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公開番号2024180019
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023099424
出願日2023-06-16
発明の名称熱拡散デバイス及び電子機器
出願人株式会社村田製作所
代理人弁理士法人WisePlus
主分類F28D 15/02 20060101AFI20241219BHJP(熱交換一般)
要約【課題】熱輸送量の大きい熱拡散デバイスを提供する。
【解決手段】熱拡散デバイス1は、厚さ方向Zに対向する第1内面11a、第2内面12a、筐体10、作動媒体40、第1ウィック20及び第2ウィック30と、を備え、第1ウィック20、第2ウィック30は、前記厚さ方向Zに貫通する第1貫通孔、第2貫通孔を含み、第1貫通孔の平均孔径は、第2貫通孔の平均孔径より小さく、前記厚さ方向Zから見た第1ウィック20の平面形状の面積は、第2ウィック30の平面形状の面積より小さく、第1ウィック20は、第2内面側で第2ウィック30に重なっており、第1ウィック20の平面形状の縁端領域20aにおける、第2内面に最も近い第1ウィック20の部分と、第1内面との距離が、縁端領域以外の領域における、第2内面に最も近い第1ウィック20の部分と、第1内面との距離より小さい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
厚さ方向に対向する第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、
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に配置された第１ウィック及び第２ウィックと、を備え、
前記第１ウィックは、前記厚さ方向に貫通する第１貫通孔を含み、
前記第２ウィックは、前記厚さ方向に貫通する第２貫通孔を含み、
前記第１貫通孔の平均孔径は、前記第２貫通孔の平均孔径より小さく、
前記厚さ方向から見た前記第１ウィックの平面形状の面積は、前記第２ウィックの平面形状の面積より小さく、
前記第１ウィックは、前記第２内面側で前記厚さ方向に前記第２ウィックに重なっており、
前記第１ウィックの前記平面形状の縁端領域における、前記厚さ方向で前記第２内面に最も近い前記第１ウィックの部分と、前記第１内面との距離が、前記縁端領域以外の領域における、前記厚さ方向で前記第２内面に最も近い前記第１ウィックの部分と、前記第１内面との距離より小さい、熱拡散デバイス。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記縁端領域における前記第１ウィックの厚さが、前記縁端領域以外の領域における前記第１ウィックの厚さより小さい、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
【請求項３】
前記縁端領域における前記第１ウィックと前記第２ウィックとの隙間は、前記縁端領域以外の領域における前記第１ウィックと前記第２ウィックとの隙間に比べて小さい、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
【請求項４】
前記第１貫通孔の孔径が前記第２内面に向かって小さくなる、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
【請求項５】
前記第１貫通孔の周縁には、前記第１内面に近接する方向に突出する第１凸部、前記第２内面に近接する方向に突出する第２凸部、又はその両方が設けられている、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
【請求項６】
前記第２貫通孔の孔径が前記第２内面に向かって小さくなる、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
【請求項７】
前記第２ウィックが金属メッシュで構成されている、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
【請求項８】
前記筐体が、前記作動媒体を蒸発させる蒸発部を有し、前記厚さ方向から見て、前記第１ウィックが前記蒸発部の少なくとも一部に重なるように配置されている、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
【請求項９】
前記筐体が、複数の前記蒸発部を有し、前記第１ウィックが複数備えられている、請求項８に記載の熱拡散デバイス。
【請求項１０】
前記第１ウィックと前記第２内面との距離は、前記第２ウィックと前記第１内面との距離よりも大きい、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱拡散デバイス及び電子機器に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、素子の高集積化及び高性能化による発熱量が増加している。また、製品の小型化が進むことで、発熱密度が増加するため、放熱対策が重要となっている。この状況はスマートフォン及びタブレット等のモバイル端末の分野において特に顕著である。熱対策部材としては、グラファイトシート等が用いられることが多いが、その熱輸送量は充分ではないため、様々な熱対策部材の使用が検討されている。中でも、非常に効果的に熱を拡散させることが可能である熱拡散デバイスとして、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバーの使用の検討が進んでいる。
【０００３】
ベーパーチャンバーは、筐体の内部に、作動媒体（作動流体ともいう）と、多孔質体から構成され、毛細管力によって作動媒体を輸送するウィックとが封入された構造を有する。上記作動媒体は、電子部品等の発熱素子からの熱を吸収する蒸発部において発熱素子からの熱を吸収してベーパーチャンバー内で蒸発した後、ベーパーチャンバー内を移動し、冷却されて液相に戻る。液相に戻った作動媒体は、ウィックの毛細管力によって再び発熱素子側の蒸発部に移動し、発熱素子を冷却する。これを繰り返すことにより、ベーパーチャンバーは外部動力を有することなく自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱及び凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。
【０００４】
特許文献１には、ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、上記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、上記第２ウィック部材の線状部材が、上記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、又は、上記第２ウィック部材が、上記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さいベーパーチャンバーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１９／２３０３８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のベーパーチャンバーでは、第１ウィック部材に加えて、受熱部により高い毛細管力を有する第２ウィック部材を配置している。しかしながら、第２ウィック部材と第１ウィック部材の界面が制御されていない場合、第１ウィック部材と第２ウィック部材の隙間で作動媒体のリークが起こり、第２ウィック部材による高い毛細管力を発揮しにくくなる。その結果、最大熱輸送量（Ｑｍａｘ）が期待される程度に発現しないという問題がある。
【０００７】
なお、上記の問題は、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問題である。
【０００８】
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、熱輸送量の大きい熱拡散デバイスを提供することを目的とする。更に、本発明は、上記熱拡散デバイスを備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の熱拡散デバイスは、厚さ方向に対向する第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に配置された第１ウィック及び第２ウィックと、を備え、上記第１ウィックは、上記厚さ方向に貫通する第１貫通孔を含み、上記第２ウィックは、上記厚さ方向に貫通する第２貫通孔を含み、上記第１貫通孔の平均孔径は、上記第２貫通孔の平均孔径より小さく、上記厚さ方向から見た上記第１ウィックの平面形状の面積は、上記第２ウィックの平面形状の面積より小さく、上記第１ウィックは、上記第２内面側で上記厚さ方向に上記第２ウィックに重なっており、上記第１ウィックの上記平面形状の縁端領域における、上記厚さ方向で上記第２内面に最も近い上記第１ウィックの部分と、上記第１内面との距離が、上記縁端領域以外の領域における、上記厚さ方向で上記第２内面に最も近い上記第１ウィックの部分と、上記第１内面との距離より小さい。
【００１０】
本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスを備える。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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