シート12の内面に相対する外面に設けられていることが好ましい。 The electronic component 110 is preferably not provided on the outer surface opposite the first inner surface 10a of the housing 10 of the vapor chamber 1A shown in FIG. 2, i.e., the outer surface opposite the inner surface of the first sheet 11 having the bellows structure, but is preferably provided on the outer surface opposite the second inner surface 10b, i.e., the outer surface opposite the inner surface of the second sheet 12.
電子部品110は、筐体10の外面に直に設けられていてもよいし、熱伝導性の高い粘着剤、シート、テープ等の他の部材を介して設けられていてもよい。 The electronic components 110 may be provided directly on the outer surface of the housing 10, or may be provided via other members such as highly thermally conductive adhesives, sheets, or tapes.
電子部品110は、筐体10の外面に設けられたときに、蒸発部に重なっていることが好ましい。 It is preferable that the electronic component 110 overlaps the evaporation portion when mounted on the outer surface of the housing 10.
電子部品110としては、例えば、中央処理装置(CPU)、発光ダイオード(LED)、パワー半導体等の発熱素子が挙げられる。 Examples of electronic components 110 include heat generating elements such as central processing units (CPUs), light emitting diodes (LEDs), and power semiconductors.
図16に示すように、電子機器100は、機器筐体120を更に有していることが好ましい。 As shown in FIG. 16, it is preferable that the electronic device 100 further includes a device housing 120.
図16に示す例では、ベーパーチャンバー1A及び電子部品110が、機器筐体120の内部空間に設けられている。 In the example shown in FIG. 16, the vapor chamber 1A and the electronic component 110 are provided in the internal space of the device housing 120.
図16に示す例では、ベーパーチャンバー1Aと同様に、機器筐体120も折り曲げられている。 In the example shown in FIG. 16, the device housing 120 is also bent, similar to the vapor chamber 1A.
電子機器100では、機器筐体120が折り曲げられている場合であっても、ベーパーチャンバー1Aが、筐体10の蛇腹構造を利用して機器筐体120と同様に折り曲げられた状態で、機器筐体120の内部空間に設けられた構成とすることができる。 In the electronic device 100, even if the device housing 120 is folded, the vapor chamber 1A can be configured to be provided in the internal space of the device housing 120 in a folded state in the same manner as the device housing 120, utilizing the bellows structure of the housing 10.
筐体10と機器筐体120とは、接合部材を介して接合されていることが好ましい。より具体的には、筐体10の外面と機器筐体120の内面とは、接合部材を介して接合されていることが好ましい。この場合、筐体10と機器筐体120との密着性が向上する。 It is preferable that the housing 10 and the device housing 120 are joined via a joining member. More specifically, it is preferable that the outer surface of the housing 10 and the inner surface of the device housing 120 are joined via a joining member. In this case, the adhesion between the housing 10 and the device housing 120 is improved.
筐体10と機器筐体120とを接合する接合部材は、熱伝導性部材であることが好ましい。この場合、熱源HSからの熱、ここでは、電子部品110からの熱が、筐体10から機器筐体120へ伝導しやすくなる。つまり、筐体10から機器筐体120への経路によっても、熱源HSからの熱、ここでは、電子部品110からの熱が拡散しやすくなる。 The joining member joining the housing 10 and the device housing 120 is preferably a thermally conductive member. In this case, heat from the heat source HS, in this case, heat from the electronic component 110, is easily conducted from the housing 10 to the device housing 120. In other words, the path from the housing 10 to the device housing 120 also makes it easier for heat from the heat source HS, in this case, heat from the electronic component 110, to diffuse.
熱伝導性部材としては、例えば、熱伝導性テープ、熱伝導性粘着剤等が挙げられる。 Examples of thermally conductive members include thermally conductive tape and thermally conductive adhesives.
上述したように、ベーパーチャンバー1Aは、外部動力を必要とすることなく自立的に作動し、更には、作動媒体20の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用することにより、熱源HSからの熱、ここでは、電子部品110からの熱を二次元的に高速で拡散できる。以上のことから、ベーパーチャンバー1Aを有する電子機器100により、電子機器100の内部の限られたスペースにおいて、放熱を効果的に実現できる。 As described above, the vapor chamber 1A operates autonomously without requiring an external power source, and furthermore, by utilizing the latent heat of evaporation and latent heat of condensation of the working medium 20, the heat from the heat source HS, in this case the heat from the electronic component 110, can be diffused two-dimensionally at high speed. As a result, the electronic device 100 having the vapor chamber 1A can effectively dissipate heat in the limited space inside the electronic device 100.
本明細書には、以下の内容が開示されている。 This specification discloses the following:
<1>
厚み方向に対向する第1内面及び第2内面を有し、かつ、内部空間が設けられた筐体と、
上記筐体の上記内部空間に封入された作動媒体と、
上記筐体の上記内部空間で上記第1内面から離れた位置に設けられたウィックと、
上記第2内面に設けられ、かつ、上記ウィックを上記厚み方向に貫通して上記第1内面に達する支柱と、を備え、
上記第1内面は、蛇腹構造を有する蛇腹面を含み、
上記支柱は、上記蛇腹面に接し、かつ、上記蛇腹面に固定されていない、ことを特徴とする熱拡散デバイス。
<1>
a housing having a first inner surface and a second inner surface opposed to each other in a thickness direction and having an internal space;
A working medium sealed in the internal space of the housing; and
a wick disposed in the internal space of the housing at a position spaced from the first inner surface;
A support is provided on the second inner surface and penetrates the wick in the thickness direction to reach the first inner surface,
The first inner surface includes a bellows surface having a bellows structure,
A heat spreading device, wherein the support pillar is in contact with the bellows surface and is not fixed to the bellows surface.
<2>
上記蛇腹面は、先端が上記支柱に上記厚み方向で接する凸部を含んでいる、<1>に記載の熱拡散デバイス。
<2>
The heat spreading device according to <1>, wherein the bellows surface includes a protrusion having a tip that contacts the support in the thickness direction.
<3>
上記蛇腹面は、先端が平坦である凸部を含んでいる、<1>又は<2>に記載の熱拡散デバイス。
<3>
The heat spreading device according to <1> or <2>, wherein the bellows surface includes a convex portion having a flat tip.
<4>
上記厚み方向に垂直な面方向において、上記ウィックと上記支柱との間に隙間が設けられている、<1>~<3>のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
<4>
The heat diffusion device according to any one of <1> to <3>, wherein a gap is provided between the wick and the support in a plane direction perpendicular to the thickness direction.
<5>
上記厚み方向から見たとき、上記隙間は、上記面方向のうち、上記蛇腹構造の伸縮方向で、上記蛇腹構造の上記伸縮方向に垂直な方向よりも長くなるように、上記支柱の周囲に不均等な大きさで設けられている、<4>に記載の熱拡散デバイス。
<5>
The heat diffusion device according to <4>, wherein, when viewed from the thickness direction, the gaps are provided with unequal sizes around the support so that the gaps are longer in the expansion and contraction direction of the bellows structure among the surface directions than in a direction perpendicular to the expansion and contraction direction of the bellows structure.
<6>
上記支柱の先端は、丸みを帯びている、<1>~<5>のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
<6>
The heat spreading device according to any one of <1> to <5>, wherein the tip of the support is rounded.
<7>
上記支柱の先端は、平坦である、<1>~<5>のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
<7>
The heat spreading device according to any one of <1> to <5>, wherein the tip of the support is flat.
<8>
上記支柱の先端の角は、面取りされた形状を有している、<7>に記載の熱拡散デバイス。
<8>
The heat spreading device according to <7>, wherein the corners of the tips of the posts are chamfered.
<9>
上記支柱は、上記厚み方向に垂直な面方向のうち、上記蛇腹構造の伸縮方向で、上記蛇腹構造の上記伸縮方向に垂直な方向よりも長い、<1>~<8>のいずれかに記載の熱拡散デバイス。
<9>
The heat diffusion device according to any one of <1> to <8>, wherein the support is longer in a direction perpendicular to the thickness direction in a direction of expansion and contraction of the bellows structure than in a direction perpendicular to the direction of expansion and contraction of the bellows structure.
<10>
<1>~<9>のいずれかに記載の熱拡散デバイスを備える、ことを特徴とする電子機器。
<10>
An electronic device comprising the heat spreading device according to any one of <1> to <9>.
本発明の熱拡散デバイスは、携帯情報端末等の分野において、広範な用途に使用可能である。本発明の熱拡散デバイスは、例えば、中央処理装置等の熱源の温度を下げ、電子機器の使用時間を延ばすために使用可能であり、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、ゲーム機器、ウェアラブルデバイス等の電子機器に使用可能である。特に、本発明の熱拡散デバイスは、筐体が蛇腹構造を有していることで容易に折り曲げ可能であるため、折り曲げが必要な電子機器、例えば、折り畳み式のスマートフォン、ノートパソコン等のヒンジ部に搭載可能である。 The heat diffusion device of the present invention can be used for a wide range of applications in the field of mobile information terminals and the like. The heat diffusion device of the present invention can be used, for example, to lower the temperature of a heat source such as a central processing unit, thereby extending the operating time of electronic devices, and can be used in electronic devices such as smartphones, tablet terminals, laptops, game consoles, and wearable devices. In particular, the heat diffusion device of the present invention can be easily folded due to the bellows structure of the housing, and therefore can be mounted on the hinge portion of electronic devices that require folding, such as foldable smartphones and laptops.
1A、1B、1C、1C’、1D、1E、1F、1F’ ベーパーチャンバー(熱拡散デバイス)
10 筐体
10a 第1内面
10b 第2内面
11 第1シート
12 第2シート
15a、15b、15c 蛇腹面
16a、16b、16c 凸部
17a、17b、17c 凹部
20 作動媒体
30 ウィック
40a、40b、40c、40d、40e、40f、40g 支柱
50 隙間
100 電子機器
110 電子部品
120 機器筐体
HS 熱源
L 長さ方向
T 厚み方向
W 幅方向
1A, 1B, 1C, 1C', 1D, 1E, 1F, 1F' Vapor chamber (thermal diffusion device)
10 Housing 10a First inner surface 10b Second inner surface 11 First sheet 12 Second sheet 15a, 15b, 15c Bellows surface 16a, 16b, 16c Convex portion 17a, 17b, 17c Concave portion 20 Working medium 30 Wick 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f, 40g Support 50 Gap 100 Electronic device 110 Electronic component 120 Device housing HS Heat source L Length direction T Thickness direction W Width direction
Claims (10)
前記筐体の前記内部空間に封入された作動媒体と、
前記筐体の前記内部空間で前記第1内面から離れた位置に設けられたウィックと、
前記第2内面に設けられ、かつ、前記ウィックを前記厚み方向に貫通して前記第1内面に達する支柱と、を備え、
前記第1内面は、蛇腹構造を有する蛇腹面を含み、
前記支柱は、前記蛇腹面に接し、かつ、前記蛇腹面に固定されていない、ことを特徴とする熱拡散デバイス。 a housing having a first inner surface and a second inner surface opposed to each other in a thickness direction and having an internal space;
A working medium sealed in the internal space of the housing; and
a wick disposed in the internal space of the housing at a position spaced from the first inner surface;
A support is provided on the second inner surface and penetrates the wick in the thickness direction to reach the first inner surface,
The first inner surface includes a bellows surface having a bellows structure,
A heat spreading device, wherein the support pillar is in contact with the bellows surface and is not fixed to the bellows surface.
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