(57)【要約】【課題】作動液の蒸発、凝縮による循環が良好であるヒートパイプを可能とする放熱部材とその製造方法および構造体を提供する。【解決手段】放熱部材１１を、基材１２と、この基材１２を貫通する少なくとも１個の貫通孔１４と、を有するものとし、基材１２は貫通孔１４内の内壁１２′が粗面化されているとともに、貫通孔１４の開口部の平面視形状は内側に屈曲する部位が２箇所以上存在するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、該基材を貫通する少なくとも１個の貫通孔とを有し、前記基材は前記貫通孔内の内壁が粗面化されており、前記貫通孔の開口部の平面視形状は内側に屈曲する部位が２箇所以上存在することを特徴とする放熱部材。
【請求項２】
前記平面視形状の縁部の周長は、前記平面視形状の前記屈曲する部位が存在しない場合の縁部の周長の１．６倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の放熱部材。
【請求項３】
粗面化されている前記内壁は、表面粗さＲａが１〜３μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱部材。
【請求項４】
粗面化されている前記内壁は、表面積比が１．５〜２．５の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放熱部材。
【請求項５】
前記基材は前記内壁が前記貫通孔内へ突出する突出部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の放熱部材。
【請求項６】
内側に屈曲する部位が２箇所以上存在する平面視形状の開口部を有するレジスト層を基材の両面に形成する工程と、
前記レジスト層を介して前記基材を両面からエッチングして貫通孔を形成する工程と、
前記レジスト層を残した状態で前記貫通孔内に露出している前記基材の内壁に粗面化処理を施す工程と、
前記レジスト層を除去する工程と、を有することを特徴とする放熱部材の製造方法。
【請求項７】
前記基材のエッチングは、高温に保持した高粘度のエッチング液を使用したスプレーエッチングであることを特徴とする請求項６に記載の放熱部材の製造方法。
【請求項８】
基材を介して対向する開口部の平面視形状が一致するように前記レジスト層を形成することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の放熱部材の製造方法。
【請求項９】
前記開口部の周長が、内側に屈曲する部位を有していない場合の開口部の周長の１．６倍以上となるように前記レジスト層を形成することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の放熱部材の製造方法。
【請求項１０】
前記粗面化処理は、前記内壁の表面粗さＲａが１〜３μｍの範囲、表面積比が１．５〜２．５の範囲となるように施すことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の放熱部材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の放熱部材を、前記貫通孔の位置が一致するように複数積層してなり積層方向に沿った内部空間を有する本体と、
該本体において前記内部空間の開口部が露出する二方の端面に、前記内部空間を密封するようにそれぞれ配設されたカバー部材と、を備えることを特徴とする構造体。
【請求項１２】
前記カバー部材の一方は、放冷用フィンを有することを特徴とする請求項１１に記載の構造体。
【請求項１３】
前記放熱部材は複数の貫通孔を有し、前記カバー部材の少なくとも一方は、前記本体の複数の前記内部空間を連通するための流路を前記本体との当接面側に有することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱部材と構造体に係り、特に作動液の蒸発と凝縮を応用したヒートパイプに使用可能な放熱部材と構造体、および、放熱部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、作動液が高温部で蒸発（潜熱の吸収）し、低温部で凝縮（潜熱の放出）してヒートパイプ内を循環することにより、高温部から低温部への熱移動が生じるものである。このような作動液の気化（潜熱の吸収）と凝縮（潜熱の放出）を放熱や熱輸送に利用して、ヒートパイプはＣＰＵ等のデバイスの冷却等、種々の用途に使用されている。
このようなヒートパイプでは、作動液の効率的な循環が重要であり、凝縮した作動液を低温部で滞留させることなくヒートパイプ内の高温部に速やかに分散させるために、例えば、ヒートパイプの内壁面に沿って線条体を配置（特許文献１）したり、ヒートパイプの内壁面を粗化（特許文献２）することが提案されている。
一方、ＰＣやスマートフォンに代表される携帯機器は、年々高機能化され、電子部品からの発熱量が増大傾向にある。特に、携帯機器を動作させるメインの半導体素子は、高機能化に伴って高集積化され、発熱量が増大している。また、電子機器の動作に必要な電力量も増加傾向にあり、電池からの発熱量も増大している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０６９７６号公報
【特許文献２】特開平８−７５３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されているヒートパイプは、作動液の一部が線条体を乗り越えて筋状に流下し、液膜状に拡がらず、これにより作動液が蒸発する面積が狭くなるという問題があった。また、特許文献２に開示されているヒートパイプでも、粗化が大きくなった場合、作動液の戻りが遅くなり、かえって作動液の循環効率が低下して熱交換が阻害されるという問題があった。また、特許文献１や特許文献２に開示されている構造のヒートパイプは、ＰＣやスマートフォン等の携帯機器に使用するための薄型化が困難であるという問題もあった。
本発明は上述のような実情に鑑みてなされたものであり、作動液の蒸発、凝縮による循環が良好であるヒートパイプを可能とする放熱部材とその製造方法および構造体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】
【０００５】
このような課題を解決するために、本発明の放熱部材は、基材と、該基材を貫通する少なくとも１個の貫通孔とを有し、前記基材は前記貫通孔内の内壁が粗面化されており、前記貫通孔の開口部の平面視形状は内側に屈曲する部位が２箇所以上存在するような構成とした。
【０００６】
本発明の他の態様として、前記平面視形状の縁部の周長は、前記平面視形状の前記屈曲する部位が存在しない場合の縁部の周長の１．６倍以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、粗面化されている前記内壁は、表面粗さＲａが１〜３μｍの範囲であるような構成とした。
本発明の他の態様として、粗面化されている前記内壁は、表面積比が１．５〜２．５の範囲であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記基材は前記内壁が前記貫通孔内へ突出する突出部を有するような構成とした。
【０００７】
本発明の放熱部材の製造方法は、内側に屈曲する部位が２箇所以上存在する平面視形状の開口部を有するレジスト層を基材の両面に形成する工程と、前記レジスト層を介して前記基材を両面からエッチングして貫通孔を形成する工程と、前記レジスト層を残した状態で前記貫通孔内に露出している前記基材の内壁に粗面化処理を施す工程と、前記レジスト層を除去する工程と、を有するような構成とした。
【０００８】
本発明の他の態様として、前記基材のエッチングは、高温に保持した高粘度のエッチング液を使用したスプレーエッチングであるような構成とした。
本発明の他の態様として、基材を介して対向する開口部の平面視形状が一致するように前記レジスト層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記開口部の周長が、内側に屈曲する部位を有していない場合の開口部の周長の１．６倍以上となるように前記レジスト層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記粗面化処理は、前記内壁の表面粗さＲａが１〜３μｍの範囲、表面積比が１．５〜２．５の範囲となるように施すような構成とした。
【０００９】
本発明の構造体は、上述の本発明の放熱部材を、前記貫通孔の位置が一致するように複数積層してなり積層方向に沿った内部空間を有する本体と、該本体において前記内部空間の開口部が露出する二方の端面に、前記内部空間を密封するようにそれぞれ配設されたカバー部材と、を備えるような構成とした。
【００１０】
本発明の他の態様として、前記カバー部材の一方は、放冷用フィンを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記放熱部材は複数の貫通孔を有し、前記カバー部材の少なくとも一方は、前記本体の複数の前記内部空間を連通するための流路を前記本体との当接面側に有するような構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の放熱部材は、貫通孔内の基材の内壁が粗面化されているとともに、貫通孔の開口部の平面視形状は内側に屈曲する部位を２箇所以上有しているので、内壁における作動液の適度な滞留、広がりが可能となり、これにより放熱部材を使用して作製するヒートパイプ等において、作動液の蒸発、凝縮による良好な循環が得られる。
本発明の構造体は、内部に存在する密閉空間に作動液を封入することにより、蒸発、凝縮による作動液の良好な循環が得られ、放熱や熱輸送を効率的に行えるヒートパイプ等として機能することができる。また、本体を構成する放熱部材の寸法、形状、積層数の設定により、薄型の構造体が可能であり、ＰＣやスマートフォン等の携帯機器においてヒートパイプとして使用することが可能である。
本発明の放熱部材の製造方法は、開口形状が内側に屈曲する部位を２箇所以上有しているような貫通孔を基材に形成し、また、内壁を粗面化しながらも、基材の他の部位には粗面化処理が施されないので、放熱部材を拡散接合で積層する際に、良好な接合性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の放熱部材の一実施形態を説明するための平面図である。
【図２】図２は、図１に示される放熱部材のＩ−Ｉ線における縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の放熱部材の他の実施形態を説明するための平面図である。
【図４】図４は、本発明の放熱部材の他の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図５】図５は、本発明の構造体の一実施形態を説明するための部分断面図である。
【図６】図６は、本発明の構造体の他の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図７】図７は、本発明の構造体の他の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図８】図８は、本発明の構造体の他の実施形態を説明するための部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の放熱部材の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。
【図１０】図１０は、本発明の放熱部材の製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
【図１１】図１１は、本発明の放熱部材の製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
［放熱部材］
図１は、本発明の放熱部材の一実施形態を説明するための平面図であり、図２は、図１に示される放熱部材のＩ−Ｉ線における縦断面図である。図１および図２において、放熱部材１１は、基材１２と、この基材１２を貫通する貫通孔１４と、を有し、基材１２は貫通孔１４内の内壁１２′が粗面化されており、貫通孔１４の開口部の平面視形状は内側に屈曲する部位１５を２箇所以上（図示例では４箇所）有している。尚、基材１２を貫通する貫通孔１４は、図示例では、１個であるが、２個以上の貫通孔１４を備えるものであってよい。
【００１４】
放熱部材１１を構成する基材１２は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、真鍮、ニッケル、ニッケル合金、クロム合金、ステンレス鋼等の材質であってよく、熱伝導の点から特に銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等のいずれかであることが好ましい。この基材１２の厚みは、放熱部材１１を使用して作製する構造体、ヒートパイプ等の構造、使用する材質の強度、熱伝導率等を考慮して設定することができ、例えば、５０〜５００μｍの範囲で適宜設定することができる。
基材１２における貫通孔１４内の内壁１２′の粗面の状態は、表面粗さＲａが１〜３μｍの範囲にあることが好ましい。表面粗さＲａは、接触式の表面粗さ計や、光干渉式の３次元形状測定器を用いて測定することができる。表面粗さＲａが１μｍ未満であると、内壁１２′を粗面とする効果が奏されず、表面粗さＲａが３μｍを超えると、凝縮した作動液が貫通孔１４内の内壁１２′に必要以上に滞留して作動液の循環に悪影響が及ぶおそれがある。
【００１５】
また、基材１２における貫通孔１４内の内壁１２′の粗面の状態は、表面積比が１．５〜２．５の範囲にあることが好ましい。表面積比は、見かけの面積に対する表面粗さの形状も含めた実測表面積の比であって、Ｓ−Ｒａｔｉｏと呼ばれるパラメータであり、光干渉式の３次元形状測定器、例えば、菱化システム（株）製  バートスキャンＲ３３００Ｈ  Ｌｉｔｅを用いて測定することができる。表面積比が１．５未満であると、内壁１２′を粗面とする効果が奏されず、表面積比が２．５を超えると、凝縮した作動液が貫通孔１４内の内壁１２′に必要以上に滞留して作動液の循環に悪影響が及ぶおそれがある。
【００１６】
放熱部材１１を構成する貫通孔１４の開口部の平面視形状は、上述のように、４箇所に内側屈曲部位１５を有するものである。このように、貫通孔１４の開口部の平面視形状が、内側に屈曲する部位を２箇所以上有することにより、内側に屈曲する部位が存在しない場合に比べ、平面視形状の周長が増加し、貫通孔１４内の基材１２の内壁１２′の面積が増大し、作動液の広がりがより容易となる。ここで、内側に屈曲する部位が存在しない場合の周長は、屈曲する部位を取り去った残りの部位で決定される単純な円形状、あるいは、直線を連結した形状における周長であり、例えば、図１に点線で示すような円形状の周長である。本発明では、内側屈曲部位１５を有していない場合の貫通孔１４の開口部における周長に対し、内側屈曲部位１５を有する場合の貫通孔１４の開口部における周長は、１．１倍以上、好ましくは１．６倍以上であることが好適である。
内側屈曲部位１５を２箇所以上有する貫通孔１４の開口部の平面視形状には、特に制限はなく、例えば、図３（Ａ）に示すように、内側屈曲部位１５が円周上の８箇所に均等に位置するような形状であってもよい。この例における内側屈曲部位１５が存在しない場合の周長は、点線で示すような円形状の周長である。また、図３（Ｂ）のような扇形の円弧部分に内側屈曲部位１５が位置するような形状であってよく、この例では、複数の貫通孔１４が平面視形状の向きを１８０°交互に変えながら配列されている。この例における内側屈曲部位１５が存在しない場合の周長は、図中の１個の貫通孔に点線で示すような扇形状の周長である。尚、図３では、基材１２の内壁１２′の粗面状態は省略している。
【００１７】
上記の例のように、放熱部材１１が複数の貫通孔１４を有する場合、貫通孔１４の開口部の平面視形状は全て同じであってよく、また、放熱部材１１における貫通孔１４の配置等に応じて、貫通孔１４の開口部の平面視形状が異なるように設定されたものであってもよい。
また、本発明では、図４に示されるように、基材１２の貫通孔１４内の壁面１２′が、貫通孔１４へ突出する突出部１３を有するものであってもよい。図４（Ａ）に示される放熱部材１１′では、基材１２の内壁１２′が具備する突出部１３のうち、貫通孔１４に最も突出している先端１３ａの位置が、貫通孔１４の深さ方向の中間にある。すなわち、貫通孔１４の深さ方向において、先端１３ａから基材１２の一方の面１２ａにおける開口部までの距離ｄ１と、先端１３ａから基材１２の他方の面１２ｂにおける開口部までの距離ｄ２が等しいものとなっている。また、本発明では、基材１２の内壁１２′が具備する突出部１３の先端１３ａの位置は、貫通孔１４の深さ方向の中間から外れるものであってもよい。すなわち、図４（Ｂ）に示される放熱部材１１″では、先端１３ａから基材１２の一方の面１２ａにおける開口部までの距離ｄ１が、先端１３ａから基材１２の他方の面１２ｂにおける開口部までの距離ｄ２よりも大きいものとなっている。また、図４（Ｃ）に示される放熱部材１１″では、先端１３ａから基材１２の一方の面１２ａにおける開口部までの距離ｄ１が、先端１３ａから基材１２の他方の面１２ｂにおける開口部までの距離ｄ２よりも小さいものとなっている。このように基材１２の内壁１２′が具備する突出部１３の先端１３ａの位置を適宜設定することにより、作動液の滞留を制御することができる。尚、放熱部材１１が複数の貫通孔１４を有する場合、突出部１３の先端１３ａの位置が全ての貫通孔において同じであってよく、また、放熱部材１１における貫通孔１４の配置等に応じて、突出部１３の先端１３ａの位置が異なるものであってもよい。
【００１８】
このように基材１２の内壁１２′が貫通孔１４へ突出するように突出部１３を具備することにより、図４（Ａ）に示されるように、貫通孔１４の内部の突出部１３の先端１３ａが存在する部位における開口寸法Ｗは、基材１２の表面１２ａにおける貫通孔１４の開口寸法Ｗａ、基材１２の表面１２ｂにおける貫通孔の開口寸法Ｗｂよりも小さいものとなっている。貫通孔１４の開口寸法Ｗａ，Ｗｂは、放熱部材１１を使用して作製する構造体、ヒートパイプ等の構造、使用する作動液、基材１２の材質の強度、熱伝導率等を考慮して設定することができ、例えば、５０μｍ〜２ｍｍの範囲で適宜設定することができる。また、上記の先端１３ａが存在する部位における開口寸法Ｗは、開口寸法Ｗａ，Ｗｂとの差（Ｗａ−Ｗ、Ｗｂ−Ｗ）が１５〜２００μｍ程度となるように設定することができる。開口寸法Ｗと開口寸法Ｗａ，Ｗｂとの差が１５μｍ未満であると、突出部１３を設けた効果が奏されず、また、２００μｍを超えると、凝縮した作動液が突出部１３に必要以上に滞留して作動液の循環に悪影響が及ぶおそれがある。上記の開口寸法Ｗ，Ｗａ，Ｗｂの測定は、反射光と透過光を使って開口部の輪郭を認識させることができる２次元形状測定器、例えば、（株）ニコン製ＣＮＣ画像測定システムＮＥＸＩシリーズを用いて行うことができる。尚、放熱部材１１が複数の貫通孔１４を有する場合、全ての貫通孔の開口寸法Ｗ，Ｗａ，Ｗｂが同じであってよく、また、放熱部材１１における貫通孔１４の配置等に応じて、貫通孔１４間で開口寸法Ｗ，Ｗａ，Ｗｂが異なるものであってもよい。
【００１９】
このような本発明の放熱部材１１は、貫通孔１４内の基材１２の内壁１２′が粗面化されているとともに、貫通孔１４の開口部の平面視形状は内側に屈曲する部位１５を２箇所以上有しているので、内壁１２′における作動液の適度な滞留、広がりが可能となり、放熱部材１１を使用して作製する構造体、ヒートパイプ等において、作動液の蒸発、凝縮による良好な循環が得られる。
上述の実施形態は例示であり、本発明の放熱部材はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
［構造体］
図５は、本発明の構造体の一実施形態を説明するための部分断面図である。図５において、構造体３１は、上述の本発明の放熱部材１１を、貫通孔１４の位置が一致するように複数（図示例では４個）積層してなり、積層方向（図５に矢印ａで示す方向）に沿った内部空間３４を有する本体３２と、この本体３２において内部空間３４の開口部が露出する二方の端面３２ａ，３２ｂに、内部空間３４を密封するようにそれぞれ配設されたカバー部材３５，３７と、を備えている。尚、放熱部材１１同士の接合面、本体３２とカバー部材３５，３７との接合面は鎖線で示している。以下の実施形態においても同様である。
構造体３１の本体３２を構成する放熱部材１１の積層数は、放熱部材１１の厚み、本体３２に要求される厚み、内部空間３４として必要な容積等を考慮して適宜設定することができる。尚、放熱部材１１の積層は、例えば、拡散接合により行うことができる。
構造体３１を構成するカバー部材３５，３７は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、真鍮、ニッケル、ニッケル合金、クロム合金、ステンレス鋼等の材質であってよく、熱伝導性の点から特に銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等のいずれかであることが好ましく、放熱部材１１と同じ材質であることが好適である。図示例では、カバー部材３５，３７は、本体３２が有する内部空間３４に対応した位置に凹部３５ａ，３７ａを有しており、この凹部３５ａ，３７ａと内部空間３４により密閉空間が形成されている。本体３２とカバー部材３５，３７の接合は、例えば、拡散接合により行うことができる。尚、凹部３５ａ，３７ａのいずれか一方の内壁が粗面化されていてもよい。
【００２１】
図示例では、本体３２が同じ放熱部材１１で構成されているが、例えば、上述の図４に示されるような放熱部材１１′、あるいは、放熱部材１１″を積層して本体３２を構成してもよく、さらに、貫通孔の数、位置、および、開口部の平面視形状は共通するが、基材１２の内壁１２′が具備する突出部１３の先端１３ａの位置が異なる複数種の放熱部材を適宜組み合わせて本体３２を構成してもよい。
また、本発明の構造体は、一方のカバー部材に冷却用フィンを有するものであってよい。図６に示される構造体３１は、カバー部材３５に冷却用フィン３６を備えている。このような冷却用フィン３６は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、真鍮等の材質であってよく、熱伝導性の点から特に銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかであることが好ましく、カバー部材３５と同じ材質であることが好適である。冷却用フィン３６の数、形状、厚み、面積、配置ピッチは、材質、構造体の用途等を考慮して適宜設定することができる。
【００２２】
上述の構造体３１の例では、本体３２が有する内部空間３４は１個であるが、２個以上の内部空間３４を備えるものであってよい。図７は、このような本発明の構造体の例を説明するための部分断面図である。図７において、構造体４１は、複数の貫通孔を有する本発明の放熱部材１１を、貫通孔の位置が一致するように複数（図示例では４個）積層してなり、積層方向（図７に矢印ａで示す方向）に沿った内部空間４４を複数有する本体４２と、この本体４２において内部空間４４の開口部が露出する二方の端面４２ａ，４２ｂに、内部空間４４を密封するようにそれぞれ配設されたカバー部材４５，４７と、を備えている。
構造体４１を構成するカバー部材４５，４７は、本体４２が有する複数の内部空間４４に対応した位置に凹部４５ａ，４７ａを有しており、この凹部４５ａ，４７ａと内部空間４４からなる密閉空間が複数形成されている。本体４２とカバー部材４５，４７の接合は、例えば、拡散接合により行うことができる。カバー部材４５，４７の材質は、上述のカバー部材３５，３７と同様とすることができる。また、一方のカバー部材、例えば、カバー部材４５に冷却用フィンを有するものであってもよい。
【００２３】
図８は、本発明の構造体の他の実施形態を説明するための部分断面図である。図８において、構造体５１は、複数の貫通孔を有する本発明の放熱部材１１を、貫通孔の位置が一致するように複数（図示例では４個）積層してなり、積層方向（図８に矢印ａで示す方向）に沿った内部空間５４を複数有する本体５２と、この本体５２において内部空間５４の開口部が露出する二方の端面５２ａ，５２ｂに、内部空間５４を密封するようにそれぞれ配設されたカバー部材５５，５７と、を備えている。
構造体５１を構成するカバー部材５５，５７は、本体５２が有する複数の内部空間５４を連通するための流路５５Ａ，５７Ａを、本体５２の端面５２ａ，５２ｂとの当接面側に有している。すなわち、カバー部材５５，５７は、本体５２の端面５２ａ，５２ｂに対応する形状の基部５５ａ、５７ａにピラー部５５ｃ，５７ｃを介して蓋部５５ｂ，５７ｂが接合された構造であり、基部５５ａ、５７ａと蓋部５５ｂ，５７ｂとの間が流路５５Ａ，５７Ａを構成している。これにより、流路５５Ａ，５７Ａと複数の内部空間５４からなる密閉空間が形成され、各内部空間５４は流路５５Ａ，５７Ａを介して連通した状態となっている。
【００２４】
このような本体５２とカバー部材５５，５７の接合は、例えば、拡散接合により行うことができる。カバー部材５５，５７の材質は、上述のカバー部材３５，３７と同様とすることができる。また、一方のカバー部材、例えば、カバー部材５５が冷却用フィンを有するものであってもよい。
このような本発明の構造体は、内部に存在する密閉空間に作動液を封入することにより、蒸発、凝縮による作動液の良好な循環が得られ、放熱や熱輸送を効率的に行えるヒートパイプ等として機能することができる。また、本体を構成する放熱部材の寸法、形状、積層数の設定により、薄型の構造体が可能であり、ＰＣやスマートフォン等の携帯機器においてヒートパイプとして使用することが可能である。
上述の実施形態は例示であり、本発明の構造体はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
［放熱部材の製造方法］
図９は、本発明の放熱部材の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。この図９では、上述の本発明の放熱部材１１の作製を例として説明する。
本発明の製造方法は、基材１２の両面１２ａ，１２ｂに、所望の開口部２１ａ，２２ａを有するレジスト層２１，２２を形成する（図９（Ａ））。この開口部２１ａ，２２ａの平面視形状は、内側に屈曲する部位を２箇所以上有しているものとする。また、本発明では、内側に屈曲する部位を有していない場合の開口部２１ａ，２２ａにおける周長に対し、内側に屈曲する部位を有する場合の開口部２１ａ，２２ａにおける周長を、１．１倍以上、好ましくは１．６倍以上とすることが好適である。
基材１２は、上述のように、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、真鍮等の材質であってよい。
レジスト層２１，２２は、例えば、基材１２上に感光性レジストを塗布した後、所望のマスクを介して露光し、現像することにより形成することができる。また、感光性ドライフィルムを基材１２にラミネートした後、所望のマスクを介して露光し、現像することにより形成することもできる。このレジスト層２１，２２は、基材１２を介して対向する開口部２１ａ，２２ａの平面視形状が一致するように形成する。
【００２６】
次に、レジスト層２１，２２を介して基材１２を両面から同時にエッチングして貫通孔１４を形成する（図９（Ｂ））。図示例では、貫通孔１４内の内壁１２′は略ストレートであり、貫通孔１４へ突出する突出部を有していない。このような形状の貫通孔１４を形成する場合、基材１２のエッチングは、スプレー方式とし、高温に保持した高濃度のエッチング液を比較的高圧でスプレーすることが好ましい。例えば、エッチング液として、塩化第二銅、塩化第二鉄等を使用し、これらを３５〜４５ボーメ程度の濃度に調整し、液温を４５〜５５℃の範囲で設定して、４ｋｇ／ｃｍ2以上の圧力で基材１２にスプレーすることができる。
次いで、レジスト層２１，２２を残した状態で、貫通孔１４内に露出している基材１２の内壁１２′に粗面化処理を施す（図９（Ｃ））。この粗面化処理は、基材１２の材質に応じた処理液、例えば、基材１２が銅である場合、メック（株）製  メックエッチボンドＣＺシリーズ等の処理液を使用することができ、基材１２がアルミニウムである場合、メック（株）製  メックアルマットＡＲシリーズ等の処理液を使用することができる。このように、レジスト層２１，２２を除去することなく粗面化処理を施すことにより、基材１２の両面１２ａ，１２ｂを保護することができ、上述の本発明の構造体の作製において、放熱部材を拡散接合で積層する際に、良好な接合性が得られる。
その後、レジスト層２１，２２を除去することにより、本発明の放熱部材１１が得られる（図９（Ｄ））。
【００２７】
図１０は、本発明の放熱部材の製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。この図１０では、上述の本発明の放熱部材１１′（図４（Ａ）参照）の作製を例として説明する。
本発明の製造方法は、基材１２の両面１２ａ，１２ｂに、所望の開口部２１ａ，２２ａを有するレジスト層２１，２２を形成する（図１０（Ａ））。レジスト層２１，２２の形成は、上述の製造方法と同様とすることができる。
次に、レジスト層２１，２２を介して基材１２を両面から同時にエッチングして貫通孔１４を形成する（図１０（Ｂ））。この基材１２のエッチングは、浸漬方式、スプレー方式等のウエットエッチングとする。スプレー方式によるエッチングでは、上記の製造方法でのエッチング（図９（Ｂ）参照）におけるような高温、高濃度のエッチング液や、高圧スプレーは不要である。
その後、上述の実施形態と同様に、貫通孔１４内に露出している基材１２の内壁１２′に粗面化処理を施し（図９（Ｃ）参照）、次いで、レジスト層２１，２２を除去することにより、本発明の放熱部材１１′が得られる（図９（Ｄ）、図４（Ａ）参照）。
【００２８】
また、図１１は、本発明の放熱部材の製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。この図１１においても、上述の本発明の放熱部材１１′（図４（Ａ）参照）の作製を例として説明する。
本発明の製造方法は、基材１２の両面１２ａ，１２ｂに、所望の開口部２１ａ，２２ａを有するレジスト層２１，２２を形成し、その後、レジスト層２２を被覆するように基材１２の面１２ｂにエッチングバリア層２３を形成する（図１１（Ａ））。レジスト層２１，２２の形成は、上述の製造方法と同様とすることができる。エッチングバリア層２３は、後工程における基材１２のエッチング処理に対するバリア性を有するとともに、レジスト層２２を残存させたままで除去可能な材料により形成することができ、例えば、（株）スミロン製  ＥＣシリーズ等を用いて形成することができる。
次に、一方のレジスト層２１を介して基材１２の面１２ａ側から所望の深さまでエッチングして孔部１４ａを形成する（図１１（Ｂ））。この基材１２のエッチングは、浸漬方式、スプレー方式等のウエットエッチングとする。スプレー方式によるエッチングでは、上記の製造方法でのエッチング（図９（Ｂ）参照）におけるような高温、高濃度のエッチング液や、高圧スプレーは不要である。
【００２９】
次に、孔部１４ａが形成された基材１２の面１２ａにレジスト層２１を被覆するようにエッチングバリア層２４を形成するとともに、基材１２の面１２ｂに形成したエッチングバリア層２３を除去してレジスト層２２を露出させる。このエッチングバリア層２４は、上述のエッチングバリア層２３と同様とすることができる。
次に、レジスト層２２を介して基材１２の面１２ｂ側からエッチングを行い、エッチングバリア層２４が所望の範囲で露出するまでエッチングして孔部１４ｂを形成する（図１１（Ｃ））。この基材１２のエッチングも、浸漬方式、スプレー方式等のウエットエッチングとすることができ、スプレー方式によるエッチングでは、上記の製造方法でのエッチング（図９（Ｂ）参照）におけるような高温、高濃度のエッチング液や、高圧スプレーは不要である。このエッチングでは、前工程で形成した孔部１４ａ内にエッチングバリア層２４が存在するので、エッチング液が孔部１４ａ内に侵入することが防止される。
【００３０】
次いで、エッチングバリア層２４を除去することにより、上記の孔部１４ａと孔部１４ｂが連通してなる貫通孔１４が得られ、このようにエッチングされた基材１２の内壁１２′には、貫通孔１４へ突出する突出部１３が形成されている（図１１（Ｄ））。上記のように、孔部１４ｂの形成において、エッチング液が孔部１４ａ内に侵入することが防止されているので、先端１３ａを丸めるようなエッチングが抑制され、これにより、突出部１３の先端１３ａはシャープな形状となる。また、上記の孔部１４ａの形成深さを調整することにより、貫通孔１４の深さ方向における突出部１３の先端１３ａの位置を制御することができる。
その後、上述の実施形態と同様に、貫通孔１４内に露出している基材１２の内壁１２′に粗面化処理を施し（図９（Ｃ）参照）、次いで、レジスト層２１，２２を除去することにより、本発明の放熱部材１１′が得られる（図９（Ｄ）、図４（Ａ）参照）。
【００３１】
このような本発明の放熱部材の製造方法は、開口形状が内側に屈曲する部位を２箇所以上有しているような貫通孔を基材に形成し、また、内壁を粗面化しながらも、基材の他の部位には粗面化処理が施されないので、放熱部材を拡散接合で積層する際に、良好な接合性が得られる。
上述の実施形態は例示であり、本発明の放熱部材の製造方法はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００３２】
次に、具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
（試料１の作製）
厚み１５０μｍの無酸素銅の基材（３００ｍｍ×３００ｍｍ）を準備した。
この基材の両面に感光性ドライフィルム（旭化成（株）製）  ＡＱ−２５５８）をラミネートした後、所望のマスクを介して露光し、現像することによりレジスト層を形成した。形成したレジスト層は、直径２００μｍの円形に図１に示されるような４箇所の内側屈曲部位を有する形状の開口部を、５００μｍピッチで格子形状の各交点に位置するように４００００個有するものであった。また、各レジスト層の開口部は、基材を介して対向する位置にあった。尚、直径２００μｍの円形における周長に対し、４箇所に内側屈曲部位を有する開口部における周長は、１．６倍であった。
【００３３】
次に、エッチング液として、塩化第二鉄溶液（４０ボーメ）を使用し、液温を５５℃で４ｋｇ／ｃｍ2の圧力でスプレーエッチングにより、レジスト層を介して基材を両面から同時にエッチングして貫通孔を形成した。
次いで、レジスト層を残した状態で、貫通孔に露出している基材の内壁に粗面化処理を施した。この粗面化の処理液は、メック（株）製  メックエッチボンドＣＺを使用した。
その後、温度５０℃の水酸化ナトリウム３％水溶液を用いてレジスト層を除去し、放熱部材（試料１）を得た。
作製した放熱部材（試料１）の貫通孔に露出する基材の内壁の粗面について、表面粗さＲａを、光干渉式の３次元形状測定器（菱化システム（株）製  バートスキャンＲ３３００Ｈ  Ｌｉｔｅ）を用いて測定した結果、２μｍであった。また、内壁の粗面における表面積比を上記の光干渉式の３次元形状測定器を用いて測定した結果、表面積比は２であった。
【００３４】
（試料２の作製）
レジスト層を形成する際に使用するマスクを変更して、直径２００μｍの円形に２箇所の内側屈曲部位を有する形状の開口部を有するレジスト層を形成した他は、上記の試料１と同様にして、試料２を作製した。尚、直径２００μｍの円形における周長に対し、２箇所に内側屈曲部位を有する開口部における周長は、１．２倍であった。
【００３５】
（試料３の作製）
レジスト層を形成する際に使用するマスクを変更して、図３（Ａ）に示されるような直径２００μｍの円形に８箇所の内側屈曲部位を有する形状の開口部を有するレジスト層を形成した他は、上記の試料１と同様にして、試料３を作製した。尚、直径２００μｍの円形における周長に対し、２箇所に内側屈曲部位を有する開口部における周長は、２．０倍であった。
（試料４の作製）
レジスト層を形成する際に使用するマスクを変更して、直径２００μｍの円形の開口部を有するレジスト層を形成した他は、上記の試料１と同様にして、試料４を作製した。
【００３６】
（試料５〜試料８の作製）  
貫通孔に露出している基材の内壁に粗面化処理を施す際の条件（処理液の温度および処理時間）を変更することにより、基材の内壁粗面の表面粗さＲａ、表面積比が下記の表１に示すような値となるようにした他は、上記の試料１と同様にして、４種の放熱部材（試料５〜試料８）を作製した。
【００３７】
（試料９の作製）  
エッチング液として、塩化第二鉄溶液（４０ボーメ）を使用し、液温を５５℃で１ｋｇ／ｃｍ2の圧力でスプレーエッチングにより、レジスト層を介して基材を両面から同時にエッチングして貫通孔を形成した他は、上記の試料１と同様にして、放熱部材（試料９）を作製した。この放熱部材（試料９）の貫通孔に露出する基材の内壁には、貫通孔内へ突出する突出部が形成されており、この突出部の先端の位置は、貫通孔の深さ方向の中間にあった。
（試料１０の作製）    
貫通孔に露出している基材の内壁に粗面化処理を施さない他は、上記の試料１と同様にして、放熱部材（試料１０）を作製した。
【００３８】
（評  価）
試料１〜試料１０の放熱部材を用いて、１０種の評価用の構造体を作製した。すなわち、２０個の放熱部材を下記の測定用ブロックの大きさに合わせた寸法に加工し、これらを貫通孔の位置が一致するように積層し、拡散接合により一体化して本体を作製し、この本体の一方の端面に拡散接合によりカバー部材を接合し、本体の内部空間内に作動液として純水を投入し、直ちに本体の他方の端面に拡散接合によりカバー部材を接合して内部空間を密封し、評価用の構造体とした。
次に、１００ｍｍ×１００ｍｍ、高さ２０ｍｍの銅製の測定用ブロックを準備し、このブロック全体を均一に６０℃に加熱し、上面を除く周囲を断熱材で覆い、露出する上面に評価用の構造体の一方のカバー部材側を伝熱性接着剤で固定し、２０℃の大気中に放置して３分間経過後のブロックの温度を測定し、下記の表１に記載した。なお、ブロックの温度はブロックの重心位置の温度であり、測定用の孔に熱電対を設置して測定した。
【００３９】
【表１】
2015094491.tif 000003
【００４０】
試料１から試料４は、貫通孔の内壁の表面粗さと表面積比は変えずに、貫通孔の開口部の周長を変化（内側屈曲部位が存在しない場合の周長に対する開口部の周長の倍率で表示）させて放熱効果をテストした結果である。貫通孔の開口部の周長が増加、すなわち上記の倍率が増加するに従い、ブロックの温度を下げる放熱効果が向上することが確認されるとともに、試料４の開口部の周長の倍率が１倍の場合は、放熱効果が小さいことが確認された。
試料５から試料１０は、貫通孔の開口部の周長は変えずに、貫通孔の内壁の表面粗さおよび表面積比を変えて放熱効果をテストした結果である。なお、試料９は貫通孔内部に突出部を有する例で、試料１０は貫通孔内壁を粗面化処理しなかった例である。粗面化の程度がやや小さい試料５（表面粗さＲａが１μｍ、表面積比が１．５）、および、粗面化の程度がやや大きい試料６（表面粗さＲａが３μｍ、表面積比が２．５）は、ブロックの温度を下げる放熱効果は大きく十分な効果があった。しかし、貫通孔内壁を粗面化処理しなかった試料１０や、粗面化の程度が小さい試料７（表面粗さＲａが０．５μｍ、表面積比が１）は、ブロックの温度を下げる放熱効果が小さかった。一方、粗面化の程度を大きくした試料８（表面粗さＲａが４μｍ、表面積比が３）の放熱効果は、試料６より低く、表面粗さＲａが３μｍ、表面積比が２．５を超えるような表面化処理を施しても放熱効果を高めることが出来ないことが確認された。
試料９は、エッチング加工された貫通孔の断面に突出部が形成されたものであり、貫通孔内部に突出部が無い試料１より高い放熱効果が得られ、貫通孔の断面に突出部を設けることで放熱効果が向上することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
放熱、熱輸送が必要な種々の装置、機器の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１１，１１′，１１″…放熱部材
１２…基材
１２′…内壁
１３…突出部
１３ａ…突出部の先端
１４…貫通孔
１５…内側屈曲部位
３１，４１，５１…構造体
３２，４２，５２…本体
３４，４４，５４…内部空間
３５，３７，４５，４７，５５，５７…カバー部材
３６…放冷用フィン
５５Ａ，５７Ａ…流路
【図１】
2015094491.tif 000004
【図２】
2015094491.tif 000005
【図３】
2015094491.tif 000006
【図４】
2015094491.tif 000007
【図５】
2015094491.tif 000008
【図６】
2015094491.tif 000009
【図７】
2015094491.tif 000010
【図８】
2015094491.tif 000011
【図９】
2015094491.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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