(57)【要約】　　　（修正有）【課題】気泡による冷媒の供給の阻害を低減し、熱輸送動作の安定化を図った冷却装置、電子機器装置、及び冷却装置の製造方法を提供する。【解決手段】冷却装置１００の気化部３０が、列をなすように配置された複数の突起１２から構成され、かつ毛管現象を用いて液化された作動流体を吸引する液体吸引部を有する。列をなすように配置された複数の突起から液体吸引部を構成しているため、液化された作動流体が列方向および列の前後に配置された突起間の双方に移動することが可能となる。このため、液体吸引部に気泡が生じた場合でも、気泡を迂回して液相作動流体が流れることが可能となり、作動流体の流れ、ひいては熱輸送動作が安定化される。【選択図】　図１
2004028508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化された作動流体たる気相作動流体が通過する気体流路と、
前記気体流路を通過した気相作動流体を液化して液相作動流体を形成する液化部と、
前記液化部で形成された液相作動流体が通過する液体流路と、
平面上に前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向に列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象によって前記液体流路から液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を有し、該液体吸引保持部に保持された液相作動流体を気化して気相作動流体を形成する気化部と、
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記複数の突起が、前記列に沿った方向からみて２μｍ以上５０μｍ以下の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記液体吸引保持部における液相作動流体のコンダクタンスが、前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向より、該気体流路から該液体流路へと向かう方向の方が大きくなるように、前記複数の突起が配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項４】
前記複数の突起の形状が、柱状である
ことを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【請求項５】
前記複数の突起の形状が、角柱状である
ことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】
前記複数の突起が、前記列に沿って交互に、該列に沿った方向と異なる方向にずれて配置されている
ことを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【請求項７】
前記複数の突起が複数の略平行な列に沿って配置され、かつ前記列に沿った方向と直交する方向からみて、該複数の突起間の距離と該複数の突起の幅が略等しい
ことを特徴とする請求項６記載の冷却装置。
【請求項８】
前記気化部が、前記複数の突起から構成された液体吸引保持部が形成された第１の基板と、該第１の基板に接合された第２の基板から構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項９】
前記気体流路および前記液体流路が変形自在である
ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項１０】
中央演算処理部と、
前記中央演算処理部に近接または接触して配置された冷却装置とを具備し、
前記冷却装置が、
気化された作動流体たる気相作動流体が通過する気体流路と、
前記気体流路を通過した気相作動流体を液化して液相作動流体を形成する液化部と、
前記液化部で形成された液相作動流体が通過する液体流路と、
平面上に前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向に列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象によって前記液体流路から液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を有し、該液体吸引保持部に保持された液相作動流体を気化して気相作動流体を形成する気化部と、
を具備することを特徴とする電子機器装置。
【請求項１１】
作動流体が通過する流路を構成する溝を第１の基板上に形成する溝形成工程と、
列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象を用いて液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を第２の基板上に形成する液体吸引保持部形成工程と、
前記溝形成工程で溝が形成された第１の基板と前記液体吸引保持部形成工程で液体吸引保持部が形成された第２の基板とを接合する接合工程と、
を具備することを特徴とする冷却装置の製造方法。
【請求項１２】
前記液体吸引保持部形成工程が、
第３の基板に前記液体吸引保持部を形成する工程と、
前記液体吸引保持部が形成された第３の基板を前記第２の基板に組み込む工程と、を有する
ことを特徴とする請求項１１記載の冷却装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵ等の冷却対象を冷却する冷却装置、その製造方法、および冷却装置を搭載するパソコンやデジタルカメラ等の電子機器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵ等の冷却対象を冷却するために、電子装置に冷却装置が内蔵されている。ここで、近年の半導体素子の高集積化、大規模化に伴い、電子装置の発熱量が次第に増加している。また、パーソナルコンピュータの小型化、情報携帯端末等の普及に伴い、電子装置の小型化が求められている。このため、電子装置に内蔵される冷却装置に熱輸送効率の向上および小型化の双方が要求されている。
ここで、米国航空宇宙局（ＮＡＳＡ）により提案されたＣＰＬ（キャピラリ・ポンプ・ループ：Ｃａｐｉｌｌａｒｙ　Ｐｕｍｐｅｄ　Ｌｏｏｐ）構造を有する冷却装置（ＣＰＬ方式の冷却装置）は、高熱輸送効率および小型・薄型化を実現しうるものと期待され、開発が進められている。
ＣＰＬ方式の冷却装置による冷却の基本原理は通常のヒートパイプとほぼ同様である。即ち、封入された冷媒が蒸発部で気化することで吸熱し、凝縮部で液化することで放熱する。この結果、熱エネルギーを蒸発部から凝縮部へと移動させ、蒸発部ひいては冷却対象を冷却している。
ＣＰＬ方式の冷却装置では、蒸発部が微小チャネルアレイ構造等から構成されたウイックを有する。ウィックは、毛管現象により液化した冷媒を吸引し（毛管力による冷媒の吸引）蒸発部へと供給する一種のポンプとして機能する。ウィックが、蒸発部に冷媒を供給することで、冷媒の気化が継続して行われ、冷却装置の連続的な動作が確保される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、蒸発部で気泡が発生し、ウイックによる冷媒の供給が行われ難くなる場合がある。例えば、定常的若しくは突発的な熱移動等に起因して、蒸発部で気化した冷媒が液化した冷媒中の気泡として成長する可能性がある。発生した気泡が、ウイック中に滞留したり、冷媒に対してその循環方向とは逆の方向に圧力をかけたりすると、ウィックによる冷媒の供給が阻害され、冷却装置の冷却能力が低下する。
特に、蒸発部で発生した気泡が大きく成長してウィック全体に達すると、毛管力による液体吸引が行われなくなり、冷媒の循環が停止してしまう。このような冷媒の循環停止は、ウィックに保持された冷媒全てが蒸発してウィックのドライアウト（干上がり）を招くことになる。このようにウイックがドライアウトしてしまうと、冷却装置内で冷媒を再度循環させることが困難になる。
【０００４】
このような問題を解消するため、例えば、特開２００１−１９６７７８等では高さの異なる微小な壁（マイクロウォール）を複数設けフィンとした液体保持構造を具備する蒸発部が開示されている。
しかしながら上記のような構成であっても、気泡の滞留や逆流を完全に解消することはできず、冷却装置の安定動作が必ずしも確保できないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、気泡による冷媒の供給の阻害を低減し、熱輸送動作の安定化を図った冷却装置、電子機器装置、及び冷却装置の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
Ａ．本発明の第１の観点に係る冷却装置は、気化された作動流体たる気相作動流体が通過する気体流路と、前記気体流路を通過した気相作動流体を液化して液相作動流体を形成する液化部と、前記液化部で形成された液相作動流体が通過する液体流路と、平面上に前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向に列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象によって前記液体流路から液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を有し、該液体吸引保持部に保持された液相作動流体を気化して気相作動流体を形成する気化部と、を具備することを特徴とする。
液体吸引保持部の形状をフィン状（チャネルアレイ）ではなく、列をなして配置された複数の突起からなる構成としている。このため、液相作動流体が列に沿った方向およびこれとは異なる方向（列上の前後の突起間を通る方向）の双方に移動することが可能となる（液相作動流体の移動の柔軟性の確保）。これにより液体吸引保持部に気泡が生じた場合でも、気泡を迂回して液相作動流体が流れることが可能となり、液相作動流体の流れ、ひいては熱輸送が安定化される。
【０００６】
（１）前記複数の突起が、前記列に沿った方向からみて２μｍ以上５０μｍ以下の間隔で配置されていてもよい。
突起の配置ピッチとしては約２μｍ程度以上、５０μｍ程度以下が好ましい。
間隔が２〜３μｍ以下では液相作動流体が効率良く流れることが困難となり、５０μｍ以上では十分な毛管力を得ることができないからである（液体流路から液相作動流体を吸引する力が弱くなる）。
【０００７】
（２）前記液体吸引保持部における液相作動流体のコンダクタンスが、前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向より、該気体流路から該液体流路へと向かう方向の方が大きくなるように、前記複数の突起が配置されていてもよい。
作動流体の流れの正逆方向でコンダクタンスを異ならせることで、液体吸引保持部で発生した気泡等に起因する液相作動流体の気体流路から液体流路への逆流を防止し、液体吸引保持部が干上がらないようにすることができる。
流れの正逆方向でコンダクタンスを異ならせるには、例えば、突起の下流側端部を上流側端部よりも大きくすることで（幅を広くすることで）行える。すなわち、正逆方向で突起が非対称性となるように配置して、コンダクタンスを正逆方向で異ならせることができる。
【０００８】
▲１▼ここで、複数の突起の形状を、柱状、さらには角柱とすることができる。この角柱としては三角形、五角形等の奇数角形、および角が偶数の偶数角形を用いることができる。
即ち、逆流の防止に奇数角形、および偶数角形の双方を用いることができる。例えば六角形であっても、下流側での幅を上流側での幅よりも大きくすれば逆流を防止できる。
【０００９】
▲２▼前記複数の突起が、前記列に沿って交互に、該列の方向と異なる方向にずれて配置されていてもよい。この具体例として、突起の列がジグザグ、あるいは蛇行している場合を挙げることができる。また、列が複数の場合の例として、突起が千鳥状に配置されている場合を挙げることができる。
列がずれて整列されていても、液相作動流体の移動の柔軟性を確保して、気泡を迂回して液相作動流体が流れるようにすることができる。
また、逆流の防止をより効果的に図ることができる。即ち、列内において突起をずらして配置することで、突起の背後に次の突起が配置されなくなり、突起が液相作動流体の流れに晒される。このため、突起による逆流防止の効果が向上する。
【００１０】
ここで、前記複数の突起が複数の略平行な列に沿って配置され、かつ前記列に沿った方向と直交する方向からみて、該複数の突起間の距離と該複数の突起の幅が略等しくすることができる。
この具体例として、突起を千鳥状に配置し、さらに突起の下流側の底辺と突起間の間隔の比を約１：１とした場合を挙げることができる。作動流体の逆流を効果的に防止することができる。
【００１１】
（３）前記気化部を、前記複数の突起から構成された液体吸引保持部が形成された第１の基板と、該第１の基板に接合された第２の基板から構成することができる。
基板を用いて、気化部をコンパクトに構成することができる。
【００１２】
（４）前記気体流路および前記液体流路を変形自在とすることができる。
液体流路を変形自在とすることで、冷却装置を設置する際の柔軟性が向上する。
【００１３】
Ｂ．本発明の第２の観点に係る電子機器装置は、中央演算処理部と、前記中央演算処理部に近接または接触して配置されたＡに示す冷却装置とを具備することを特徴とする。
冷却装置によって電子機器装置内を効果的に冷却することができる。
【００１４】
Ｃ．本発明の第３の観点に係る冷却装置の製造方法は、作動流体が通過する流路を構成する溝を第１の基板上に形成する溝形成工程と、列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象を用いて液相作動流体を吸引する液体吸引保持部を第２の基板上に形成する液体吸引保持部形成工程と、前記溝形成工程で溝が形成された第１の基板と前記液体吸引保持部形成工程で液体吸引保持部が形成された第２の基板とを接合する接合工程と、を具備することを特徴とする。
基板を用いて冷却装置を効率よく製造することができる。
ここで、液体吸引保持部形成工程が、第３の基板に前記液体吸引保持部を形成する工程と、前記液体吸引保持部が形成された第３の基板を前記第２の基板に組み込む工程とを有してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る冷却装置１００を分解した状態を表す分解斜視図であり、図２は冷却装置１００を図１のＡ−Ｂで切断した状態を表す断面図である。
図１，２に示すように、冷却装置１００は２枚の基板１０，２０を接合して構成され、その内部に気化部３０，気体流路４０，液化部５０、液体流路６０を有し、作動流体Ｆが封入されている。気化部３０，気体流路４０，液化部５０，液体流路６０は作動流体Ｆが循環する循環経路７０を構成する。
作動流体Ｆは、いわゆる冷媒であり、水、アンモニア、炭化水素、二酸化炭素等種々の材料を用いることができる。
【００１６】
気化部（蒸発部）３０は、基板１０、２０上それぞれに形成された溝１１，２１間に構成され、作動流体Ｆが液体（液相作動流体ＦＬ）から気体（気相作動流体ＦＧ）へと相変化する箇所であり、液体吸引保持部（ウィック）３１、気体流入部３２，気液分離壁３３を有する。
【００１７】
液体吸引保持部３１は、基板１０の溝１１上に列をなすように配置された突起１２から構成され、毛管現象を利用して液体流路６０から液相作動流体ＦＬを吸引し（毛管力による吸引）、これを保持する。液体吸引保持部３１に保持された液相作動流体ＦＬは気化（蒸発）し、その周囲から気化熱を奪う。
以上のように、液体吸引保持部３１は、▲１▼毛管力により液体流路６０から液相作動流体ＦＬを吸引する吸引機能、▲２▼吸引した液相流体ＦＬを一時的に保持する保持機能を有する。この吸引機能により、液体吸引保持部３１は作動流体Ｆを循環経路７０内で連続的に循環させるためのポンプとして機能する。
なお、突起１２の詳細は後述する。
【００１８】
気体流入部３２は、液体吸引保持部３１の上方と基板２０の溝２１の底面との間に形成された空間であり、液体吸引保持部３１で気化された気相作動流体ＦＧが流入する。
【００１９】
気液分離壁３３は、液体吸引保持部３１と気体流路４０との間に配置された突起である。気液分離壁３３は液体吸引保持部３１の突起１２よりも少し高さが高く、かつその幅が溝１１の幅一杯になるように構成されている。
この結果、液体吸引保持部３１に保持された液相作動流体ＦＬが液相を維持したままで気体流路４０に流入することが防止される。一方、気相作動流体ＦＬは気液分離壁３３の上面と基板２０下面の溝２１の底面との間から気体流路４０に移動する。
【００２０】
気体流路４０は、基板１０に形成された溝１３と基板２０の下面とによって構成され、気化部３０で気化した気相作動流体ＦＧが液化部５０に移動するための経路である。
【００２１】
液化部（凝縮部）５０は、基板１０上に形成された溝１４と基板２０の下面との間に構成され、作動流体Ｆが気体から液体へと相変化する箇所であり、複数の凝縮フィン５１が並列して配置されている。気体流路４０から流入した気相作動流体ＦＧが凝縮フィン５１で液化して液相作動流体ＦＬが形成され、この液化の際に熱を放出する。
【００２２】
液体流路６０は、基板１０に形成された溝１５と基板２０の下面から構成され、液化部５０で液化した作動流体Ｆが気化部３０に移動するための経路である。
【００２３】
基板１０、２０にそれぞれ形成された溝１６，２６は、一体となって断熱空間８０を構成する。断熱空間８０は気化部３０，気体流路４０，液化部５０、液体流路６０間で、基板１０，２０を通じて、熱が伝導することを制限し、冷却装置１００の冷却効率の向上を図っている。
【００２４】
（液体吸引保持部３１の詳細）
既述のように液体吸引保持部３１は、基板１０の溝１１上に列をなして配置された突起１２から構成される。以下、突起１２の詳細を説明する。
図３は、液体吸引保持部３１の突起１２の配置を表す上面図である。
図３に示すように突起１２は液体流路６０から気体流路４０へと向かうＹ正方向（液流入方向）及びこれと直交するＸ方向の双方について、列をなすアレー状に配置されている。
【００２５】
（１）突起１２間の空間で毛管力が働き、液相作動流体ＦＬを液体流路６０から吸引して、その液面を気体流入部３２に対向した状態にする。毛管力による液相作動流体ＦＬの吸引を行わせるためには、突起１２間の空間距離をある程度小さくする必要がある（突起１２をある程度密に分布させる）。図３に示すように、突起１２間の距離として、Ｘ方向の距離ｄｘとＹ方向の距離ｄｙとがあるが、例えばこの双方を５０μｍ以内とすることで、毛管力により液相作動流体ＦＬの吸引を行うことができる。
一方、突起１２の分布が密になりすぎると、液相作動流体ＦＬを液体流路６０から気体流路４０の方へと移動するときの抵抗が大きくなるため、突起１２間の距離を２，３μｍ程度以上にすることが好ましい。
【００２６】
（２）突起１２をアレー状に配置したことで、液相作動流体ＦＬは液体流路６０から気体流路４０へと向かうＹ正方向のみならず、これと直交するＸ方向への移動が可能となる。これは、以下に示すように、気泡による液体吸引保持部３１内での液相作動流体ＦＬの移動の阻害を低減する作用をもたらす。
【００２７】
液体吸引保持部３１において、液相作動流体ＦＬが気化するときに体積が急激に膨張して、液相作動流体ＦＬ内に気泡が発生する可能性がある（例えば、いわゆる突沸）。この気泡は液体吸引保持部３１内に滞留し、液体吸引保持部３１内での液相作動流体ＦＬの移動を妨げる畏れがある。
突起１２がアレー状に配置されていることから、突起１２間の一部が塞がった場合であっても、液相作動流体ＦＬがこれを迂回して移動することができる。
図４は、液相作動流体ＦＬが吸引保持部３１内の気泡９１を迂回する状態を表す上面図である。アレー状に配置された突起１２間に気泡９１があっても液相作動流体ＦＬがこれを迂回して移動できることが判る。
以上のように、アレー状に突起１２を配置したことで、液相作動流体ＦＬの移動の融通性が確保され（少なくとも複数の方向への移動が可能）、液体吸引保持部３１における気泡等に起因する液相作動流体ＦＬの移動の阻害を防止することができる。
【００２８】
（３）図２，３に示すように突起１２は柱状であり、その断面が三角形（ここでは、二等辺三角形）である。そして、三角形の頂点ｐ１が液相作動流体ＦＬの流入方向（Ｙ負方向）で、二等辺三角形の底辺ｂが液相作動流体ＦＬの流出方向（Ｙ正方向）となるように配置されている。これは、液相作動流体ＦＬの逆流防止に寄与する。
突起１２の配置は液相作動流体ＦＬの流入流出方向で非対称性を生じており、その結果、流れの正方向と負方向でコンダクタンスの相違が生じている。さらに、突起１２が液相作動流体ＦＬの流れの正方向側よりも逆方向側の幅が大きくなるように配置されている。この結果、液相作動流体ＦＬは流入方向から流出方向へと向かう流れの正方向（Ｙ正方向）の方が、流れの逆方向（Ｙ負方向）よりも流れ易くなっている。
【００２９】
図５（Ａ），（Ｂ）は、液相作動流体ＦＬが液体吸引保持部３１中を流れるときの様子を模式的に示す図である。ここで、図５（Ａ）は液相作動流体ＦＬが正方向（液体流路６０側から気体流路４０側へ向かう方向）に、図５（Ｂ）は液相作動流体ＦＬが逆方向（気体流路４０側から液体流路６０側へ向かう方向）に流れる状態を表している。
図５（Ａ）に示すように、正方向の流れでは、突起１２の液相作動流体ＦＬに対する抵抗は少なく、液相作動流体ＦＬはスムーズに流れていく。一方、図５（Ｂ）に示すように、液相作動流体ＦＬが逆流しようとする場合でも、突起１２が逆流に対する抵抗性が高い形状となっているため、冷媒の逆流を低減することができる。
以上のように、突起１２の配置により、液体吸引保持部３１が作動液体Ｆの流動方向の一方向性を確保する（逆流防止）機能を持つことになる。
【００３０】
液体吸引保持部３１で発生した気泡は、液相作動流体ＦＬの移動を妨げるに留まらず、液相作動流体ＦＬを逆流させ、ひいては液体吸引保持部３１の干上がりを招く畏れがある。
突起１２の配置により液相作動流体ＦＬの逆流を防止することで、液体吸引保持部３１の干上がりを防止し、液相作動流体ＦＬを安定して循環させることができるようになる。
【００３１】
（４）図６に液体吸引保持部３１上の突起１２の他の配置例を示す。ここでは、突起１２がいわゆる千鳥状に配置されている。即ち、突起１２のＸ方向に配置されたｎ番目の列の突起１２の間にその次のｎ＋１番目の列の突起１２が配置されている。このように、ある列の突起１２間にその次の列の突起１２が配置されると、液相作動流体ＦＬの流れの方向からみて異なる列の突起１２が互いに他の突起１２の背後に隠れることなく配置されることなる。
このように突起１２を千鳥状に配置することで、液相作動流体ＦＬの逆流をより効果的に防止することが可能となる。
【００３２】
図７（Ａ），（Ｂ）は、液相作動流体ＦＬが図６に示した液体吸引保持部３１中を流れるときの様子を模式的に示す図である。ここで、図７（Ａ）は液相作動流体ＦＬが正方向（液体流路６０側から気体流路４０側へ向かう方向）に、図７（Ｂ）は液相作動流体ＦＬが逆方向（気体流路４０側から液体流路６０側へ向かう方向）に流れる状態を表している。
図７（Ａ）、（Ｂ）を図５（Ａ），（Ｂ）と比較すれば判るように、突起１２を千鳥状に配置することで、逆流防止効果をより向上させることができる。
【００３３】
（５）液体吸引保持部３１の突起１２の形状として、三角柱形状以外の形状を用いることも可能である。
図８〜１０は液体吸引保持部３１での突起１２の配置例を示す上面図である。
図８は突起として五角形状の突起１２ａを用いた例を示す。五角形状の突起１２ａは、三角形状の突起と同様に、流れの正方向側よりも逆方向側で幅が大きくなるように配置されている。この結果、作動液体Ｆの逆流を効率よく防止し、作動液体Ｆが安定して流れるようになっている。
【００３４】
また、図９は、三角柱形状の突起１２ｂの中に円柱形状の突起１２ｃを混在させて配置した状態を表している。図１０は、チャネルアレイ形状の突起１２ｄの間に三角柱形状の突起１２ｅを配置した例を示している。
このように、突起１２全てを同一形状にする必要はない。また、突起１２の一部にチャネルアレイ形状の突起を含めても差し支えない。
【００３５】
（６）以上を纏めると、列をなすように突起１２を配置することで、作動液体Ｆの流れに融通性を持たせ、発生した気泡により液体吸引保持部３１での作動液体Ｆの流れが阻害されることを低減できる。
また、突起１２を流れの正逆方向で非対称を有するように配置することで、液体吸引保持部３１における作動液体Ｆの逆流を防止できる。さらに、突起１２の配置を千鳥状にすることでより効果的に逆流防止を図ることができる。
このような、液体吸引保持部３１において気泡に起因する作動液体Ｆの流れの阻害（逆流も含む）を防止することで、液体吸引保持部３１への作動液体Ｆの供給を確保している。
作動液体Ｆの供給が確保されることから、液体吸引保持部３１に保持された液相作動流体ＦＬの気化が連続的に行われても、その乾燥（ドライアウト）を防止することができる。
【００３６】
（冷却装置１００の動作）
冷却装置１００の動作を説明する。
冷却装置１００内では作動流体Ｆが、循環経路７０たる気化部３０，気体流路４０，液化部５０，液体流路６０を循環することで、気化部３０の熱が液化部５０に移動する。以下、この詳細を説明する。
【００３７】
液相作動流体ＦＬが液体流路６０から気化部３０に流入する。この流入は気化部３０の液体吸引保持部３１での毛管現象によって行われる（毛管力による吸引）。
液体吸引保持部３１に吸引された液相作動流体ＦＬは、液体吸引保持部３１に保持された状態で吸熱し、気化する。気化した作動流体Ｆ（気相作動流体ＦＧ）は気体流入部３２に流入し、気液分離壁３３上を通過して気体流路４０に流入する。
気体流路４０に流入した気相作動流体ＦＧは、液化部５０に流入し、凝縮フィン５１で液化して放熱する。
以上のように、作動流体Ｆが循環経路７０を循環し、気化部３０での気化による吸熱、液化部５０での液化による放熱が連続的に行われる。この結果、気化部３０の熱が液化部５０に運搬され、気化部３０に接触あるいは近接した冷却対象が冷却されることになる。
【００３８】
冷却装置１００の動作の際に、液体吸引保持部３１に列をなすように配置された突起１２により、液体吸引保持部３１における気相作動流体ＦＧの移動が気泡により阻害されることを防止できる。さらに、流れの一方向性を確保することで、循環経路７０での作動流体Ｆの循環がより確実に行われる。
この結果、気泡に起因して冷却装置１００の冷却効率が低下したり、さらにドライアウトにより冷却装置１００の動作が停止したりすることが防止される。
【００３９】
（第２実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態に係る冷却装置２００を分解した状態を表す分解斜視図であり、図１２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ組み立てられた冷却装置２００を図１１のＣ−Ｄ、Ｅ−Ｆで切断した断面を表す断面図である。
図１１，１２に示すように冷却装置２００は、４枚の基板２１０〜２４０から構成されている。基板２３０，２４０はそれぞれ基板２２０の孔２２１、２２２に隙間なく組み込まれる。さらに、基板２１０、２２０が接着固定される。
図１３〜１５は、冷却装置２００を構成する基板２１０，２２０それぞれおよびこの両者を組み合わせた状態を表す上面図である。ここでは基板２２０は、基板２３０，２４０と組み合わされた状態で表している。
【００４０】
図１１〜１５に示すように、冷却装置２００は４枚の基板２１０〜２４０を組み合わせて構成され、その内部に気化部２５０，気体流路２６０，液化部２７０、液体流路２８０を有し、作動流体（冷媒）Ｆが封入されている。気化部２５０，気体流路２６０，液化部２７０，液体流路２８０は、第１の実施形態と同様に、作動流体Ｆが循環する循環経路２９０を構成する。
【００４１】
基板２１０、２２０は、比較的熱絶縁性の高い材料から、基板２３０，２４０は比較的熱伝導性の高い材料から構成するのが好ましい。
基板２３０に形成された液体吸引保持部２５１と基板２４０に形成された凝縮フィン２７１は、吸熱、放熱の機能を有することから、熱伝導性が良好であることが好ましい。一方、冷却装置２００を構成する液体吸引保持部２５１、凝縮フィン２７１以外の構成要素は、不要な熱伝導を制限するためにある程度の熱絶縁性を有することが好ましい。
具体的には、基板２１０、２２０を例えばプラスチック、ガラス、およびこの両者の組み合わせから、基板２３０，２４０を例えばニッケル、銅等の金属から構成できる。
但し、液体吸引保持部２５１および凝縮フィン２７１の厚さを薄くすれば、その構成材料自体の熱伝導性がそれほど良くなくても外部との熱交換に支障を来すことはない。
【００４２】
気化部２５０は、基板２１０上の溝２１１と基板２３０との間に構成され、作動流体Ｆが液体（液相作動流体ＦＬ）から気体（気相作動流体ＦＧ）へと相変化する箇所であり、液体吸引保持部（ウィック）２５１、気体流入部２５２を有する。
【００４３】
液体吸引保持部２５１は、基板２３０の下面上に形成された溝２３１上に列をなすように配置された突起２３２から構成されている。突起２３１の構造および機能は基本的には第１の実施形態と大きく異なるものではないので、記載を省略する。
【００４４】
気体流入部２５２は、液体吸引保持部２５１の下方と基板２１０の溝２１１の底面との間に形成された空間であり、液体吸引保持部２５１で気化された作動流体Ｆが流入する。
【００４５】
気体流路２６０は、基板２１０に形成された溝２１２と基板２２０の下面とによって構成され、気化部２５０で気化した作動流体が液化部２７０に移動するための経路である。
【００４６】
液化部（凝縮部：コンデンサ）２７０は、基板２１０の溝２１３と基板２４０の下面との間に構成され、作動流体Ｆが気体から液体へと相変化する箇所であり、並列して配置された複数の凝縮フィン２７１を有する。この凝縮フィン２７１は、基板２４０上に溝２４１を並列して形成することで構成される。即ち、溝２４１同士の間の基板２４０の構成材料が凝縮フィン２７１になる。
【００４７】
液体流路２８０は、基板２１０に形成された溝２１４と基板２２０の下面とによって構成され、液化部２７０で液化した作動流体が気化部２５０に移動するための経路である。
【００４８】
基板２１０、２２０にそれぞれ形成された溝２１６，２２６は、一体となって断熱空間２９１を構成する。断熱空間２９１は気化部２５０，気体流路２６０，液化部２７０、液体流路２８０間で、基板２１０，２２０を通じて、熱が伝導することを制限し、冷却装置２００の冷却効率が低下することを防止している。
【００４９】
さらに、冷却装置２００は、液相作業流体ＦＬを貯蔵するリザーバ２９２、貯蔵部２９３を有する。
リザーバ２９２は、基板２１０に形成された溝２１７および基板２２０の下面から構成される。液体吸引保持部２５１に保持された液相作業流体ＦＬが所定量以下になったときに、貯蔵された液相作業流体ＦＬが液体吸引保持部２５１へと流入するようになっている。この流入は、リザーバ２９２に接続された溝２１７ａ，２１７ｂから液体吸引保持部２５１へと毛管力により液相作業流体ＦＬが吸引されることで行われる。
【００５０】
また、貯蔵部２９３は、基板２１０に形成された溝２１８および基板２２０の下面から構成される。液化部２７０に保持された液相作業流体ＦＬが所定量以下になったときに、貯蔵された液相作業流体ＦＬが液化部２７０へと流入するようになっている。この流入は、貯蔵部２９３に凝縮フィン２７１（溝２４１）の一部が対向していることで、貯蔵部２９３から凝縮フィン２７１を伝わって液化部２７０へと液相作業流体ＦＬが移動することで行われる。
【００５１】
以上のように、リザーバ２９２と貯蔵部２９３は、循環経路２９０内が乾燥（ドライアウト）しないようにするための液相作業流体ＦＬを貯蔵しており、必要に応じて液相作業流体ＦＬを循環経路２９０内に流入させる。
【００５２】
冷却装置２００は、第１の実施形態と異なり、液体吸引保持部２５１および凝縮フィン２７１が気体流路２６０，液体流路２８０をそれぞれ構成する溝２１２，２１４が形成された基板２１０とは異なる基板２３０，２４０上に形成されている。
しかし、その動作は第１の実施形態と本質的には同一である。液体吸引保持部２５１が液体流路２８０から液相作業流体ＦＬを吸引し、気体流入部２５２へと気化させることで、冷却動作が進行する。
このとき、第１の実施形態と同様に、突起２３２によって、気泡に起因する作動流体Ｆの吸引の阻害および逆流が防止される。
【００５３】
（冷却装置２００の製造方法）
図１６は冷却装置２００の製造工程の一例を示したものである。
（１）まず、基板（下部基板）２１０及び基板（上部基板）２２０に溝を形成する（ステップ１）。
基板２１０の上面に、流路２６０，２８０、液を貯蔵する貯蔵タンク（リザーバ２９２，貯蔵部２９３）、断熱空間２９１等として機能する溝２１１〜２１８を形成する。一方、基板２２０の下面上には断熱空間２９１として機能する溝２１６を形成する。
各基板２１０，２２０上に溝を形成するには、例えば基板２１０，２２０にプラスチック材料を用いる場合には、あらかじめそれぞれの基板２１０，２２０について型を作成しておき、この型を用いてプラスチック材料を成型することが考えられる。
基板２１０，２２０はガラスで構成してもよく、この場合は、基板２１０，２２０上にレジストのパターンを形成した後、エッチングすることで溝を形成することができる。
【００５４】
（２）次に、凝縮フィン（コンデンサ）２７１又は液体吸引保持部（ウイック）２５１として機能する基板２３０，２４０を形成する（ステップ２）。
溝を有する基板２３０，２４０は様々な方法で作製することができ、特に本発明に基づくウイックの作製方法の種類は多数あり、状況に応じて種々用いることができる。
この中でも近年微細加工技術として注目されている、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）技術を好適に用いることができる。具体的には、ＵＶ−ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ　ＧａｌｖａｎｏＦｏｒｍｕｎｇ　ＡｂＦｏｒｍｕｎｇ）プロセスやＤｅｅｐＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）技術に基く、シリコンなどの材料を数十μｍかそれ以上に高アスペクト比で深掘りする技術により、突起２３２を好適に形成することができる。
【００５５】
ここで、図１６に基づきＵＶ−ＬＩＧＡの工程について具体的に説明する。
まず、図１７（Ａ）に示すように、プレート３８１上に例えば有機材料であるＳＵ−８からなるレジスト層３８２を形成し、その上にパターニングされたレジスト膜３８３を形成する。これをパターン基板３８０と呼ぶ。
次に、図１７（Ｂ）に示すように、パターン基板３８０の上方からＵＶを照射し、レジスト層３８２のエッチングを行う。
次に、図１７（Ｃ）に示すように、このパターン基板３８０からレジスト膜３８３を剥離し、この表面にニッケルＮｉの電鋳でニッケル層３８４を形成する。そして、図１７（Ｄ）に示すように、パターン基板３８０からニッケル層３８４を剥離する。剥離したニッケル層３８４が突起または溝を有する基板２３０，２４０となる。
【００５６】
（３）このように形成された基板２３０，２４０を図１８に示すように基板２２０を貫通して開けられた孔２２１、２２に組み込む（ステップ３）。このとき、基板２２０の構成材料がプラスチックの場合には、基板２２０に熱を加え半固体状態としておいて、その孔２２１、２２２に基板２３０，２４０を挿入する。これは、基板２２０と基板２３０，２４０それぞれとの間に隙間ができないようにするためである。
（４）次に、図１９（Ａ）に示すように、基板２１０の上面に例えばスパッタリングによって接着部材としての銅薄膜２１０ａを形成する。
その後、図１９（Ｂ）に示すように、基板２１０，２２０を例えば超音波接合又は熱融着接合によって接合する（ステップ４）。
【００５７】
上に述べた製造方法により、冷却装置を効率よく製造できる。なお、冷却装置１００も冷却装置２００とはぼ同様に製造できる。
上述の製造方法では、金属材料（ニッケル）を用いて液体吸引保持部（ウイック）２５１および凝縮フィン２７１を形成しているが、より多様な材料を用いてこれらを形成することができる。
例えば、シリコン等の結晶材料をウェットプロセスにより異方性エッチングすることで、柱状の突起を形成することができる。またＤｅｅｐ　ＲＩＥ等のドライエッチング技術を用いることで、シリコンやＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ガラス材料等、より多様な材料を用いることができる。
液体吸引保持部２５１および凝縮フィン２７１は吸熱、放熱の機能を有することから、熱伝導性の材料を用いて構成するのが好ましいが、これらの厚さを薄くすれば材料自体の熱伝導性がそれほど良くなくても外部との熱交換に支障を来すことはない。
【００５８】
（第３の実施形態）
図２０は本発明の第３の実施形態として、液化部４１０と気化部４２０とをフレキシブル基板４３０で繋げて構成されたフレキシブル冷却装置４００を示したものである。
液化部４１０、気化部４２０はそれぞれプラスチックからなり、金属製の基板４１１、４２１から構成された液体吸引保持部および凝縮フィンが組み込まれている。
フレキシブル基板４３０はプラスチックからなり、内部にヒートパイプの流路４３１を含んでいる。これらの基材又は基板が一体となってヒートパイプを構成する。
フレキシブル基板４３０は自由な変形が可能である。例えば電子機器の発熱部に気化部４２０を装着させ、電子機器の外部表面の形状に沿うようにフレキシブル基板を密着させることができる。
【００５９】
（電子機器装置への応用）
冷却装置１００，２００をパソコン、ディジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器装置に搭載することができる。
冷却装置１００，２００は、気化部（蒸発部）の液体吸引保持部（ウイック）が列をなす突起から構成されていることで、液体吸引保持部による気相作動流体の吸引、ひいては熱輸送動作の安定化が図られる。このため、冷却装置１００，２００は、高集積化、大規模化が進んでいる半導体素子やこれらを用いた電子装置の冷却に適している。特に小型化の進むパーソナルコンピュータ、情報携帯端末等のＣＰＵの冷却用として好適である。
例えば、冷却装置をパソコンの中央演算処理部（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）の冷却に用いることができる。また、フラッシュメモリとドライバとを有する着脱可能の記録媒体を冷却するために、記録媒体を着脱するためのスロットに装着された記録媒体のドライバの直下に液体吸引保持部を配置することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、気泡による冷媒の供給の阻害を低減し、熱輸送動作の安定化を図った冷却装置、電子機器装置、及び冷却装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷却装置を分解した状態を表す分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る冷却装置を切断した状態を表す断面図である。
【図３】液体吸引保持部上の突起の一配置例を表す上面図である。
【図４】液相作動流体が吸引保持部内の気泡を迂回する状態を表す上面図である。
【図５】液相作動流体が液体吸引保持部中を流れるときの様子を模式的に示す図である。
【図６】液体吸引保持部上の突起の他の配置例を表す上面図である。
【図７】液相作動流体が液体吸引保持部中を流れるときの様子を模式的に示す図である。
【図８】液体吸引保持部での突起の配置例を示す上面図である。
【図９】液体吸引保持部での突起の配置例を示す上面図である。
【図１０】液体吸引保持部での突起の配置例を示す上面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る冷却装置を分解した状態を表す分解斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る冷却装置を切断した状態を表す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る冷却装置を構成する基板を表す上面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る冷却装置を構成する基板を表す上面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る冷却装置を構成する基板を表す上面図である。
【図１６】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程の一例を表すフロー図である。
【図１７】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程中の状態を表す側面図である。
【図１８】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程中の状態を表す側面図である。
【図１９】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程中の状態を表す側面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る冷却装置を表す斜視図である。
【符号の説明】
１００　冷却装置
１０、２０　基板
１１、１３〜１５、２１，２６　溝
１２　突起
３０　気化部
３１　液体吸引保持部
３２　気体流入部
３３　気液分離壁
４０　気体流路
５０　液化部
５１　凝縮フィン
６０　液体流路
７０　循環経路
８０　断熱空間
【図１】
2004028508.tif 000003
【図２】
2004028508.tif 000004
【図３】
2004028508.tif 000005
【図４】
2004028508.tif 000006
【図５】
2004028508.tif 000007
【図６】
2004028508.tif 000008
【図７】
2004028508.tif 000009
【図８】
2004028508.tif 000010
【図９】
2004028508.tif 000011
【図１０】
2004028508.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004028508.tif 000014
【図１３】
2004028508.tif 000015
【図１４】
2004028508.tif 000016
【図１５】
2004028508.tif 000017
【図１６】
2004028508.tif 000018
【図１７】
2004028508.tif 000019
【図１８】
2004028508.tif 000020
【図１９】
2004028508.tif 000021
【図２０】
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