JP6886904B2 - ループ型ヒートパイプ、ループ型ヒートパイプの製造方法、電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、ループ型ヒートパイプ、ループ型ヒートパイプの製造方法、電子機器に関する。
従来、電子機器に搭載される半導体デバイス（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit））等の発熱部品を冷却するデバイスとして、作動流体の相変化を利用したヒートパイプが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
ところで、高性能化や高機能化された電子機器は、複数の発熱部品を有し、発熱部品は配線基板の上面と下面とにそれぞれ実装される形態がある。この形態において、基板の両面にそれぞれ実装された発熱部品を冷却するデバイスとして、ヒートパイプがある。しかしながら、基板の下面に実装した発熱部品を冷却するデバイスとして、ヒートパイプは、自重や重力及び衝撃の影響により接点箇所が外れ易く、発熱部品を冷却できなくなる虞がある。このため、ヒートパイプの姿勢維持が求められる。
本発明の一観点によれば、ループ型ヒートパイプは、作動流体を気化させる第１蒸発器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第１凝縮器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を前記第１凝縮器に流入させる第１蒸気管と、前記第１凝縮器において液化した前記作動流体を前記第１蒸発器に流入させる第１液管とを有する第１のヒートパイプ部と、作動流体を気化させる第２蒸発器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第２凝縮器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を前記第２凝縮器に流入させる第２蒸気管と、前記第２凝縮器において液化した前記作動流体を前記第２蒸発器に流入させる第２液管とを有する第２のヒートパイプ部と、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器のみを連結する連結部と、を有し、前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部は、複数の金属層を積層してなり、前記連結部は、前記複数の金属層のうちの少なくとも１層の金属層からなる。
また、別の一観点によれば、電子機器は、配線基板の上面に実装された第１の発熱部品と、前記配線基板の下面に実装された第２の発熱部品と、前記第１の発熱部品及び前記第２の発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプと、を有し、前記ループ型ヒートパイプは、前記第１の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第１蒸発器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第１凝縮器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を前記第１凝縮器に流入させる第１蒸気管と、前記第１凝縮器において液化した前記作動流体を前記第１蒸発器に流入させる第１液管とを有する第１のヒートパイプ部と、前記第２の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第２蒸発器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第２凝縮器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を前記第２凝縮器に流入させる第２蒸気管と、前記第２凝縮器において液化した前記作動流体を前記第２蒸発器に流入させる第２液管とを有する第２のヒートパイプ部と、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器とを連結する連結部と、を有し、前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部は、複数の金属層を積層してなり、前記連結部は、前記複数の金属層の少なくとも１層の金属層からなる。
また、別の一観点によれば、電子機器は、配線基板の上面に実装された第１の発熱部品及び第２の発熱部品と、前記第１の発熱部品及び前記第２の発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプと、を有し、前記ループ型ヒートパイプは、前記第１の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第１蒸発器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第１凝縮器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を前記第１凝縮器に流入させる第１蒸気管と、前記第１凝縮器において液化した前記作動流体を前記第１蒸発器に流入させる第１液管とを有する第１のヒートパイプ部と、前記第２の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第２蒸発器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第２凝縮器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を前記第２凝縮器に流入させる第２蒸気管と、前記第２凝縮器において液化した前記作動流体を前記第２蒸発器に流入させる第２液管とを有する第２のヒートパイプ部と、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器のみを連結する連結部と、を有し、前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部は、複数の金属層を積層してなり、前記連結部は、前記複数の金属層の少なくとも１層の金属層からなる。
また、別の一観点によれば、電子機器は、配線基板の上面に実装された第１の発熱部品及び第２の発熱部品と、前記第１の発熱部品及び前記第２の発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプと、を有し、前記ループ型ヒートパイプは、前記第１の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第１蒸発器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第１凝縮器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を前記第１凝縮器に流入させる第１蒸気管と、前記第１凝縮器において液化した前記作動流体を前記第１蒸発器に流入させる第１液管とを有する第１のヒートパイプ部と、前記第２の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第２蒸発器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第２凝縮器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を前記第２凝縮器に流入させる第２蒸気管と、前記第２凝縮器において液化した前記作動流体を前記第２蒸発器に流入させる第２液管とを有する第２のヒートパイプ部と、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器のみを連結する連結部と、を有し、前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部は、複数の金属層を積層してなり、前記連結部は、前記複数の金属層の少なくとも１層の金属層からなる。
また、本発明の一観点によるループ型ヒートパイプの製造方法は、複数の金属層を積層することにより、第１蒸発器、第１凝縮器、第１液管、及び第１蒸気管を有する第１のヒートパイプ部と、第２蒸発器、第２凝縮器、第２液管、及び第２蒸気管を有する第２のヒートパイプ部とを形成するとともに、前記複数の金属層のうちの少なくとも１層の金属層からなり、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器のみを連結する連結部を形成する工程を有する。
本発明の一観点によれば、容易に姿勢維持できる。
以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態を説明する。
図１（ａ）は、本実施形態のループ型ヒートパイプ１０を示す概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）において、Ａ−Ａ線で示す部分の断面図、つまり、第１のヒートパイプ部１１の凝縮器２２と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器３２と連結部１３の断面図である。図２は、第１のヒートパイプ部１１の構成を示す概略平面図である。なお、図２には、図１（ｂ）に示す金属層４１〜４６のうちの金属層４１を除いたものが示されている。
以下、第１実施形態を説明する。
図１（ａ）は、本実施形態のループ型ヒートパイプ１０を示す概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）において、Ａ−Ａ線で示す部分の断面図、つまり、第１のヒートパイプ部１１の凝縮器２２と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器３２と連結部１３の断面図である。図２は、第１のヒートパイプ部１１の構成を示す概略平面図である。なお、図２には、図１（ｂ）に示す金属層４１〜４６のうちの金属層４１を除いたものが示されている。
図１（ａ）に示すように、ヒートパイプ１０は平板状に形成されている。図１（ａ）及び図２に示すように、第１のヒートパイプ部１１は、蒸発器２１と凝縮器２２とを有する。蒸発器２１と凝縮器２２には、蒸気管２３と液管２４とが接続されている。蒸発器２１と凝縮器２２は、蒸気管２３と液管２４とにより互いに連結される。そして、蒸発器２１、蒸気管２３、凝縮器２２、液管２４は、作動流体Ｃが流れるループ状の流路を形成する。本実施形態において、液管２４の長さと蒸気管２３の長さは、例えば互いに同じである。なお、液管２４の長さと蒸気管２３の長さは、異なっていてもよい。例えば、液管２４の長さに比べて蒸気管２３の長さが短くてもよい。
凝縮器２２は、放熱用に面積を大きくした放熱プレート２２ｐと、放熱プレート２２ｐの内部において蛇行した流路２２ｒとを有している。
図３に示すように、蒸発器２１は、発熱部品１１１の上面に固定される。蒸発器２１は、取付孔２１Ｘに挿通されたネジ１２１と、ネジ１２１に螺入されたナット１２２とにより配線基板１０２に固定される。配線基板１０２には、発熱部品１１１が実装されている。蒸発器２１は、発熱部品１１１の上面に密着される。なお、蒸発器２１と発熱部品１１１との間に、熱伝導部材（ＴＩＭ：Thermal Interface Material）が介在されてもよい。熱伝導部材は、発熱部品１１１と蒸発器２１の間の接触熱抵抗を低減し、発熱部品１１１から蒸発器２１への熱伝導をスムーズにする。
図３に示すように、蒸発器２１は、発熱部品１１１の上面に固定される。蒸発器２１は、取付孔２１Ｘに挿通されたネジ１２１と、ネジ１２１に螺入されたナット１２２とにより配線基板１０２に固定される。配線基板１０２には、発熱部品１１１が実装されている。蒸発器２１は、発熱部品１１１の上面に密着される。なお、蒸発器２１と発熱部品１１１との間に、熱伝導部材（ＴＩＭ：Thermal Interface Material）が介在されてもよい。熱伝導部材は、発熱部品１１１と蒸発器２１の間の接触熱抵抗を低減し、発熱部品１１１から蒸発器２１への熱伝導をスムーズにする。
蒸発器２１において、発熱部品１１１の熱により図１（ａ）に示す作動流体Ｃの蒸気Ｃｖが生成される。蒸気Ｃｖは、蒸気管２３を通って凝縮器２２に導かれ、凝縮器２２において液化する。この第１のヒートパイプ部１１は、図３に示す発熱部品１１１で発生した熱を凝縮器２２に移動し、その凝縮器２２において放熱する。これにより、第１のヒートパイプ部１１は、発熱部品１１１を冷却する。
作動流体Ｃとしては、蒸気圧が高く、蒸発潜熱が大きい流体を使用するのが好ましい。このような作動流体Ｃを用いることで、蒸発潜熱によって発熱部品１１１を効率的に冷却できる。作動流体Ｃとしては、例えば、アンモニア、水、フロン、アルコール、アセトン、等を用いることができる。
図１（ａ）に示すように、第２のヒートパイプ部１２は、蒸発器３１と凝縮器３２とを有する。蒸発器３１と凝縮器３２には、蒸気管３３と液管３４とが接続されている。蒸発器３１と凝縮器３２は、蒸気管３３と液管３４とにより互いに連結される。そして、蒸発器３１、蒸気管３３、凝縮器３２、及び液管３４は、作動流体Ｃが流れるループ状の流路を形成する。本実施形態において、液管３４の長さと蒸気管３３の長さは、例えば互いに同じである。なお、液管２４の長さと蒸気管２３の長さは、異なっていてもよい。例えば、液管２４の長さに比べて蒸気管２３の長さが短くてもよい。
凝縮器３２は、放熱用に面積を大きくした放熱プレート３２ｐと、放熱プレート３２ｐの内部において蛇行した流路３２ｒとを有している。
蒸発器３１は、蒸発器２１と同様に、発熱部品に固定される。第２のヒートパイプ部１２は、第１のヒートパイプ部１１と同様に、発熱部品で発生した熱を蒸発器３１から凝縮器３２に移動し、その凝縮器３２において放熱する。これにより、第２のヒートパイプ部１２は、発熱部品を冷却する。作動流体Ｃとしては、第１のヒートパイプ部１１と同様のものを用いることができる。
蒸発器３１は、蒸発器２１と同様に、発熱部品に固定される。第２のヒートパイプ部１２は、第１のヒートパイプ部１１と同様に、発熱部品で発生した熱を蒸発器３１から凝縮器３２に移動し、その凝縮器３２において放熱する。これにより、第２のヒートパイプ部１２は、発熱部品を冷却する。作動流体Ｃとしては、第１のヒートパイプ部１１と同様のものを用いることができる。
図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１の凝縮器２２と、第２のヒートパイプ部１２の凝縮器３２とを互いに連結する。連結部１３は、図１（ａ）に２点鎖線にて示す位置にて折り曲げられる。
連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１の凝縮器２２の流路２２ｒの管壁と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器３２の流路３２ｒの管壁と一体的に設けられている。
ヒートパイプ１０は、複数（本実施形態では６層）の金属層４１〜４６を積層してなる。つまり、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２は、６層の金属層４１〜４６を積層してなる。そして、本実施形態の連結部１３は、６層の金属層４１〜４６のうちの少なくとも１層の金属層により形成される。例えば、図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、金属層４３に連結部１３が設けられている。
ヒートパイプ１０は、複数（本実施形態では６層）の金属層４１〜４６を積層してなる。つまり、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２は、６層の金属層４１〜４６を積層してなる。そして、本実施形態の連結部１３は、６層の金属層４１〜４６のうちの少なくとも１層の金属層により形成される。例えば、図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、金属層４３に連結部１３が設けられている。
なお、５層以下や７層以上の金属層を積層してヒートパイプ１０（第１のヒートパイプ部１１及び第２のヒートパイプ部１２）を形成してもよい。また、２層以上の金属層により連結部１３を形成してもよい。また、第１のヒートパイプ部１１を形成する金属層の数と、第２のヒートパイプ部１２を形成する金属層の数とを互いに異なるようにしてもよい。
各金属層４１〜４６としては、例えば熱伝導性の高い材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、マグネシウム合金等を用いることができる。
本実施形態において、各金属層４１〜４６の材料として、熱伝導性に優れた銅が用いられている。各金属層４１〜４６は、積層方向（図１（ｂ）の上下方向）において互いに接合されている。接合方法としては、例えば拡散接合、熱圧着等の固相接合を用いることができる。各金属層４１〜４６の厚さは、例えば１００μｍ〜３００μｍとすることができる。なお、金属層４１〜４６の一部の金属層について、他の金属層と異なる材料を用いてもよい。
次に、第１のヒートパイプ部１１の構成について詳述する。なお、第２のヒートパイプ部１２については、第１のヒートパイプ部１１と同様であるため、図面及び説明を省略する。
図２に示すように、液管２４には、多孔質体２５が設けられている。多孔質体２５は、液管２４に沿って蒸発器２１の近傍まで延びている。
図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図４に示すように、例えば、液管２４の多孔質体２５は、６層の金属層４１〜４６のうち、最上層の金属層４１と最下層の金属層４６を除く４層の金属層４２〜４５により形成される。なお、図４において、多孔質体２５を形成する金属層４２〜４５の部分には、図２に示す多孔質体２５に合わせて梨地のハッチングを付している。
図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図４に示すように、例えば、液管２４の多孔質体２５は、６層の金属層４１〜４６のうち、最上層の金属層４１と最下層の金属層４６を除く４層の金属層４２〜４５により形成される。なお、図４において、多孔質体２５を形成する金属層４２〜４５の部分には、図２に示す多孔質体２５に合わせて梨地のハッチングを付している。
なお、図４では、各金属層４１〜４６を実線にて区別するように示している。上述のように、例えば、各金属層４１〜４６を拡散接合により一体化した場合、各金属層４１〜４６の界面は消失しており、境界は明確ではない。
各金属層４２，４３，４４，４５は、液管２４の管壁２４ａを形成する壁部４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａと、壁部４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａの内側に配置される多孔質部４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂとを有している。積層された多孔質部４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂには、複数の貫通孔４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４５Ｘが形成されており、それらの間に作動流体Ｃが流れる微細な流路２４ｂを形成する。この流路２４ｂにより、毛細管力が生じ作動流体Ｃが液管２４内を流れ易くなる。
複数の貫通孔４２Ｘ〜４５Ｘは、例えば円形状に形成されている。そして、各貫通孔４２Ｘ〜４５Ｘは、上下方向に接する金属層４２〜４５の貫通孔４２Ｘ〜４５Ｘと一部が重なるように形成されている。
図２に示すように、蒸発器２１には、多孔質体２６が設けられている。この多孔質体２６の構成は、液管２４の多孔質体２５と同様とすることができる。
蒸発器２１は、複数（図２では４つ）の取付孔２１Ｘを有している。この取付孔２１Ｘを利用して蒸発器２１を図１（ｂ）に示す配線基板１０２に固定することもできる。
蒸発器２１は、複数（図２では４つ）の取付孔２１Ｘを有している。この取付孔２１Ｘを利用して蒸発器２１を図１（ｂ）に示す配線基板１０２に固定することもできる。
次に、本実施形態のヒートパイプ１０の製造方法について説明する。
図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）は、ヒートパイプ１０に使用する金属層の平面図である。
図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）は、ヒートパイプ１０に使用する金属層の平面図である。
図５（ａ）は、ヒートパイプ１０の最上層と最下層に用いる金属層、つまり図１（ｂ）に示す金属層４１，４６に使用する金属層７１の平面図である。金属層７１は、図１（ａ）に示す第１，第２のヒートパイプ部１１，１２に対応する形状に形成されている。金属層７１は、例えばブリッジ（連結部材）により枠部（何れも図示略）に固定されている。
図５（ｂ）は、最上層と最下層とを除く金属層のうち、図１（ｂ）に示す連結部１３を形成しない金属層４２，４４，４５に使用する金属層７２の平面図である。この金属層７２は、第１，第２のヒートパイプ部１１，１２に対応する形状に形成されている。
図５（ｃ）は、図１（ｂ）に示す連結部１３を形成する金属層４３に使用する金属層７３の平面図である。この金属層７３は、第１，第２のヒートパイプ部１１，１２と連結部１３とに対応する形状に形成されている。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す金属層７１〜７３は、例えば厚さが１００μｍの銅層を、例えばウエットエッチングにより所定の形状にパターニングすることで作成される。
図５（ａ）に示す金属層７１には、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器２２，３２を画定する開口部７１Ｚが形成される。
図５（ａ）に示す金属層７１には、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器２２，３２を画定する開口部７１Ｚが形成される。
図５（ｂ）に示す金属層７２には、第１のヒートパイプ部１１の蒸発器２１、凝縮器２２、蒸気管２３、液管２４と、第２のヒートパイプ部１２の蒸発器３１、凝縮器３２、蒸気管３３、液管３４の流路に対応する開口部７２Ｘを有する。また、金属層７２には、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器２２，３２を画定する開口部７２Ｚが形成される。また、液管２４，３４に対応する部分の金属層７２の多孔質部７２ａには、上述の多孔質体２５を構成する貫通孔４２Ｘ，４４Ｘ，４５Ｘ（図４参照）が設けられる。
図５（ｃ）に示す金属層７３には、図５（ｂ）に示す金属層７２と同様に、第１のヒートパイプ部１１の蒸発器２１、凝縮器２２、蒸気管２３、液管２４と、第２のヒートパイプ部１２の蒸発器３１、凝縮器３２、蒸気管３３、液管３４の流路に対応する開口部７３Ｘを有する。また、液管２４，３４に対応する部分の金属層７３の多孔質部７３ａには、上述の多孔質体２５を構成する貫通孔４３Ｘ（図４参照）が設けられる。
また、金属層７３には、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器２２，３２の放熱プレート２２ｐと一体的に延在する連結部１３が設けられている。金属層７３には、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２の凝縮器２２，３２を画定する金属層７１の開口部７１Ｚや金属層７２の開口部７２Ｚは形成されていない。
なお、所定位置、例えば図１（ｂ）に示す液管２４，３４に対応する部分の金属層には、作動流体Ｃを注入するための注入口（図示略）が設けられる。
次いで、図５（ａ）に示す金属層７１を最上層と最下層とに配置し、それらの間に図５（ｂ）や図５（ｃ）に示す金属層７２，７３を配置する。
次いで、図５（ａ）に示す金属層７１を最上層と最下層とに配置し、それらの間に図５（ｂ）や図５（ｃ）に示す金属層７２，７３を配置する。
そして、金属層７１，７２，７３を所定温度（例えば、約９００℃）に加熱しながら積層した金属層７１，７２，７３をプレスすることにより、拡散接合にて金属層７１，７２，７３を接合する。その後、図示しない真空ポンプを用いて液管２４，３４等を排気し、図示しない注入口から作動流体Ｃ（例えば水）を液管２４，３４に注入し、注入口を封止する。
［本実施形態に係るループ型ヒートパイプの実装構造］
次に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの実装構造について、図１（ａ）や図６を用いて説明する。
次に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの実装構造について、図１（ａ）や図６を用いて説明する。
例えば図６に示す電子機器１００に用いられる。先ず、電子機器１００について説明する。
図６に示すように、電子機器１００は、筐体１０１と、筐体１０１に収容された配線基板１０２とを有している。電子機器１００は、例えばスマートフォンやタブレット等の薄型の機器である。
図６に示すように、電子機器１００は、筐体１０１と、筐体１０１に収容された配線基板１０２とを有している。電子機器１００は、例えばスマートフォンやタブレット等の薄型の機器である。
配線基板１０２は、図示しない支持部により、筐体１０１の内面１０１ａから離間した位置に配設されている。配線基板１０２の上面１０２ａには、第１の発熱部品１１１が実装されている。配線基板１０２の下面には、第２の発熱部品１１２が実装されている。第１，第２の発熱部品１１１，１１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の半導体装置、等である。
ヒートパイプ１０は、第１のヒートパイプ部１１と、第２のヒートパイプ部１２と、連結部１３とを有している。第１のヒートパイプ部１１は、配線基板１０２の上面１０２ａの側に、上面１０２ａと平行に配設されている。第２のヒートパイプ部１２は、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に、下面１０２ｂと平行に配設されている。第１のヒートパイプ部１１は、配線基板１０２の上面１０２ａに実装された第１の発熱部品１１１を冷却する。第２のヒートパイプ部１２は、配線基板１０２の下面１０２ｂに実装された第２の発熱部品１１２を冷却する。
連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを互いに連結する。また、連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを互いに平行に保持する。連結部１３は、折り曲げ可能である。連結部１３を所定の位置にて折り曲げることにより、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを互いに平行とすることができる。蒸発器３１は、図６に示す第２の発熱部品１１２の下面に固定される。
連結部１３は、折り曲げられる。第１のヒートパイプ部１１は、配線基板１０２の上面１０２ａの側に配置され、第２のヒートパイプ部１２は、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置される。第２のヒートパイプ部１２は、連結部１３を介して第１のヒートパイプ部１１により保持される。このため、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置された第２のヒートパイプ部１２を例えば筐体１０１等に固定することなく、配置された位置を維持する。つまり、第２のヒートパイプ部１２の姿勢を維持する。
このように、連結部１３を介して第２のヒートパイプ部１２の姿勢が維持されるため、単体の第２のヒートパイプ部１２を例えば配線基板１０２や筐体１０１等に固定する必要がない。このため、配線基板１０２や筐体１０１、つまり電子機器１００の設計の自由度が向上する。また、第２のヒートパイプ部１２を固定するための部材を必要としないため、電子機器１００を軽量化できる。
（作用）
図１（ａ）に示すように、本実施形態のヒートパイプ１０は、第１のヒートパイプ部１１と、第２のヒートパイプ部１２と、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを連結する連結部１３とを有している。第１のヒートパイプ部１１は、蒸発器２１、凝縮器２２、蒸気管２３、液管２４、を有している。第２のヒートパイプ部１２は、蒸発器３１、凝縮器３２、蒸気管３３、液管３４、を有している。
図１（ａ）に示すように、本実施形態のヒートパイプ１０は、第１のヒートパイプ部１１と、第２のヒートパイプ部１２と、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを連結する連結部１３とを有している。第１のヒートパイプ部１１は、蒸発器２１、凝縮器２２、蒸気管２３、液管２４、を有している。第２のヒートパイプ部１２は、蒸発器３１、凝縮器３２、蒸気管３３、液管３４、を有している。
連結部１３は、折り曲げられる。第１のヒートパイプ部１１は、配線基板１０２の上面１０２ａの側に配置され、第２のヒートパイプ部１２は、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置される。第２のヒートパイプ部１２は、連結部１３を介して第１のヒートパイプ部１１により保持される。このため、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置された第２のヒートパイプ部１２を例えば筐体１０１等に固定することなく、配置された位置を維持する。つまり、第２のヒートパイプ部１２の姿勢を維持する。
このように、連結部１３を介して第２のヒートパイプ部１２の姿勢が維持されるため、単体の第２のヒートパイプ部１２を例えば配線基板１０２や筐体１０１等に固定する必要がない。このため、配線基板１０２や筐体１０１、つまり電子機器１００の設計の自由度が向上する。
第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２は、複数の金属層４１〜４６を積層して形成される。そして、連結部１３は、複数の金属層４１〜４６のうちの少なくとも１層の金属層４３により形成される。このため、連結のための部材を別に用いるものと比べ、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを有するループ型ヒートパイプ１０の形成が容易である。また、連結部１３を１層の金属層により形成することで、曲げが容易にできる。
連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１の凝縮器２２と、第２のヒートパイプ部１２の凝縮器３２とを互いに連結する。そして、連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを形成する複数の金属層４１〜４６のうちの金属層４３により形成される。凝縮器２２，３２の熱は、凝縮器２２，３２それぞれから放熱されるとともに、連結部１３に伝達してその連結部１３から放熱される。従って、ヒートパイプ１０において放熱に寄与する部分の表面積は、連結部１３により、それぞれ単体の凝縮器２２，３２の表面積の合計値よりも大きくなる。これにより、凝縮器２２，３２における放熱効率が向上する。
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１−１）ヒートパイプ１０は、第１のヒートパイプ部１１と、第２のヒートパイプ部１２と、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを連結する連結部１３とを有している。第１のヒートパイプ部１１は、蒸発器２１、凝縮器２２、蒸気管２３、液管２４、を有している。第２のヒートパイプ部１２は、蒸発器３１、凝縮器３２、蒸気管３３、液管３４、を有している。連結部１３は、折り曲げられる。第１のヒートパイプ部１１は、配線基板１０２の上面１０２ａの側に配置され、第２のヒートパイプ部１２は、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置される。第２のヒートパイプ部１２は、連結部１３を介して第１のヒートパイプ部１１により保持される。このため、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置された第２のヒートパイプ部１２を例えば筐体１０１等に固定することなく、第２のヒートパイプ部１２の姿勢を維持できる。
（１−１）ヒートパイプ１０は、第１のヒートパイプ部１１と、第２のヒートパイプ部１２と、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを連結する連結部１３とを有している。第１のヒートパイプ部１１は、蒸発器２１、凝縮器２２、蒸気管２３、液管２４、を有している。第２のヒートパイプ部１２は、蒸発器３１、凝縮器３２、蒸気管３３、液管３４、を有している。連結部１３は、折り曲げられる。第１のヒートパイプ部１１は、配線基板１０２の上面１０２ａの側に配置され、第２のヒートパイプ部１２は、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置される。第２のヒートパイプ部１２は、連結部１３を介して第１のヒートパイプ部１１により保持される。このため、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置された第２のヒートパイプ部１２を例えば筐体１０１等に固定することなく、第２のヒートパイプ部１２の姿勢を維持できる。
（１−２）第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２は、複数の金属層４１〜４６を積層して形成される。そして、連結部１３は、複数の金属層４１〜４６のうちの少なくとも１層の金属層４３により形成される。このため、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを容易に連結できる。
（１−３）連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１の凝縮器２２と、第２のヒートパイプ部１２の凝縮器３２とを互いに連結する。そして、連結部１３は、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とを形成する複数の金属層４１〜４６のうちの少なくとも１層の金属層４３により形成される。従って、ヒートパイプ１０において放熱に寄与する部分の表面積は、連結部１３により、それぞれ単体の凝縮器２２，３２の表面積の合計値よりも大きくなる。これにより、凝縮器２２，３２における放熱効率を向上できる。そして、第１のヒートパイプ部１１と第２のヒートパイプ部１２とにより第１の発熱部品１１１と第２の発熱部品１１２とを効率よく冷却できる。
（変形例）
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記各実施形態に対し、ヒートパイプの形状等を適宜変更してもよい。
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記各実施形態に対し、ヒートパイプの形状等を適宜変更してもよい。
図７に示すループ型ヒートパイプ３００は、第１のヒートパイプ部３０１と、第２のヒートパイプ部３０２と、連結部３０３とを有している。第１のヒートパイプ部３０１は、蒸発器３１１と、凝縮器３１２と、蒸発器３１１と凝縮器３１２とを接続する蒸気管３１３及び液管３１４を有している。第２のヒートパイプ部３０２は、蒸発器３２１と、凝縮器３２２と、蒸発器３２１と凝縮器３２２とを接続する蒸気管３２３及び液管３２４を有している。連結部３０３は、第１のヒートパイプ部３０１の凝縮器３１２と第２のヒートパイプ部３０２の凝縮器３２２とを連結する。そして、このヒートパイプ３００では、第１のヒートパイプ部３０１と第２のヒートパイプ部３０２とがそれぞれの凝縮器３１２，３２２に対して蒸発器３１１，３２１が同一方向となるように、連結部３０３が形成されている。このヒートパイプ３００においても、連結部３０３を２点鎖線にて示す箇所にて折り曲げることで、第１のヒートパイプ部３０１と第２のヒートパイプ部３０２とを互いに平行とするように配置できる。そして、上述した第１実施形態と同様に、第１のヒートパイプ部３０１と第２のヒートパイプ部３０２とを図６に示す配線基板１０２の上面１０２ａの側と下面１０２ｂの側とに配置することで、配線基板１０２の上面１０２ａの第１の発熱部品１１１と下面１０２ｂの第２の発熱部品１１２とを冷却できる。そして、第１のヒートパイプ部３０１と第２のヒートパイプ部３０２とが連結部３０３により連結されているため、配線基板１０２の下面１０２ｂの側に配置した第２のヒートパイプ部３０２は、連結部３０３を介して、配線基板１０２の上面１０２ａの側に配置した第１のヒートパイプ部３０１により保持される。これにより、第２のヒートパイプ部３０２の姿勢を維持できる。
図８に示すループ型ヒートパイプ４００は、第１のヒートパイプ部４０１と、第２のヒートパイプ部４０２と、連結部４０３とを有している。第１のヒートパイプ部４０１は、蒸発器４１１と、凝縮器４１２と、蒸発器４１１と凝縮器４１２とを接続する蒸気管４１３及び液管４１４を有している。第２のヒートパイプ部４０２は、蒸発器４２１と、凝縮器４２２と、蒸発器４２１と凝縮器４２２とを接続する蒸気管４２３及び液管４２４を有している。第１のヒートパイプ部４０１の凝縮器４１２の大きさ（連結部４０３に沿った方向、図において上下方向）の長さと第２のヒートパイプ部４０２の凝縮器４２２の長さが互いに異なる。第１のヒートパイプ部４０１と第２のヒートパイプ部４０２は、発熱部品の位置や発熱量に応じて設定される。つまり、配線基板において、発熱部品の実装位置の自由度が高い、つまり配線基板の設計自由度が向上できる。
図９に示すループ型ヒートパイプ５００は、３つのヒートパイプ部５０１，５０２，５０３を有し、それらは連結部５０４を介して互いに接続されている。このように、３つのヒートパイプ部を有するヒートパイプ５００においても、ヒートパイプの姿勢を維持し、３つの発熱部品を冷却することができる。
・上記各実施形態に対し、連結部及びその近傍の形状を適宜変更してもよい。
図１０（ａ）に示すように、連結部６０１の上面６０１ａに溝部６０２を形成してもよい。溝部６０２は、図１（ａ）に示す２点鎖線に沿って延びるように形成される。このように、連結部６０１に溝部６０２を形成することで、ループ型ヒートパイプを折り曲げ易い。
図１０（ａ）に示すように、連結部６０１の上面６０１ａに溝部６０２を形成してもよい。溝部６０２は、図１（ａ）に示す２点鎖線に沿って延びるように形成される。このように、連結部６０１に溝部６０２を形成することで、ループ型ヒートパイプを折り曲げ易い。
また、図１０（ａ）に示すように、連結部６１１の上面６１１ａに溝部６１２ａを形成するとともに、連結部６１１の下面６１１ｂに溝部６１２ｂを形成してもよい。これらの溝部６１２ａ，６１２ｂにより、ループ型ヒートパイプを図１０（ｂ）に上面６１１ａの側と下面６１１ｂの側とのそれぞれ折り曲げ易い。
なお、連結部６０１，６１１の溝部は、折り曲げ位置に応じて形成されればよく、例えば、連結部６０１，６１１の中央部分に溝部が形成されてもよい。つまり、１箇所にてループ型ヒートパイプを折り曲げるようにしてもよい。
溝部は、折り曲げ位置以外に形成されてもよい。また、溝部は、折り曲げ位置（図１（ａ）に示す２点鎖線）に対して所定の角度となるように形成されてもよい。また、複数の溝部が交差するように形成されてもよい。これらの溝部は、連結部の表面積を増加させる。これにより、ヒートパイプにおいて放熱に寄与する部分の表面積がより増加するため、放熱性を向上できる。
・上記実施形態に対し、積層する金属層の形状を適宜変更してもよい。
図１１に示すように、ループ型ヒートパイプ７００は６層の金属層７０１〜７０６を積層して形成される。金属層７０３により連結部７１３が形成される。その金属層７０３より上側の金属層７０２は、連結部７１３の中央部に向かって延出している。また、連結部７１３となる金属層７０３より下側の金属層７０４，７０５は、連結部７１３の中央部に延出している。これにより、第１のヒートパイプ部７１１の凝縮器７２２と第２のヒートパイプ部７１２の凝縮器７３２の表面積が大きくなり、放熱性が向上する。延出する金属層の数、金属層７０２，７０４，７０５を延出する長さ、等により表面積を調整できる。
図１１に示すように、ループ型ヒートパイプ７００は６層の金属層７０１〜７０６を積層して形成される。金属層７０３により連結部７１３が形成される。その金属層７０３より上側の金属層７０２は、連結部７１３の中央部に向かって延出している。また、連結部７１３となる金属層７０３より下側の金属層７０４，７０５は、連結部７１３の中央部に延出している。これにより、第１のヒートパイプ部７１１の凝縮器７２２と第２のヒートパイプ部７１２の凝縮器７３２の表面積が大きくなり、放熱性が向上する。延出する金属層の数、金属層７０２，７０４，７０５を延出する長さ、等により表面積を調整できる。
・上記各実施形態に対し、放熱部を適宜接続するようにしてもよい。
図１２（ａ）に示すように、接続部材１０５より連結部１３を配線基板１０２の側面１０２ｃに固定するようにしてもよい。接続部材１０５としては、例えば接着剤を用いることができる。連結部１３を配線基板１０２に固定することで、ヒートパイプ１０の姿勢維持を向上できる。
図１２（ａ）に示すように、接続部材１０５より連結部１３を配線基板１０２の側面１０２ｃに固定するようにしてもよい。接続部材１０５としては、例えば接着剤を用いることができる。連結部１３を配線基板１０２に固定することで、ヒートパイプ１０の姿勢維持を向上できる。
図１２（ｂ）に示すように、ヒートシンク１０６に連結部１３を接続してもよい。ヒートシンク１０６は、筐体１０１の内面１０１ａに接続される。これにより、熱を筐体１０１の外部へと効率よく放熱できる。ヒートシンク１０６と連結部１３との間に、熱伝導部材（ＴＩＭ）を介在させてもよく、連結部１３からヒートシンク１０６への熱伝導をスムーズにできる。また、ヒートシンク１０６と筐体１０１との間に熱伝導部材（ＴＩＭ）を介在させてもよく、ヒートシンク１０６から筐体１０１への熱伝導をスムーズにできる。
・上記実施形態では、図６に示すように、連結部１３を９０度に折り曲げたＵ字形状とした。これに対し、連結部１３の折り曲げ形状は、上記実施形態に限定されず、Ｌ字形状、Ｖ字形状、Ｚ字形状、等の任意の形状としてもよい。また、９０度以上の角度に開いて折り曲げられた段形状、等とすることもできる。
図１３に示すように、例えば、配線基板１０２の上面１０２ａに、高さの異なる発熱部品１１１，１１２が実装されている場合、連結部１３を９０度以上の角度に開いて折り曲げられた段形状とすることができる。連結部１３をこのような折り曲げ形状とすることにより、発熱部品１１１，１１２の上面にヒートパイプ１０の蒸発器２１，３１を密着して固定できる。また、ヒートパイプ１０の姿勢維持を向上できる。また、ヒートパイプ１０において放熱に寄与する部分の表面積は、連結部１３により、それぞれ単体の凝縮器２２，３２の表面積の合計値よりも大きくなり、凝縮器２２，３２における放熱効率を向上できる。
１０ ループ型ヒートパイプ
１１ 第１のヒートパイプ部
１２ 第２のヒートパイプ部
１３ 連結部
２１，３１ 蒸発器
２２，３２ 凝縮器
２３，３３ 蒸気管
２４，３４ 液管
１００ 電子機器
１０２ 配線基板
１１１ 第１の発熱部品
１１２ 第２の発熱部品
１１ 第１のヒートパイプ部
１２ 第２のヒートパイプ部
１３ 連結部
２１，３１ 蒸発器
２２，３２ 凝縮器
２３，３３ 蒸気管
２４，３４ 液管
１００ 電子機器
１０２ 配線基板
１１１ 第１の発熱部品
１１２ 第２の発熱部品
Claims (11)
- 作動流体を気化させる第１蒸発器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第１凝縮器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を前記第１凝縮器に流入させる第１蒸気管と、前記第１凝縮器において液化した前記作動流体を前記第１蒸発器に流入させる第１液管とを有する第１のヒートパイプ部と、
作動流体を気化させる第２蒸発器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第２凝縮器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を前記第２凝縮器に流入させる第２蒸気管と、前記第２凝縮器において液化した前記作動流体を前記第２蒸発器に流入させる第２液管とを有する第２のヒートパイプ部と、
前記第１凝縮器と前記第２凝縮器のみを連結する連結部と、
を有し、
前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部は、複数の金属層を積層してなり、
前記連結部は、前記複数の金属層のうちの少なくとも１層の金属層からなること、
ことを特徴とするループ型ヒートパイプ。 - 前記連結部は、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器とに隣接していることを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
- 前記複数の金属層は、
前記第１のヒートパイプ部の上面及び前記第２のヒートパイプ部の上面を含む最上層の金属層と、
前記第１のヒートパイプ部の下面及び前記第２のヒートパイプ部の下面を含む最下層の金属層と、
前記最上層の金属層と前記最下層の金属層との間に位置する１つ又は複数の中間金属層とを含み、
前記連結部は、前記１つ又は複数の中間金属層のうちの少なくとも１つからなること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のループ型ヒートパイプ。 - 前記連結部を形成する前記少なくとも１層の金属層の数は、前記複数の金属層の数未満であり、
前記連結部を形成する前記少なくとも１層の金属層を除く前記複数の金属層のうちの少なくとも１層は、前記第１凝縮器の表面積及び前記第２凝縮器の表面積のうちの少なくとも一方を大きくするように前記連結部の中央に向かって延出していること、を請求項１〜３のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。 - 前記連結部は、少なくとも１つの溝部を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
- 前記少なくとも１つの溝部は、前記連結部が折り曲げられたときに前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部とが平行に配置されるように前記連結部の折り曲げ位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のループ型ヒートパイプ。
- 配線基板の上面に実装された第１の発熱部品と、
前記配線基板の下面に実装された第２の発熱部品と、
前記第１の発熱部品及び前記第２の発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプと、
を有し、
前記ループ型ヒートパイプは、
前記第１の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第１蒸発器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第１凝縮器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を前記第１凝縮器に流入させる第１蒸気管と、前記第１凝縮器において液化した前記作動流体を前記第１蒸発器に流入させる第１液管とを有する第１のヒートパイプ部と、
前記第２の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第２蒸発器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第２凝縮器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を前記第２凝縮器に流入させる第２蒸気管と、前記第２凝縮器において液化した前記作動流体を前記第２蒸発器に流入させる第２液管とを有する第２のヒートパイプ部と、
前記第１凝縮器と前記第２凝縮器とを連結する連結部と、
を有し、
前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部は、複数の金属層を積層してなり、
前記連結部は、前記複数の金属層の少なくとも１層の金属層からなる、電子機器。 - 前記連結部を前記配線基板の側面に固定する接続部材を備える、請求項７に記載の電子機器。
- ヒートシンクと、
前記配線基板、前記第１の発熱部品、前記第２の発熱部品、前記ループ型ヒートパイプ、及び前記ヒートシンクを収容する筐体と、を更に備え、
前記ヒートシンクは、前記筐体の内面及び前記連結部に接続されている、
請求項７に記載の電子機器。 - 配線基板の上面に実装された第１の発熱部品及び第２の発熱部品と、
前記第１の発熱部品及び前記第２の発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプと、
を有し、
前記ループ型ヒートパイプは、
前記第１の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第１蒸発器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第１凝縮器と、前記第１蒸発器において気化した前記作動流体を前記第１凝縮器に流入させる第１蒸気管と、前記第１凝縮器において液化した前記作動流体を前記第１蒸発器に流入させる第１液管とを有する第１のヒートパイプ部と、
前記第２の発熱部品の熱により作動流体を気化させる第２蒸発器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を液化する第２凝縮器と、前記第２蒸発器において気化した前記作動流体を前記第２凝縮器に流入させる第２蒸気管と、前記第２凝縮器において液化した前記作動流体を前記第２蒸発器に流入させる第２液管とを有する第２のヒートパイプ部と、
前記第１凝縮器と前記第２凝縮器のみを連結する連結部と、
を有し、
前記第１のヒートパイプ部と前記第２のヒートパイプ部は、複数の金属層を積層してなり、
前記連結部は、前記複数の金属層の少なくとも１層の金属層からなる、電子機器。 - 複数の金属層を積層することにより、第１蒸発器、第１凝縮器、第１液管、及び第１蒸気管を有する第１のヒートパイプ部と、第２蒸発器、第２凝縮器、第２液管、及び第２蒸気管を有する第２のヒートパイプ部とを形成するとともに、前記複数の金属層のうちの少なくとも１層の金属層からなり、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器のみを連結する連結部を形成する工程を有する、ループ型ヒートパイプの製造方法。
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