(57)【要約】【課題】製造が容易な積層構造の熱輸送装置および熱輸送装置の製造方法を提供する。【解決手段】液相作動流体を毛管力により吸引して保持する液体吸引保持部が形成された第１の基板と、作動流体を気化する気化室を構成する第１の凹部と、作動流体を液化する液化室を構成する第２の凹部と、気化された作動流体を導く気体流路を構成する第１の溝と、液化された作動流体を導く液体流路を構成する第２の溝が一面に形成され、かつシリコンよりも熱伝導率の小さい材料からなる第２の基板と、第１、第２の基板を接続する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と、から熱輸送装置を構成する。この熱輸送装置は、第１、第２の基板の間に熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料を挟んで加熱することで容易に製造可能である。【選択図】    図８
2004190985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相作動流体を毛管力により吸引して保持する液体吸引保持部が形成された第１の基板と、
前記第１の基板に対向して配置され、前記液体吸引保持部で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室を構成する第１の凹部と、該気化室で形成され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室を構成する第２の凹部と、該気化室から該液化室に気相作動流体を導く気体流路を構成する第１の溝と、該液化室から該液体吸引保持部に液相作動流体を導く液体流路を構成する第２の溝が一面に形成され、かつシリコンよりも熱伝導率の小さい材料からなる第２の基板と、
前記第１、第２の基板を接続する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と、
を具備することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
前記第２の基板の前記第１の基板に対向する面と反対側の面に対向して配置された第３の基板をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。
【請求項３】
前記第１の基板と前記第３の基板との間で前記第２の基板を包み込むように、前記第１の基板の外周と前記第３の基板の外周とが封止されていることを特徴とする請求項２に記載の熱輸送装置。
【請求項４】
前記第１の基板及び前記第２の基板を表裏より包み込むように設けられた一対のラミネートシートを更に具備することを特徴とする請求項１に記載の熱輸送装置。
【請求項５】
前記ラミネートシートは、金属箔シートからなることを特徴とする請求項４に記載の熱輸送装置。
【請求項６】
前記第２の基板が樹脂材料からなり、前記第３の基板が金属材料からなることを特徴とする請求項２記載の熱輸送装置。
【請求項７】
前記第２の基板と前記第３の基板の線膨張係数の相違が５×１０−６［１／℃］以下であることを特徴とする請求項６記載の熱輸送装置。
【請求項８】
前記第３の基板の前記第１の基板に対向する面と反対側の面に対向して配置された第４の基板をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。
【請求項９】
液相作動流体を毛管力により吸引して保持する液体吸引保持部が形成された第１の基板と、
前記第１の基板に対向して配置され、前記液体吸引保持部で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室を構成する凹部が一面に形成され、かつシリコンよりも熱伝導率の小さい材料からなる第２の基板と、
前記第１、第２の基板を接続する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と、
を有する気化部と、
第３の基板と、
前記第３の基板に対向して配置され、前記気化部で形成され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室を構成する凹部が一面に形成され、かつシリコンよりも熱伝導率の小さい材料からなる第４の基板と、
前記第３、第４の基板を接続する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と、
を有する液化部と、
前記気化部から液化部へと気相作動流体を導く気体流路と、
前記液化部から気化部へと液相作動流体を導く液体流路と、
を具備することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項１０】
液相作動流体を毛管力により吸引して保持する液体吸引保持部が形成された第１の基板を作成するステップと、
前記液体吸引保持部で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室を構成する第１の凹部と、該気化室で形成され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室を構成する第２の凹部と、該気化室から該液化室に気相作動流体を導く気体流路を構成する第１の溝と、該液化室から該液体吸引保持部に液相作動流体を導く液体流路を構成する第２の溝が一面に形成された第２の基板を作成するステップと、
前記第１の基板、熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料、および前記第２の基板を積層するステップと、
前記積層された第１の基板、熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料、および第２の基板を圧力を加えた状態で加熱して、該第１、第２の基板を該熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料で接着するステップと、
を具備することを特徴とする熱輸送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱を輸送する熱輸送装置および熱輸送装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子装置の小型化、高性能化が進められている。高性能な電子デバイスは発熱が多いのが通例であり、温度の上昇による動作の不安定を防止するため、電子装置内部の熱を放熱する必要がある。この一方、放熱を電子装置の小型化の要請に反しないように行わねばならず、例えばデスクトップパソコンで用いられているような放熱デバイスをモバイル機器のＣＰＵに直接設置するのは困難である。
【０００３】
以上のような電子装置の小型化、高性能化への要請を反映して、電子装置の発熱部から放熱部へと熱を輸送するヒートパイプが用いられている。その中でもＣＰＬ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｐｕｍｐｅｄ  Ｌｏｏｐ）・ＬＨＰ（Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅｓ）（以下、「ＣＰＬ・ＬＨＰ」という）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。
【０００４】
ＣＰＬ・ＬＨＰの基本原理は通常のヒートパイプとほぼ同様であり、封入された冷媒が気化部で気化することで吸熱し、液化部で液化することで放熱することで、熱エネルギーを気化部から液化部へと移動する。
【０００５】
ＣＰＬ・ＬＨＰでは、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）気化部へと供給することで、冷媒の気化を継続して行ない、ヒートパイプとしての連続的な動作を行う。
【０００６】
ここで、ヒートパイプを積層構造で構成する先行技術が公開されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特表２０００−５０６４３２。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１には積層構造でヒートパイプを形成するのに適した構造、製造方法が十分に開示されているとは言い難い。例えば、プラスチックでＣＰＬ・ＬＨＰを構成するのに適した構造、および製造方法が開示されてはいない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造が容易な積層構造の熱輸送装置および熱輸送装置の製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る熱輸送装置は、液相作動流体を毛管力により吸引して保持する液体吸引保持部が形成された第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置され、前記液体吸引保持部で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室を構成する第１の凹部と、該気化室で形成され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室を構成する第２の凹部と、該気化室から該液化室に気相作動流体を導く気体流路を構成する第１の溝と、該液化室から該液体吸引保持部に液相作動流体を導く液体流路を構成する第２の溝が一面に形成され、かつシリコンよりも熱伝導率の小さい材料からなる第２の基板と、前記第１、第２の基板を接続する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と、を具備することを特徴とする。
第１、第２の基板の間に熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料を挟んで加熱することで、第１、第２の基板間に気化室、液化室等が形成され、この熱輸送装置を容易に製造可能である。
【００１１】
前記第２の基板の前記第１の基板に対向する面と反対側の面に対向して配置された第３の基板をさらに具備してもよい。
第２の基板が大気ガス成分、気相作動流体を通過する材料で構成されている場合に、第３の基板によりこのような気体成分の流入、流出を防止できる。
このような例として、前記第２の基板が樹脂材料からなり、前記第３の基板が金属材料からなる場合を挙げることができる。
【００１２】
ここで、前記第２の基板と前記第３の基板の線膨張係数の相違が５×１０−６［１／℃］以下であってもよい。第１、第２の基板の線膨張係数の相違に起因する第１、第２の基板の反りの発生を防止し、熱輸送装置の信頼性をより向上できる。
また、第１の基板と第３の基板との間で第２の基板を包み込むように、第１の基板の外周と第３の基板の外周とを封止してもよい。第２の基板をラミネート化することで、第２の基板の封止をより確実に行うことができる。
更に、第１の基板及び第２の基板を表裏より包み込むように一対のラミネートシートを設けるようにしてもよい。ラミネートシートとしては、例えばアルミニウム等からなる金属箔シートがより好ましい。これにより第１の基板及び第２の基板をより確実に封止することができる。
【００１３】
前記第３の基板の前記第１の基板に対向する面と反対側の面に対向して配置された第４の基板をさらに具備してもよい。
第４の基板により、熱輸送装置を補強できる。
【００１４】
本発明に係る熱輸送装置は、液相作動流体を毛管力により吸引して保持する液体吸引保持部が形成された第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置され、前記液体吸引保持部で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室を構成する凹部が一面に形成され、かつシリコンよりも熱伝導率の小さい材料からなる第２の基板と、前記第１、第２の基板を接続する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と、を有する気化部と、第３の基板と、前記第３の基板に対向して配置され、前記気化部で形成され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室を構成する凹部が一面に形成され、かつシリコンよりも熱伝導率の小さい材料からなる第４の基板と、前記第３、第４の基板を接続する熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料と、を有する気化部と、前記気化部から液化部へと気相作動流体を導く気体流路と、前記液化部から気化部へと液相作動流体を導く液体流路と、を具備することを特徴とする。
この熱輸送装置では、第１、第２の基板の間に熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料を挟んで加熱することで気化部が、第３、第４の基板の間に熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料を挟んで加熱することで液化部が、容易に形成できる。気化部と液化部とを接続する気体流路、液体流路にはパイプ等を適宜に利用することができる。
【００１５】
本発明に係る熱輸送装置の製造方法は、液相作動流体を毛管力により吸引して保持する液体吸引保持部が形成された第１の基板を作成するステップと、前記液体吸引保持部で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室を構成する第１の凹部と、該気化室で形成され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室を構成する第２の凹部と、該気化室から該液化室に気相作動流体を導く気体流路を構成する第１の溝と、該液化室から該液体吸引保持部に液相作動流体を導く液体流路を構成する第２の溝が一面に形成された第２の基板を作成するステップと、前記第１の基板、熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料、前記第２の基板を積層するステップと、前記積層された第１の基板、熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料、第２の基板を圧力を加えた状態で加熱して、該第１、第２の基板を該熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料で接着するステップと、を具備することを特徴とする。
第１、第２の基板の間に熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料を挟んで加熱することで、第１、第２の基板間に気化室、液化室等が形成され、熱輸送装置を容易に製造可能である。
【００１６】
【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の実施形態に係る熱輸送装置１０を表す分解斜視図であり、図２、３は熱輸送装置を構成する気化部１００、液化部２００を表す分解斜視図である。
【００１７】
図１〜３に示すように熱輸送装置１０は、それぞれ４枚の基板１１０〜１４０、２１０〜２４０から構成される気化部（蒸発部、エバポレータともいう）１００、液化部（凝縮部、コンデンサともいう）２００、気化部１００と液化部２００とを接続するパイプ３１０、３２０から構成され、図示しない作動流体（冷媒）が封入されている。
【００１８】
なお、パイプ３１０、３２０には、適宜の材料（例えば、金属材料、樹脂材料）を用いることができる。
【００１９】
作動流体は、いわゆる冷媒であり、ここでは水を用いているが、必要に応じて、アンモニア、エタノール、フロリナート等を用いることができる。
【００２０】
作動流体は気化部１００で気化し気相作動流体となってパイプ３１０内を通過して液化部２００に移動する。液化部２００に移動した気相作動流体は液化して液相作動流体となり、パイプ３２０内を通過して気化部１００に移動し再び気化する。このように、作動流体が気化部１００、パイプ３１０、液化部２００、パイプ３２０を循環し、潜熱の形で気化部１００から液化部２００へと熱を輸送することで、熱輸送装置１０が動作する。この結果、気化部１００側に配置された冷却対象を冷却することができる。
【００２１】
気化部は４枚の基板１１０、１２０、１３０、１４０から構成される。
【００２２】
基板１１０は、熱伝導性の良好な材料から構成され溝１１１、貫通孔１１２、１１３が形成されている。
【００２３】
溝１１１は、毛管現象によって液相作動流体を吸引、保持する液体吸引保持部（いわゆるウィック）として機能する。溝１１１に保持された液相作動流体は気化（蒸発）して気相作動流体となる。溝１１１の形状は、例えば、幅５０μｍ、深さ数十〜１００μｍである。
【００２４】
貫通孔１１２はパイプ３１０に接続され、気相作動流体をパイプ３１０へ流出させる。貫通孔１１２はパイプ３２０に接続され、液相作動流体をパイプ３２０から流入させる。
【００２５】
なお、基板１１０で作動流体に接触する箇所は、必要に応じて作動流体に対する防食処理が施される。例えば、基板１１０が銅で、作動流体が水の場合には、銅が水で腐食されることを防止するための保護膜が形成される。
【００２６】
基板１２０は、凹部１２１、溝１２２〜１２４、貫通孔１２５が形成されている。
【００２７】
凹部１２１は、基板１１０の下面と共に、溝１１１に保持された液相作動流体が気化するための気化室を構成する。
【００２８】
溝１２２は、基板１１０の下面と共に、貫通孔１１３から流入した液相作動流体を溝１１１へと導くための流路を構成する。貫通孔１１３から溝１２２に流入した液相作動流体は二手に分かれて溝１１１の両端付近で接触し、毛細管現象で溝１１１に吸引される。
【００２９】
溝１２３は、基板１１０の下面と共に、凹部１２１と貫通孔１１２とを接続し、凹部１２１内で気化した作動流体を貫通孔１１２へと導く流路を構成する。溝１２４は、基板１１０の下面と共に、貫通孔１２５から注入された液相作動流体を溝１１１へと導くための流路を構成する。
【００３０】
貫通孔１２５は作動流体を補充するための開口である。
【００３１】
なお、溝１２２、１２４の幅は例えば１００μｍであり、溝１２３の幅はそれより大きい。溝１２２、１２４は毛管現象で液相作動流体を流入させる液体の流路であり、溝１２３は圧力差のみで液相作動流体を流出させる気体の流路だからである。
【００３２】
基板１３０は、気化部１００の密封をより確実にするためのものである。基板１２０に利用する材料によっては大気ガス成分や気相作動流体が浸透する可能性がある。例えば、基板１２０にプラスチック（樹脂）材料を用いると、プラスチック材料が大気ガス成分や水蒸気を通過することで、気化部１００への大気ガス成分の流入、気相作動流体の流出が生じる可能性がある。基板１３０に金属を用いると金属が気体の流入、流出を遮断することから、気化部１００への気体の流入、流出が阻止される。また、基板１３０に金属を用いることで、プラスチック材料からなる基板１２０の剛性を補強することができる。なお、基板１３０には、貫通孔１２５と対応する位置に貫通孔１３１が形成され、作動流体の補給を可能としている。
【００３３】
基板１４０は、補強のためのものであり、気化部１００の機能とは直接の関わりはない。基板１４０には貫通孔１３１と対応する位置に貫通孔１４１が形成され、作動流体の補給を可能としている。なお、作動流体の補給を行わないときには貫通孔１４１は封鎖される。
【００３４】
液化部２００は、４枚の基板２１０、２２０、２３０、２４０から構成される。
【００３５】
基板２１０は、熱伝導性の良好な材料から構成され貫通孔２１１、２１２が形成されている。貫通孔２１１はパイプ３１０に接続され、気相作動流体をパイプ３１０から流入させる。貫通孔２１２はパイプ３２０に接続され、液相作動流体をパイプ３２０に流出させる。
【００３６】
なお、基板２１０で作動流体に接触する箇所は、必要に応じて作動流体に対する防食処理が施される。例えば、基板２１０が銅で、作動流体が水の場合には、銅が水で腐食されることを防止するための保護膜が形成される。
【００３７】
基板２２０は、凹部２２１、突起２２２が形成されている。
【００３８】
凹部２２１は、基板２１０の下面と共に、パイプ３１０から流入した気相作動流体が液化するための液化室を構成する。
【００３９】
突起２２２は凹部２２１内に配置され、貫通孔２１１から流入した気相作動流体を液化し液相作動流体を形成するための凝縮フィンを構成する。突起２２２の形状は例えば幅が１ｍｍの長方形底面を有する角柱である。
【００４０】
基板２３０は、気化部１００の密封をより確実にするためのものである。基板２２０に利用する材料によっては大気ガス成分や気相作動流体が浸透する可能性がある。例えば、基板２２０にプラスチック（樹脂）材料を用いると、プラスチック材料が大気ガス成分や水蒸気を通過することで、液化部２００への大気ガス成分の流入、気相作動流体の流出が生じる可能性がある。基板２３０に金属を用いると金属が気体の流入、流出を遮断することから、液化部２００への気体の流入、流出が阻止が阻止される。
【００４１】
基板２４０は、補強のためのものであり、液化部２００の機能とは直接の関わりはない。
【００４２】
以上の基板１１０〜１４０、２１０〜２４０には種々の材料を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
基板１１０、２１０には、金属材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）を用いることができる。気化部１００への熱の流入、液化部２００からの熱の流出を行うために、熱伝導性が良好なことが好ましいからである。この内、熱伝導性の点で銅が好適である。基板１１０は、溝１１１を形成する関係である程度の厚さが必要となる。基板１１０として、０．０５〜１ｍｍ、例えば、０．３ｍｍの厚さのシートを利用できる。基板２１０は、厚さは特に拘らないが、０．０５〜１ｍｍ、例えば、０．３ｍｍの厚さのシートを利用できる。
【００４４】
基板１２０、２２０には、プラスチック（樹脂）材料（例えば、ポリイミド材料（非熱可塑性、または熱可塑性いずれも可）、オレフィン系材料）、ガラス材料、金属材料（例えば、銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ３０４等））を用いることができる。
【００４５】
基板１２０、２２０は、凹部１２１、２２１等を形成する関係である程度の厚さが必要となる。基板１２０、２２０として、０．１〜１ｍｍ、例えば、０．５ｍｍの厚さのシートを利用できる。
【００４６】
基板１２０、２２０はそれぞれ、基板１１０、２１０と熱膨張係数がほぼ一致していることが好ましい。基板１１０と基板１２０（または、基板２１０と基板２２０）との熱膨張係数が大きく異なると、温度の変化（加熱、冷却）により、基板１１０と基板１２０（または、基板２１０と基板２２０）が反り（いわゆるバイメタル効果）、基板１２０と基板１１０との間で作動流体の漏れが生じたりする可能性がある。
【００４７】
基板１１０、１２０の線膨張係数の相違を、例えば５×１０−６［１／℃］以下にすることで、その反りを低減することができる。このため、基板１１０に銅（線膨張係数：１６．５×１０−６［１／℃］）を用いた場合には、基板１２０がプラスチックの場合にはカプトーン（東洋レーヨンの商品名）、ガラスの場合には光学ガラスＦＰＬ４５（オハラ社の商品名）、金属の場合には銅をそれぞれ用いることが考えられる。
【００４８】
基板１３０、２３０には、金属材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）を用いることができる。基板１３０、２３０は、気体の移動を阻止できれば十分なので、０．０５ｍｍ程度の厚さのシート（箔）を利用できる。基板１２０、２２０がプラスチック材料等の場合に、基板１２０、２２０への気体の流入、流出を防止するためである。従って、基板１２０、２２０が金属、またはガラスの場合には基板１３０、２３０を省略することができる。
【００４９】
基板１３０、２３０は、熱膨張の観点から言えば、基板１１０、２１０と線膨張係数が大きく異ならないことが好ましい。但し、基板１３０、２３０の厚さが小さければ、基板１３０、２３０の熱膨張で発生する力が小さいため、必ずしも基板１１０、２１０と線膨張係数を一致させる必要はない。
【００５０】
基板１４０、２４０は、補強のためのものなので、特に材料は限定されないが、熱輸送装置１０の軽量化のためには軽量である程度の強度がある材料、例えばポリイミド等のプラスチック材料が好ましい。基板１４０、２４０は、例えば、０．５ｍｍ程度の厚さのシートを利用できる。
【００５１】
これら基板１１０〜１４０、２１０〜２４０の間は、樹脂成分を含む接着材料ＢＭ（液状、シート状のいずれも可能、例えば、熱可塑性シート、熱硬化性シート、熱硬化性接着剤）で接着することができる。具体的には、熱硬化性のオレフィン樹脂シート、熱融着型ポリイミドシート（ユーピレックスＶＴ（宇部興産の商品名）等）、熱硬化性接着シート（接着シート１５９２（住友３Ｍの商品名で、熱可塑性接着剤主体と熱硬化性成分を含む）等）、熱硬化エポキシ接着剤（アロンマイティＢＸ−６０（東亜合成化学の商品名）等）、変性エポキシ系接着剤（アロンマイティＡＳ−６０、ＡＳ−２１０ＢＦ（東亜合成化学の商品名）等）を用いることが可能である。接着材料ＢＭにシート材料を用いる場合には厚さ０．１５〜０．５ｍｍ程度のものを用いることができる。
【００５２】
基板１１０、１２０または基板２１０、２２０の熱膨張の差がある程度以上大きい場合には、これら基板１１０、１２０等の間の接着材料ＢＭにある程度の弾力性があり基板間の熱膨張の相違を緩和することが望ましい。即ち、接着材料はヤング率が小さい方が好ましい。例えば、オレフィン樹脂シートが利用可能である。
【００５３】
熱輸送装置１０は、以下のような特徴を有する。
【００５４】
熱輸送装置１０は、基板１１０〜１４０、２１０〜２４０を接着材料ＢＭで張り合わせることで作成可能であり、軽量、薄型、かつ耐衝撃性に優れたものとすることができる。
【００５５】
また、熱輸送装置１０では、基板１３０、２３０によって内部への気体の流入、流出を防止することができ、熱輸送装置１０の信頼性が向上する。この基板１３０、２３０には、例えば金属箔をバリア膜として使用できる。
【００５６】
（熱輸送装置１０の製造方法）
図４は、熱輸送装置１０の製造工程の一例を表すフロー図であり、図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの製造工程中での気化部１００、液化部２００の状態を表す断面図である。
【００５７】
熱輸送装置１０は、気化部１００、液化部２００をそれぞれ作成して、パイプ３１０、３２０で接続することで製造される。なお、気化部１００、液化部２００の製造はいずれを先に行っても差し支えないのはいうまでもない。
【００５８】
（１）気化部１００の作成（ステップＳ１、Ｓ２）
気化部１００は、基板１１０〜１４０を作成し、熱圧着等によって接着することで作成される。
【００５９】
▲１▼基板１１０は、金属（例えば銅）のシートに溝１１１、貫通孔１１２、１１３を形成することで作成される。
【００６０】
貫通孔１１２、１１３は例えば打ち抜き、エッチングにより形成できる。
【００６１】
溝１１１は、フォトレジストをマスクとして用いたエッチングによって形成される（フォトエッチングによる形成）。また、溝１１１は型に銅等を電鋳して型から分離することでも形成できる（電鋳金型による形成）。例えば、フォトエッチングにより溝幅５０μｍ、深さ４０μｍの溝１１１を形成できる。また、電鋳金型で、溝幅５０μｍ、深さ１００μｍの溝１１１を形成できる。
【００６２】
基板１１０が作動流体により腐食される場合（例えば、基板１１０が銅で作動流体が水の場合）には、基板１１０の作動流体に接触する表面に保護用の被膜が形成される。例えば、銅の表面を酸化処理した後にシリコン、チタン等の薄膜を形成し、さらにプラズマ酸化処理を行う。この場合には、銅は酸化銅、二酸化シリコン（または、二酸化チタン）等の酸化物の２重層により水から保護される。
【００６３】
基板１２０は、プラスチック（例えば、非熱可塑性、熱可塑性ポリイミドシート）に凹部１２１、溝１２２〜１２４、貫通孔１２５を形成することで作成できる。
【００６４】
貫通孔１２５は例えば打ち抜きにより形成できる。凹部１２１、溝１２２〜１２４は、ＵＶ−ＹＡＧレーザを集光させてプラスチックシートを加工することで形成できる。基板１２０が、ガラス、金属の場合には、エッチング等で形成できる。
【００６５】
基板１３０、１４０はそれぞれ、例えば、プラスチック、金属板に打ち抜き、エッチング等で貫通孔を形成することで作成できる。
【００６６】
▲２▼作成された基板１１０〜１４０に間に接着材料ＢＭを挟んで積層し、圧力を掛けた状態で加熱することで、接着材料ＢＭが熱硬化（熱硬化性材料の場合）または融解（熱可塑性材料の場合）することで、基板１１０〜１４０が接着される（図５（ａ））。接着材料ＢＭがシート材料の場合には、接着箇所でない所をあらかじめ打ち抜いておき、接着材料ＢＭが付かないようにしておくことが好ましい。接着材料ＢＭが液体材料の場合には、接着箇所のみに塗布すればよい。
【００６７】
（２）液化部２００の作成（ステップＳ３、Ｓ４）
液化部２００は、基板２１０〜２４０を作成し、熱圧着等によって接着することで作成できる。
【００６８】
▲１▼基板２１０は、金属（例えば銅）のシートに打ち抜き等で貫通孔２１１、２１２を形成することで作成される。
【００６９】
基板２２０は、プラスチック（例えば、非熱可塑性、熱可塑性ポリイミドシート）に凹部２２１、突起２２２を形成することで作成できる。凹部２２１、突起２２２は、ＵＶ−ＹＡＧレーザを集光させてプラスチックシートを加工することで形成できる。基板２２０が、ガラス材料、金属材料からなる場合には、エッチング等で形成できる。このようにして、凹部２２１内に例えば幅１ｍｍの長柱構造の突起２２２が形成される。
【００７０】
▲２▼作成された基板２１０〜２４０に間に接着材料ＢＭを挟んで積層し、圧力を掛けた状態で加熱することで、基板２１０〜２４０が接着される（図５（ｂ））。
【００７１】
（３）パイプによる気化部１００と液化部２００の接続（ステップＳ５）
気化部１００と液化部２００をパイプ３１０、３２０で接続する。この接続には、例えば、液状の接着剤を用いて行うことができる。
【００７２】
（具体的構成例）
以下に、基板１１０〜１４０、接着材料ＢＭの組み合わせの具体例を示す。なお、基板２１０〜２４０、接着材料ＢＭにも同様の組み合わせを用いることができる。
（１）構成例１（基板１１０：銅シート、基板１２０：非熱可塑性ポリイミドシート（例えば東洋レーヨンのカプトーン（商品名））またはオレフィン系樹脂シート、基板１３０：銅シート、基板１４０：非熱可塑性ポリイミドシートまたはオレフィン系シート、接着材料ＢＭ：熱硬化性接着シート（接着シート１５９２（住友３Ｍの商品名）等）
例えば、基板１１０〜１４０を間に接着材料ＢＭを挟んで積層し、プレス機で圧力２Kg/cm2にて１分間プレスして接合することで、気化部１００または液化部２００が作成できる。
【００７３】
（２）構成例２（基板１１０：銅シート、基板１２０：ガラスシート（銅シートとの線膨張係数の拘わりから、例えば、光学ガラスＦＰＬ４５（オハラ社の商品名）が好ましい）、基板１３０：銅シート、基板１４０：ガラスシート、接着材料ＢＭ：熱硬化型接着シート（接着シート１５９２（住友３Ｍの商品名）等）または熱可塑性接着シート（ユーピレックスＶＴ（宇部興産の商品名）等））
例えば、基板１１０〜１４０を間に接着材料ＢＭを挟んで積層し、プレス機で圧力２Kg/cm2にて１分間プレスして接合することで、気化部１００または液化部２００が作成できる。
【００７４】
（３）構成例３（基板１１０：銅シート、基板１２０：熱可塑性ポリイミドシート、基板１３０：銅シート、基板１４０：熱可塑性ポリイミドシート、接着材料ＢＭ：熱可塑性ポリイミドシート）
例えば、基板１１０〜１４０を間に接着材料ＢＭを挟んで積層し、真空プレス装置で気圧を１０−３Ｐａに減圧し、圧力４０Kg/cm2にて１０分間プレスして接合することで、気化部１００または液化部２００が作成できる。
【００７５】
（４）構成例４（基板１１０：銅シート、基板１２０：銅シート、基板１３０：不使用、基板１４０：熱可塑性ポリイミドシート、接着材料ＢＭ：熱可塑性ポリイミドシート）
例えば、基板１１０〜１４０を間に接着材料ＢＭを挟んで積層し、真空プレス装置で気圧を１０−３Ｐａに減圧し、圧力４０Kg/cm2にて１０分間プレスして接合することで、気化部１００または液化部２００が作成できる。
（５）構成例５（構成例１〜４での基板１３０にアルミ箔シートを用いた場合）
銅シートに換えてアルミシートを用いても、ガスの通過を阻止可能である。
【００７６】
（第２実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態に係る熱輸送装置２０を表す分解斜視図である。熱輸送装置２０は、基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａ、１４０ａ、パイプ３１０ａ、３２０ａから構成される。なお、組み立て後においては、基板１２０ａ、２２０ａは、基板１１０ａ、１３０ａに包み込まれるように配置される。
【００７７】
熱輸送装置２０は、第１の実施形態に係る熱輸送装置１０の基板１１０、２１０、基板１３０、２３０、基板１４０、２４０を一体化して構成したものに対応する。
【００７８】
基板１１０ａは、第１実施形態の基板１１０、２１０を一体化したものに対応し、熱伝導性の良好な材料から構成され、かつ溝１１１ａ、凹部１１５ａ、１１６ａが形成されている。なお、基板１１０ａを複数の部材から構成することも可能である。気化部と液化部との間に熱絶縁性の高い材料を用いることで、熱輸送装置２０の効率をより向上できる。
【００７９】
溝１１１ａは、毛管現象によって液相作動流体を吸引、保持する液体吸引保持部（いわゆるウィック）として機能する。
【００８０】
凹部１１５ａ、１１６ａは、パイプ３１０ａ、３２０ａの上部の形状に対応した形状を有し、パイプ３１０ａ、３２０ａの埋め込みが可能となっている。基板１１０ａには、基板１１０と同様の材料を用いることが可能であり、基板１１０と同様に、必要に応じて作動流体に対する防食処理が施される。
【００８１】
基板１２０ａは、第１実施形態の基板１２０と対応し、凹部１２１ａ、溝１２２ａ〜１２４ａ、貫通孔１２５ａが形成されている。凹部１２１ａ、溝１２２ａ〜１２４ａ、貫通孔１２５ａは、凹部１２１、溝１２２〜１２４、貫通孔１２５と対応するが、溝１２２ａ、１２３ａには、パイプ３２０ａ、３１０ａの下部それぞれに対応する形状の凹部が形成され、パイプ３２０ａ、３１０ａの埋め込みが可能となっている。
【００８２】
その他の点では、基板１２０と本質的に異なる訳ではないので詳細な説明を省略する。
【００８３】
基板２２０ａは、第１実施形態の基板２２０と対応し、凹部２２１ａ、突起２２２aが形成されている。凹部２２１ａ、突起２２２aは、凹部２２１、突起２２２と対応する。凹部２２１ａに隣接して、パイプ３２０ａ、３１０ａの下部それぞれに対応する形状の凹部２２３ａ、２２４ａが形成され、パイプ３２０ａ、３１０ａの埋め込みが可能となっている。
【００８４】
その他の点では、基板２２０と本質的に異なる訳ではないので詳細な説明を省略する。
【００８５】
基板１３０ａは、第１実施形態の基板１３０、２３０を一体化したものに対応し、貫通孔１２５ａと対応する位置に図示しない貫通孔１３１ａが形成されている。その他の点では、基板１３０と本質的に異なる訳ではないので詳細な説明を省略する。
【００８６】
基板１４０ａは、第１実施形態の基板１４０、２４０を一体化した物に対応し、貫通孔１３１ａと対応する位置に図示しない貫通孔１４１ａが形成されている。その他の点では、基板１４０と本質的に異なる訳ではないので詳細な説明を省略する。
【００８７】
本実施形態に係る熱輸送装置２０では、基板１２０ａ、２２０ａそれぞれが気化部、液化部に対応する一方、基板１１０ａ、１３０ａが気化部、液化部で共用されている。このため、熱輸送装置２０の構成が簡略化され、また気化部、液化部を同時に形成することも容易になる。
【００８８】
（熱輸送装置２０の製造方法）
熱輸送装置２０は、基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａを作成して、パイプ３１０ａ、３２０ａを挟んで積層、接着することで製造される。
（１）基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａの作成は、第１の実施形態と同様の手法で作成できる。
（２）作成された基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａを積層する（図７（ａ）参照）。このとき、基板１１０ａと基板１２０ａ、２２０ａの間にパイプ３１０ａ、３１０ｂを挟み込む。基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａの間に図示しない接着材料ＢＭが配置される。
【００８９】
（３）積層された基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａを上下から圧力をかけ、加熱することで基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａが接着される（図７（ｂ）参照）。このとき、基板１３０ａは基板１２０ａ、２２０ａおよびパイプ３１０ａ、３２０ａの外周に密着し、熱輸送装置２０を封止することが可能となる。
【００９０】
なお、基板１２０ａ、２２０ａを包み込むように基板１１０ａの外周と基板１３０ａ（例えばアルミウム等の金属箔シート）の外周とを封止してラミネート化することで、基板１２０ａ、２２０ａの密封をより確実にすることができる。このラミネートは、基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａの接着後でもよいが、基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａの接着と同時に行うこともできる。このようなラミネート化は、基板１１０ａとは別にシート（図示せず）を用意し、このシートと基板１３０ａとの間で、基板１１０ａ及び基板１２０ａ、２２０ａを包み込むようにしても構わない。例えばこのシート及び基板１３０ａの材料としてアルミニウムシート等の金属箔シートを用いることで、基板１１０ａ及び基板１２０ａ、２２０ａに対する密封性が更に向上する。
（４）その後、基板１４０ａを取り付けることで、熱輸送装置２０が作成される（図７（ｃ）参照）。なお、基板１４０ａの取付は、基板１１０ａ、１２０ａ、２２０ａ、１３０ａの接着と同時に、行うこともできる。
【００９１】
（第３実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態に係る熱輸送装置４０を分解した状態を表す分解斜視図であり、図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ組み立てられた熱輸送装置４０を図８のＣ−Ｄ、Ｅ−Ｆで切断した状態を表す断面図であり、図１０は熱輸送装置４０を構成する基板４４０の上面の状態を表す上面図である。
【００９２】
図８〜１０に示すように熱輸送装置４０は、６枚の基板４１０〜４６０から構成されている。基板４１０、４２０がそれぞれ基板４３０の孔４３１、４３２に隙間なく組み込まれた状態で、基板４１０〜４６０が接着固定され、その内部に作動流体（冷媒）が封入される。
【００９３】
基板４１０は鍔部４１１、本体部４１２を有し、本体部４１２の下面に溝４１３が形成されている。
【００９４】
鍔部４１１は、基板４１０の基板４３０への取付を容易にするために設けられる。なお、鍔部４１１は場合により除外してもよい。
【００９５】
本体部４１２の下面は基板４４０と共に、作動流体が液体（液相作動流体）から気体（気相作動流体）へと相変化する気化室を構成する。
【００９６】
溝４１３は液相作動流体を吸引保持する液体吸引保持部（いわゆるウィック）として機能する。
【００９７】
基板４２０は鍔部４２１、本体部４２２を有し、本体部４２２の下面に突起４２３が形成されている。
【００９８】
鍔部４２１は、基板４１０の基板４３０への取付を容易にするために設けられる。なお、鍔部４２１は場合により除外してもよい。
【００９９】
本体部４２２の下面は基板４４０と共に、作動流体が気体（気相作動流体）から液体（液相作動流体）へと相変化する液化室を構成する。
【０１００】
突起４２３は、気相作動流体を液化し液相作動流体を形成するための凝縮フィンを構成する。
【０１０１】
基板４４０には、凹部４４１〜４４５、溝４４６〜４４８が形成されている。
【０１０２】
凹部４４１は、基板４１０、４３０の下面と共に、溝４１３に吸引、保持された液相作動流体が気化するための気化室を構成する。
【０１０３】
凹部４４２は、基板４２０の下面と共に、突起４２３が保持され、気相作動流体を液化し液相作動流体を形成するための液化室を構成する。
【０１０４】
凹部４４３は、基板４２０の下面との間で断熱空間を構成し、基板４４０を通じて、熱が伝導することを制限し、熱輸送装置４０の冷却効率が低下することを防止している。
【０１０５】
凹部４４４は、基板４３０の下面と共に、溝４１３に保持された液相作業流体が所定量以下になったときに流入させる液相作業流体を貯蔵するリザーバを構成する。なお、この流入は、凹部４４３に接続された溝４１８から溝４１３へと毛管力により液相作業流体が吸引されることで行われる。
【０１０６】
凹部４４５は、基板４３０の下面と共に、凹部４４２（液化室）に保持された液相作業流体が所定量以下になったときに、流入させる液相作業流体を貯蔵する貯蔵部を構成する。この流入は、貯蔵部に突起４２３（凝縮フィン）の一部が対向していることで、貯蔵部から突起４２３を伝わって凹部４４２へと液相作業流体が移動することで行われる。
【０１０７】
溝４４６は、基板４３０の下面と共に、凹部４４２（液化室）で形成された液相作動流体を溝４１３（液体吸引保持部）に導く液体流路を構成する。
【０１０８】
溝４４７は、基板４３０の下面と共に、凹部４４１（気化室）で形成された気相作動流体を凹部４４２（液化室）に導く気体流路を構成する。
【０１０９】
基板４１０、４２０は比較的熱伝導性の高い材料から、基板４３０、４４０は、比較的熱絶縁性の高い材料から、構成するのが好ましい。
【０１１０】
基板４１０、４２０には、金属材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）を用いることができる。この内、熱伝導性の点で銅が好適である。基板４１０、４２０は、鍔部４１１、４２１、および溝４１３、突起４２３を形成する関係である程度の厚さが必要となる。基板４１０、４２０として、０．０５〜１ｍｍ、例えば、０．３ｍｍの厚さのシートを利用できる。なお、鍔部４１１、４２１は、本体部４１２、４２２と一体、別体のいずれで構成してもよい。
【０１１１】
基板４３０、４４０には、プラスチック材料（例えば、ポリイミド材料（非熱可塑性、または熱可塑性いずれも可）、オレフィン系材料）、ガラス材料を用いることができる。基板４４０は、凹部４４１〜４４５、溝４４６〜４４８を形成する関係である程度の厚さが必要となる。基板４３０、４４０として、０．１〜１ｍｍ、例えば、０．５ｍｍの厚さのシートを利用できる。
【０１１２】
基板４５０には、金属材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）を用いることができる。基板４３０がプラスチック材料の場合に、基板４１０からの気相作動流体の流出を防止するためである。従って、基板４３０がガラスの場合には基板４５０は省略することができる。なお、基板４５０は、気相作動流体の移動を阻止できれば十分なので、０．０５ｍｍ程度の厚さのシートを利用できる。
【０１１３】
基板４６０は、補強のためのものなので、特に材料は限定されないが、熱輸送装置４０の軽量化のためには軽量である程度の強度がある材料、例えばポリイミド等のプラスチック材料が好ましい。基板４６０は、例えば、０．５ｍｍ程度の厚さのシートを利用できる。
【０１１４】
（熱輸送装置４０の製造方法）
熱輸送装置４０は、基板４１０〜４６０を作成後接着材料を挟んで積層し、圧力を掛けて加熱することで作成できる。このとき、基板４１０、４２０が基板４３０に填め込まれる。この点以外では、本質的に第１の実施形態と異なる訳ではないので、詳細な説明を省略する。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、製造が容易な積層構造の熱輸送装置および熱輸送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の実施形態に係る熱輸送装置１０を表す正面図である。
【図２】第１の実施形態に係る熱輸送装置を構成する気化部を表す分解斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る熱輸送装置を構成する液化部を表す分解斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る熱輸送装置の製造工程の一例を表すフロー図である。
【図５】第１の実施形態に係る熱輸送装置の製造工程中での気化部、液化部の状態を表す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る熱輸送装置を表す分解斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る熱輸送装置を製造する工程を表す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る熱輸送装置を分解した状態を表す分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る熱輸送装置を切断した状態を表す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る熱輸送装置を構成する基板４４０の上面の状態を表す上面図である。
【符号の説明】
１０ 熱輸送装置
１００ 気化部
１１０〜１４０ 基板
１１１ 溝
１１２、１１３ 貫通孔
１２１ 凹部
１２２〜１２４ 溝
１２５ 貫通孔
１３１、１４１ 貫通孔
２００ 液化部
２１０〜２４０ 基板
２１１、２１２ 貫通孔
２２１ 凹部
２２２ 突起
３１０、３２０ パイプ
ＢＭ 接着材料
【図１】
2004190985.tif 000003
【図２】
2004190985.tif 000004
【図３】
2004190985.tif 000005
【図４】
2004190985.tif 000006
【図５】
2004190985.tif 000007
【図６】
2004190985.tif 000008
【図７】
2004190985.tif 000009
【図８】
2004190985.tif 000010
【図９】
2004190985.tif 000011
【図１０】
2004190985.tif 000012