冷却装置、電子機器
【課題】非常に小型でありながら発熱量の大きな発熱体を効率的に冷却できると共に、実装体積を削減できる冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の冷却装置１は、第１面３に凹部６を有する基体２と、第1面３と逆側の第２面４に立設された複数の放熱フィン５と、凹部６に収納される平板形状の熱拡散部７と、を備え、熱拡散部７の上面８は凹部６の上面１０と熱的に接触し、熱拡散部７の側面９は、凹部６の側面１１と熱的に接触し、熱拡散部７は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、熱拡散部７の下面に設置される発熱体１９からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【解決手段】本発明の冷却装置１は、第１面３に凹部６を有する基体２と、第1面３と逆側の第２面４に立設された複数の放熱フィン５と、凹部６に収納される平板形状の熱拡散部７と、を備え、熱拡散部７の上面８は凹部６の上面１０と熱的に接触し、熱拡散部７の側面９は、凹部６の側面１１と熱的に接触し、熱拡散部７は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、熱拡散部７の下面に設置される発熱体１９からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品などの発熱体からの熱を奪って拡散し、拡散した熱を外界に放散する冷却装置であって、小型で熱設計に優れた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、産業機器および自動車などには、半導体集積回路、ＬＥＤ素子、パワーデバイスなどの発熱性の高い素子や電子部品が使用されている。
【０００３】
素子や電子部品は、その発熱が一定温度以上となると、動作保証ができなくなる問題もあり、他の部品や筐体へ悪影響を及ぼし、結果として電子機器や産業機器そのものの性能劣化を引き起こす可能性がある。発熱を引き起こすこれらの発熱体を冷却するために、ヒートシンクやヒートパイプが用いられる。
【０００４】
一方、近年の電子機器や産業機器などには、小型化や薄型化が求められており、半導体集積回路の集積度の増加と相まって、電子部品は小型化している。この小型化にも関わらず、電子部品の性能増加や処理増加に伴って、発熱体の発熱量は非常に大きくなっている。特に、発熱体が半導体集積回路、発光素子、パワーデバイスなどの場合、発熱体は小型であって発熱量が大きい状況が生じている。
【０００５】
ヒートシンクがこれらの発熱体を冷却するには、冷却能力が不足する。このため封入された冷媒の気化と凝縮によって発熱体を冷却するヒートパイプがヒートシンクの代わりに用いられることも多い。ここで、発熱体の発熱量が非常に大きいと、熱拡散のために非常に大きなサイズのヒートパイプが必要となる。加えて、ヒートパイプは熱を拡散することを主たる役割としており、サイズは小さいが発熱体の発熱量が大きいと、発熱体のサイズと非常に乖離したサイズのヒートパイプでは、熱放散が不十分となる問題もある。
【０００６】
ヒートパイプが拡散した熱を放散するために、ヒートシンクを一緒に用いると、発熱体のサイズに比べて非常に大きなサイズのヒートパイプと更に大きなサイズのヒートシンクを積層する必要が生じる。この結果、ヒートパイプとヒートシンクを備える冷却装置は、発熱体のサイズに比べて、高さ方向および平面方向のいずれにも大きくなってしまう問題がある。
【０００７】
また、ヒートシンク、ヒートパイプを組み合わせて使う場合には、それぞれの部品が独立して提供されてからアセンブリされるので、出来上がった冷却装置の性能がばらつく問題もある。
【０００８】
このような問題を解決するために、ヒートシンクの底面に凹部を形成し、この凹部にヒートパイプを格納する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−６４１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１は、ヒートシンクの底面に凹部を形成し、この凹部にヒートパイプを格納する構成について開示するが、これは高さ方向の実装体積を削減することを目的としている。このため、発熱体に対しての全体的な排熱設計が考慮されていない。
【００１１】
特許文献１では、高さ方向の実装体積が削減できるように見えるが、（１）発熱体、ヒートパイプ、ヒートシンクの順序で伝導する熱の放散が不十分となる、（２）ヒートパイプとヒートシンクとの役割分担が不明瞭であるので、熱の放散が不十分となる、（３）熱の放散が不十分であることで、平面方向の実装体積の削減が不十分となる、（４）排熱設計が不十分である事で、高さ方向の実装体積削減も、実際には不十分となる、といった問題がある。
【００１２】
平面方向の実装体積の削減が不十分であると、非常に小型化している発熱体のサイズとの乖離が大きくなり、電子機器全体での実装設計に悪影響が生じる。
【００１３】
また、ヒートパイプの特性とヒートシンクの特性と最適化することを考慮していないので、全体としての排熱能力に欠ける場合がある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑み、非常に小型でありながら発熱量の大きな発熱体を効率的に冷却できると共に、実装体積を削減できる冷却装置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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、第１面に凹部を有する基体と、第1面と逆側の第２面に立設された複数の放熱フィンと、凹部に収納される平板形状の熱拡散部と、を備え、熱拡散部の上面は凹部の上面と熱的に接触し、熱拡散部の側面は、凹部の側面と熱的に接触し、熱拡散部は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、熱拡散部の下面に設置される発熱体からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の冷却装置は、ヒートシンクの基体にヒートパイプを埋め込むことで、高さ方向の実装体積を削減している。
【００１７】
加えて、ヒートパイプが平面および垂直方向に熱を拡散し、この拡散された熱をヒートシンク部分が放散する構造を、冷却装置が有することで、最適な排熱構造を有している。この結果冷却装置は、平面方向の実装体積も削減できる。このため、非常に小型でありながら発熱量の高い発熱体との大きさの乖離を減らしつつ、効率的な冷却をも実現できる。
【００１８】
また、ヒートパイプやヒートシンク（基体や放熱フィン）の大きさを発熱体に比較して最小化できることで、材料コスト、実装コストを低減でき、電子機器の小型化・薄型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】、本発明の実施の形態１における冷却装置の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における冷却装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における冷却装置の底面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における冷却装置の放熱フィンの他の態様を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における熱拡散部の側面分解断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部正面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部写真である。
【図８】本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における熱拡散部の側面分解図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における冷却装置の側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４における冷却装置の側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４における冷却装置の斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態５における電子機器の内面図である。
【図１７】本発明の実施の形態５における電子機器の斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態５におけるサーバ機器の内部ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第1の発明に係る冷却装置は、第１面に凹部を有する基体と、第1面と逆側の第２面に立設された複数の放熱フィンと、凹部に収納される平板形状の熱拡散部と、を備え、熱拡散部の上面は凹部の上面と熱的に接触し、熱拡散部の側面は、凹部の側面と熱的に接触し、熱拡散部は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、熱拡散部の下面に設置される発熱体からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【００２１】
この構成により、冷却装置は、高さ方向の実装体積を削減しつつ最適な放熱設計によって平面方向の実装体積も削減できる。
【００２２】
本発明の第２の発明に係る冷却装置では、第１の発明に加えて、凹部が有する側面は、熱拡散部の側面の全てと熱的に接触する。
【００２３】
この構成により、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を効率的に基体へ伝導できる。特に、基体の全体へ伝導できるので、冷却装置は、全体を活用して発熱体の熱を放熱できる。
【００２４】
本発明の第３の発明に係る冷却装置では、第１又は第２の発明に加えて、発熱体は、小型の発熱体であって、基体の平面方向の断面積の１０％以上３０％以下の断面積を有する。
【００２５】
この構成により、冷却装置は、小型の発熱体とのサイズにおける乖離を生じさせずに、効率的に冷却できる。
【００２６】
本発明の第４の発明に係る冷却装置では、第１から第３の発明に加えて、熱拡散部の断面積は、基体の平面方向の断面積の５０％以上８０％以下である。
【００２７】
この構成により、冷却装置は、小型の発熱体とのサイズにおける乖離を生じさせずに、効率的に冷却できる。
【００２８】
本発明の第５の発明に係る冷却装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、熱拡散部は、熱拡散部の下面の一部で熱的に接触する発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散し、熱拡散部の上面から凹部の上面に熱を伝導し、熱拡散部の側面から凹部の側面に熱を伝導する。
【００２９】
この構成により、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を、基体の全面に伝導できる。このため、基体の中央部のみあるいは周辺部のみといった箇所のみでの熱伝導にはならないので、基体および放熱フィンは、全体を効率よく用いて熱を放散できる。
【００３０】
本発明の第６の発明に係る冷却装置では、第１から第５のいずれか記載の発明に加えて、凹部の上面および側面の少なくとも一部に伝導した熱は、基体および放熱フィンを介して外部に放散される。
【００３１】
この構成により、冷却装置は、基体および放熱フィンを用いて、熱拡散部から伝導した熱を外部に放散できる。
【００３２】
本発明の第７の発明に係る冷却装置では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、熱拡散部は、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、上部板、下部板および中間板によって形成される内部空間に冷媒を封止し、中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する。
【００３３】
この構成により、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散できる。この結果、熱拡散部は、非常に小型の発熱体であっても、奪った熱を基体全体に伝導できる。
【００３４】
本発明の第８の発明に係る冷却装置では、第７の発明に加えて、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させる。
【００３５】
この構成により、発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散できる。
【００３６】
本発明の第９の発明に係る冷却装置では、第８の発明に加えて、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される。
【００３７】
この構成により、熱拡散部は、その毛細管力を高めて、凝縮した冷媒を高速に還流させる。
【００３８】
本発明の第１０の発明に係る冷却装置では、第７から第９のいずれかの発明に加えて、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。
【００３９】
この構成により、熱拡散部は、平面方向および垂直方向に熱を拡散できる。
【００４０】
本発明の第１１の発明に係る冷却装置では、第７から第１０のいずれかの発明に加えて、熱拡散部は、上部板、下部板および中間板の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される延長板を更に備え、延長板は、熱拡散部の側面から突出し、延長板は、凹部の上面および側面の少なくとも一部と熱的に接触する。
【００４１】
この構成により、熱拡散部は、内部から側面に伝わる熱を、基体の側面にも伝導できる。すなわち、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を、その表面および内部から、基体全体に伝導できる。
【００４２】
本発明の第１２の発明に係る冷却装置では、第１１の発明に加えて、延長板は、凹部の側面のみと熱的に接触する。
【００４３】
この構成により、熱拡散部は、垂直方向に拡散された熱を、熱拡散部の上面から基体に伝導し、平面方向に拡散された熱を、延長板から基体に伝導する。結果として、熱拡散部は、基体全体に熱を伝導できる。
【００４４】
本発明の第１３の発明に係る冷却装置では、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、凹部の上面および側面と、熱拡散部の上面および側面とは、熱的接合材を介して熱的に接触する。
【００４５】
この構成により、熱拡散部は、より効率的に熱を基体に伝導できる。
【００４６】
本発明の第１４の発明に係る冷却装置では、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、凹部は、熱拡散部の下面と熱的に接触する発熱体をも収納し、凹部の開口部は、熱拡散部および発熱体を収納した上で封止される。
【００４７】
この構成により、冷却装置は、より小型化できる。
【００４８】
本発明の第１５の発明に係る冷却装置では、第１から第１４のいずれかの発明に加えて、凹部を含む領域における基体の厚みと放熱フィンの高さとの和は、凹部以外の領域における基体の厚みと放熱フィンの高さとの和と略同一である。
【００４９】
この構成により、ヒートシンクを構成する基体および放熱フィンは、その全体に渡って均一に熱を放散できる。
【００５０】
本発明の第１６の発明に係る冷却装置では、第１から第１５のいずれかの発明に加えて、凹部の対向領域における放熱フィンの体積の和は、凹部以外の対向領域における放熱フィンの体積の和よりも小さい。
【００５１】
この構成により、基体は、熱拡散部と対向する中央部のみならず、周辺部からも熱を放熱フィンに伝導できる。
【００５２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５３】
なお、本明細書におけるヒートパイプとは、内部空間に封入された冷媒が、発熱体からの熱を受けて気化し、気化した冷媒が冷却されて凝縮することを繰り返すことで、発熱体を冷却する機能を実現する部材、部品、装置、デバイスを意味する。ヒートパイプには「パイプ」なる単語が含まれているが、いわゆる部材としてのパイプを必須要件とするのではなく、冷媒の気化・凝縮で発熱体を冷却できるデバイス全般の呼称である。
【００５４】
また、本明細書においてヒートシンクとは、発熱体やヒートパイプと熱的に接触して、伝導する熱を外界に放散する部材である。
【００５５】
（実施の形態１）
実施の形態１について説明する。
【００５６】
（全体概要）
まず、図１〜図３を用いて、実施の形態１における冷却装置の全体概要について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置の側面図であり、図２は、本発明の実施の形態１における冷却装置の斜視図である。
【００５７】
図１は、冷却装置を側面から見た状態を示しており、基体に収納された熱拡散部を透視できるように示している。図２は、冷却装置を斜めから見た状態を示しており、図１と同様に基体に収納された熱拡散部を透視できるように示している。
【００５８】
冷却装置１は、基体２、基体２の第２面４に立設された複数の放熱フィン５、基体２の第１面３に設けられた凹部６および凹部６に収納される熱拡散部７を備える。ここで、基体２と放熱フィン５とは、いわゆるヒートシンクを形成する。
【００５９】
基体２は、平板形状を有しており、第1面３と第２面４とを有する。第１面３と第２面４とは、基体２が備える面の内、他の面よりも面積の広い面であって対向する面を示す。すなわち、基体２の表面と裏面において表面が第２面４であり、裏面が第１面３である。
【００６０】
第１面３は、凹部６を備える。凹部６は、第１面３から基体２の内部に穿たれて凹んだ部位であり、熱拡散部７の形状に対応した形状を有している。凹部６が設けられる第１面３と逆側の面である第２面４には、複数の放熱フィン５が立設されている。放熱フィン５は、棒状や板状の部材であり、放熱フィン５同士によって形成される空間に生じる空気対流によって、外界に熱を放散する。放散する熱は、基体２より伝導される。
【００６１】
凹部６は、その内部に平板形状を有する熱拡散部７を収納する。熱拡散部７は、凹部６に収まって、熱拡散部７の上面８は、凹部６の上面１０と熱的に接触し、熱拡散部７の側面９は、凹部６の側面１１と熱的に接触する。すなわち、熱拡散部７は、凹部６を介して、基体２に熱を伝導させる。なお、図１および図２では、熱拡散部７の一部もしくは全部は、破線で示されている。
【００６２】
熱拡散部７は、発熱体１９と熱的に接触し、発熱体１９から熱を奪う。熱拡散部７は、内部空間を有しており、内部空間に封入された冷媒の気化と凝縮によって、発熱体１９から奪った熱を平面方向および垂直方向に拡散する。図１は、矢印によって、熱拡散部７が熱を拡散する方向を示している。熱拡散部７は、内部に冷媒を封入し、冷媒の気化と凝縮による熱拡散を行なうヒートパイプ構造を有する。このように、熱拡散部７は、凹部６と広い面で接触できるので、発熱体１９から奪った熱を、凹部６全体を介して基体２に伝導させる。特に熱拡散部７は、内部に封入している冷媒の気化と凝縮によって熱を平面方向および垂直方向に拡散するので、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、効率的に基体２に伝導できる。
【００６３】
冷却装置１は、以上のような構成を有する。冷却装置１を斜めから見た状態を、図２は示している。
【００６４】
冷却装置１は、第２面４に複数の放熱フィン５を立設している。図２では放熱フィン５は、平板形状を有しており、第２面４上に所定間隔をもって並んで設置されている。
【００６５】
なお、第１面３および第２面４は、面を区別するための便宜上の呼称であり、特段の区別をするものではない。凹部６が形成されている面が第１面３であればよい。
【００６６】
このような構成を有することで、従来技術に比較して冷却装置１は、高さ方向（基体２の高さ方向において設けられた凹部６に熱拡散部７が収納されているので）における実装体積を削減できる。
【００６７】
次に、冷却装置１の機能概要を説明する。
【００６８】
冷却装置１は、ヒートシンクを形成する基体２の内部に、ヒートパイプ構造を有する熱拡散部７を収納する構成を有し、熱拡散部７が、発熱体１９から奪った熱を拡散しつつ基体２に伝導し、ヒートシンク構造を有する基体２と放熱フィン５が、伝導された熱を外界に放散する。すなわち、冷却装置１は、発熱体１９の熱の拡散と放散とを、一体的に実現できる。
【００６９】
ヒートパイプである熱拡散部７は、熱的に接触する発熱体１９から熱を奪う。発熱体１９は、半導体集積回路、発光素子、パワーデバイスなどの電子部品であったり、機械部品であったりする。熱拡散部７は、内部空間に冷媒を封入しており、発熱体１９から奪った熱によってこの冷媒が気化する。気化した冷媒は、熱拡散部７内部を平面方向および垂直方向に拡散する。この気化した冷媒の拡散によって、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を平面方向および垂直方向に拡散できる。この熱拡散は、図１の熱拡散部７内部の矢印に示される。
【００７０】
気化した冷媒の拡散によって、熱拡散部７は、その上面および側面から熱を基体２に伝導する。また、気化した冷媒は、基体２に熱を伝導した後で冷却され凝縮して液体の冷媒に戻る。凝縮した冷媒は、熱拡散部７の上面や側面から還流して底面に戻り、底面において再び発熱体１９から熱を奪って気化する。
【００７１】
基体２に伝導された熱は、基体２内部を移動して放熱フィン５に到達する。この熱移動は、図１に示される基体２内部の矢印に示される。基体２内部を移動した熱は、放熱フィン５に到達し、放熱フィン５から外界に放散される。放熱フィン５は、その大きな表面積を外界と接触させることで、熱を放散すると共に、放熱フィン５同士が形成する空間で熱対流を引き起こして、熱対流によって熱を外界に放散する。この放熱フィン５から外界への熱の放散は、図１の放熱フィン５に沿って表される矢印によって示される。
【００７２】
熱拡散部７は、その上面および側面から基体２に熱を伝導できるので、効率的に熱を基体２に伝導できる。これは、基体の上面もしくは側面だけに熱拡散部が接触するだけの従来技術に比較して、熱拡散部７から基体２への熱伝導の効率が高い。すなわち、熱拡散部７は、凹部６の上面および側面の全体に対して熱を伝導できる。このように熱拡散部７が、凹部６の全面に対して熱を効率よく伝導することで、基体２は、その全体を用いて熱を放熱フィン５に伝導できる。結果として、基体２および放熱フィン５は、効率よく熱を放散できる。
【００７３】
発熱体１９からの熱を、熱拡散部７が基体２に対して効率的に伝導することによって、冷却装置１は、その全体を用いて発熱体１９を効率的に冷却できる。この結果、サイズが小さいが発熱量の非常に大きな発熱体１９に対して、熱拡散部７、基体２および放熱フィン５のサイズを乖離させる必要がなくなる。小型の発熱体からの熱の拡散と放散とが、小さい面積によって実現されるからである。
【００７４】
このように、冷却装置１は、高さ方向だけでなく平面方向においても、発熱体１９に対しての面積を最小化できる。結果として、冷却装置１は、高さ方向および平面方向の実装体積を最小化しつつ、発熱体１９からの熱を効率的に冷却できる。
【００７５】
図３は、発熱体１９、熱拡散部７および基体２のサイズ関係を見やすく示したものである。図３は、本発明の実施の形態１における冷却装置の底面図である。
【００７６】
発熱体１９は、そのサイズが小さいが、大きな発熱量を有する。従来技術のように熱拡散部が単純に基体の凹部に収納されているだけでは、高さ方向の実装体積は削減されるが、熱拡散部は、発熱体が発する非常に大きな発熱を効率的に基体に伝導できない。このため、熱拡散部が基体に熱を確実に伝導させるためには、熱拡散部のサイズを（平面方向にも高さ方向にも）大きくする必要がある。また、熱拡散部の熱拡散方向が均等でなければ、熱拡散部は、凹部の上面からだけ熱を伝導したり、凹部の側面からだけ熱を伝導したりするように偏った熱伝導となる。このような偏った熱伝導により、大きな熱量（熱流束）が基体の一部に偏向して伝わってしまい、基体から放熱フィンへの熱伝導も偏ってしまう。
【００７７】
このように基体や放熱フィン（これらがヒートシンクを形成する）における熱伝導が偏ることで、大きさに比較した放熱効率が低くなる。結果として、従来技術の冷却装置（基体の底面に設けた凹部に熱拡散部材やヒートパイプを単純収納させただけの冷却装置）は、発熱体のサイズに比較して非常に大きなサイズとなってしまっていた。これは、発熱体が小型になっているにもかかわらず、高い発熱量を有する現状に適していない。
【００７８】
図３より明らかな通り、冷却装置１では、発熱体１９に比較して熱拡散部７のサイズは乖離していない。加えて、熱拡散部７に比較して基体２のサイズも乖離していない。これらは、冷却装置１は、最適な熱設計を有しているからである。
【００７９】
例えば、発熱体１９の平面方向の断面積（熱拡散部７と接する面積）は、基体２の平面方向の断面積（基体２の第１面３の面積）の１０％以上３０％以下である。
【００８０】
また、熱拡散部７の平面方向の断面積（熱拡散部７が基体２と接する面の面積）は、基体２の平面方向の断面積（基体２の第１面の面積）の５０％以上８０%以下である。
【００８１】
すなわち、発熱体が発光素子やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）のような、非常に高い発熱量を有する小型の電子部品であっても、冷却装置１の平面方向の実装体積が大きくなりすぎない。
【００８２】
以上のように、実施の形態１における冷却装置は、小型でかつ発熱量の大きな発熱体に対してそのサイズが大きくなりすぎることなく、効率よく発熱体を冷却できる。
【００８３】
次に、各部の詳細について説明する。
【００８４】
（基体）
基体２は、放熱フィン５と共にヒートシンクを構成する。
【００８５】
基体２は、ヒートシンクの基材となり、熱拡散部７から伝導された熱を、放熱フィン５に伝導する。基体２は、平板形状を有している。平板形状を有していることで、凹部６を形成しやすく、放熱フィン５の立設も容易となるからである。もちろん、角部が面取りされていたり、表面に湾曲が存在していたりしてもよい。
【００８６】
基体２は、ヒートシンクの基材となればよいので、平板形状以外に立体形状を有していたり、筒形状を有していたりしても良い。また、実施の形態１では、基体２は、方形を有しているが、方形以外でも、多角形、円形、楕円形など様々な形状を有していても良い。
【００８７】
基体２は、銅、アルミニウム、タングステン、チタンなどの熱伝導性の高い金属や耐熱性に優れた樹脂が用いられることが好適である。
【００８８】
基体２は、平板形状によって形成されるので表面と裏面が形成され、第1面３と第２面４とを備える。第1面３は、基体２の裏面であって凹部６を備える。第２面４は、第1面３と逆側の面であって、第２面４は、放熱フィン５を備える。基体２がその形状を活かして、一方の面に熱拡散部７を収納する凹部６を形成し、他方の面に放熱フィン５を立設することで、実装体積を削減した冷却装置１を実現できる。
【００８９】
基体２に設けられる凹部６は、基体２を形成する際に一体に形成されても良いし、平板形状を有する基体２の第１面３の所定部位が切削されることで形成されても良い。一体に形成される場合には、予め凹部６を備える金型に金属や樹脂材料が流し込まれることで、凹部６を備える基体２が成型される。
【００９０】
熱拡散部７が予め凹部６に収納された状態で冷却装置１が提供されても良いし、熱拡散部７は、別に提供されて、ユーザーにおいて熱拡散部７が凹部６に収納されて使用されても良い。
【００９１】
また、凹部６は、基体２の一組の向き合う端面まで到達してもよいし、基体２のいずれの端面にも到達しなくても良い。
【００９２】
前者の場合は、収納された熱拡散部７が、基体２の側面から見ることができ、収納が容易であるメリットがある。
【００９３】
後者の場合には、収納された熱拡散部７は、基体２に完全に収納されるので、熱拡散部７の側面の全てが、凹部６の有する側面と熱的に接触できる。この結果、熱拡散部７が拡散する熱は、熱拡散部７の上面、側面の全てから、基体２に伝導しやすくなる。すなわち、熱拡散部７は、基体２に熱を伝導しやすくなる。
【００９４】
図１は、熱拡散部７から基体２へ熱が伝導する状態を示している。図１に示される冷却装置１では、基体２に設けられた凹部６が基体２のいずれの端面にも到達しておらず、基体２の部材によって、凹部６の外周が完全に囲まれている。熱拡散部７は、この凹部６に収納されるので、熱拡散部７の側面の全ては、凹部６の側面と熱的に接触する。
【００９５】
熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散する。これは、図１における熱拡散部７内部の矢印に示されるとおりである。この熱拡散によって、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を上面８および側面９の全てに伝導させる。熱拡散部７の上面８は、凹部６の上面１０に熱的に接触しており、矢印のように熱拡散部７の上面８から凹部６の上面１０に熱が伝導する。同様に、熱拡散部７の側面９の全ては、凹部６の側面１１の全てと熱的に接触している。この結果、熱拡散部７の側面９から凹部６の側面１１に熱が伝導する。
【００９６】
熱拡散部７は、平面方向および垂直方向に熱を拡散できるので、熱拡散部７の側面９の全てが凹部６の側面１１に熱的に接触していることは、熱拡散部７から基体２への熱伝導を効率化させる。
【００９７】
このように、凹部６の上面１０と側面１１から熱を受け取った基体２は、基体２の全体を通じて熱を放熱フィン５に伝導できる。この結果、基体２の平面方向のサイズおよび厚みを低減できるので、冷却装置１の実装体積は削減できる。もちろん、放熱フィン５の全てが放熱に使えるようになるメリットからも、冷却装置１の実装体積が削減できる。
【００９８】
（放熱フィン）
放熱フィン５は、基体２の第２面４に立設される。
【００９９】
放熱フィン５は、基体２から伝導される熱を外界に放散する。放熱フィン５は、複数の板状部材であったり、複数の棒状部材であったりする。このような複数の部材が第２面４に立設される。
【０１００】
複数の放熱フィン５のそれぞれは、基体２に溶接や接着により立設されてもよく、基体２と放熱フィン５とが金型で一体形成されてもよい。一体で形成される場合には、凹部６も含めて一体形成されることで、コストを低減できる。また、複数の放熱フィン５は、一定間隔で並んでいてもよいし、異なる間隔で並んでいても良い。放熱フィン５は、基体２から伝導される熱を外界に放散できればよく、放散に適した配置になっていればよい。
【０１０１】
放熱フィン５は、銅、アルミニウム、タングステン、チタンなどの熱伝導性の高い金属や耐熱性に優れた樹脂、それらの複合材料が用いられることが好適である。フィン１２は、基体１１と同じ素材や材料で形成されてもよいが、異なる素材や材料で形成されてもよい。同じ素材で形成されることで、製造の手間を省くことができる。また、異なる素材で形成されることで、熱の伝導を主たる役割とする基体２と熱の放散を主たる役割とする放熱フィン５とのそれぞれに適した素材が選択される。
【０１０２】
放熱フィン５は、図２に示されるように、板状部材で形成されている。放熱フィン５が板状部材で形成されることで、板状部材同士が作る熱対流空間を対流する熱量が大きくなって、放熱フィン５は、効率的に熱を放散できる。また、製造工程も容易化できる。
【０１０３】
一方、放熱フィン５は、図４に示されるように、棒状部材で形成されても良い。
【０１０４】
図４は、本発明の実施の形態１における冷却装置の放熱フィンの他の態様を示す斜視図である。図４は、棒状部材である放熱フィン５が、基体２の第２面４上に立設されている状態を示している。
【０１０５】
放熱フィン５が棒状部材で形成されることで、放熱フィン５全体での表面積が大きくなり、放熱フィン５が外界と接触する面積が拡大する。この結果、放熱フィン５は、外界に熱を伝導させやすくなり、効率的に熱を放散できる。
【０１０６】
また、図２、図４では、放熱フィン５は、角柱形状を有しているが、角部が面取りされていたり、円柱形状であったりしても良い。
【０１０７】
以上のように、放熱フィン５は、製造の容易性、冷却対象の発熱体１９の特性、実装する電子機器の特性などに応じて、その形状が種々に定まればよい。
【０１０８】
なお、放熱フィン５のみならず、基体２も、熱を外界に放散する。
【０１０９】
（熱拡散部）
次に、熱拡散部７について説明する。
【０１１０】
熱拡散部７は、発熱体１９と熱的に接触しており、発熱体１９から熱を奪って、凹部６を介して基体２に熱を伝導する。熱拡散部７は、発熱体１９や凹部６と熱的接合材（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を介して熱的に接触しても良い。なお、熱的接合材は、一般に放熱部材と称される接合材であって、シート材やグリス、エラストマー、ゲル等の材料であるが、適宜選択されればよい。
【０１１１】
また、熱拡散部７は、凹部６に収納されて用いられる。このため、熱拡散部７が、冷却装置１において外部に出っ張ることがなくなり、すっきりした形状および削減された実装体積を実現できる。
【０１１２】
熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散できれば良いので、金属や合金などの熱伝導性の高い板部材で形成されても良いが、内部に封入した冷媒の気化と凝縮とによって熱を拡散するヒートパイプ構造を有することも好適である。
【０１１３】
（ヒートパイプの概念）
まず、ヒートパイプの概念について説明する。
【０１１４】
ヒートパイプは、内部に冷媒を封入しており、受熱面となる面を、電子部品をはじめとする発熱体に接している。内部の冷媒は、発熱体からの熱を受けて気化し、気化する際に発熱体の熱を奪う。気化した冷媒は、ヒートパイプの中を移動する。この移動によって発熱体の熱が運搬されることになる。移動した気化した冷媒は、放熱面などにおいて（あるいはヒートシンクや冷却ファンなどの二次冷却部材によって）冷却されて凝縮する。凝縮して液体となった冷媒は、ヒートパイプの内部を還流して再び受熱面に移動する。受熱面に移動した冷媒は、再び気化して発熱体の熱を奪う。
【０１１５】
このような冷媒の気化と凝縮の繰り返しによって、ヒートパイプは発熱体を冷却する。このため、ヒートパイプは、その内部に気化した冷媒を拡散する蒸気拡散路と、凝縮し液化した冷媒を還流させる毛細管流路を有する必要がある。
【０１１６】
（ヒートパイプ構造を有する熱拡散部）
ヒートパイプ構造を有する熱拡散部７について図５、図６を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１における熱拡散部の側面分解断面図であり、図６は、本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部正面図である。
【０１１７】
熱拡散部７は、平板状の上部板２０と、上部板２０と対向する平板状の下部板２１と、上部板２０と下部板２１との間に積層される単数又は複数の中間板２２を備える。上部板２０、下部板２１および中間板２２が接合されることで内部空間が形成され、この内部空間に封止された冷媒の気化と凝縮によって、発熱体から受熱した熱を拡散する。
【０１１８】
また、中間板２２は、切り欠き部２９と内部貫通孔２３を備えている。切り欠き部２９は、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散路２５を形成し、内部貫通孔２３は、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路２６を形成する。
【０１１９】
（上部板）
上部板について図５を用いて説明する。
【０１２０】
上部板２０は、平板状であり、所定の形状、面積を有している。
【０１２１】
上部板２０は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高い金属や防錆性の高い素材で形成されることが好ましい。また、上部板２０は、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。
【０１２２】
上部板２０は、その一方の面であって中間板２２と対向する面に、蒸気拡散路２５および毛細管流路２６の少なくとも一方と連通する凹部２４を有していることも好ましい。凹部２４が毛細管流路２６と連通することで、凝縮した冷媒が、上部板２０から毛細管流路２６へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部２４が蒸気拡散路２５と連通することで、気化した冷媒が、放熱面に広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。更には、凹部２４が蒸気拡散路２５と連通することで、蒸気拡散路２５を拡散する気化した冷媒が凹部２４も伝わるので、気化した冷媒は厚み方向にも拡散することになる。結果として、熱拡散部７は、受熱した熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【０１２３】
なお、熱拡散部７が地表面に対して水平に設置される場合には、平面方向は地表面に対して水平方向であって、垂直方向は地表面に対して垂直方向である。熱拡散部７が地表面に対して斜めや垂直に設置された場合には、平面方向は平板形状の熱拡散部７の平板方向であって、垂直方向は平板形状の熱拡散部７の厚み方向である。
【０１２４】
上部板２０は、中間板２２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。上部板２０は、便宜上「上部」との呼称となっているが、物理的に上部の位置に存在しなければならないわけではなく、下部板２１と特段に区別されるものでもない。また、上部板２０が放熱面側となっても、受熱面側となっても特に問題はない。
【０１２５】
また、上部板２０は、冷媒の注入口２７を備えている。上部板２０、中間板２２、下部板２１が積層されて接合されると内部空間が形成される。この内部空間は、冷媒を封入する必要があるので、上部板２０などの接合後に注入口２７から冷媒が封入される。注入口２７は、冷媒が封入されると封止されて内部空間は密封される。
【０１２６】
なお、冷媒は、積層後に注入口２７から封入されても良く、上部板２０、下部板２１、中間板２２が積層される際に冷媒が封入されてもよい。
【０１２７】
（下部板）
下部板２１は、上部板２０と対向して単数又は複数の中間板２２を挟む。
【０１２８】
下部板２１は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板２０と対向して熱拡散部７を形成するので、上部板２０と同一の形状、面積であることが好ましい。また、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。
【０１２９】
下部板２１は、その一方の面であって中間板２２と対向する面に、蒸気拡散路２５と毛細管流路２６に連通する凹部２４を有していることも好適である。下部板２１に凹部２４が設けられることは、上部板２０に凹部２４が設けられることと同様の意味を有する。
【０１３０】
下部板２１は、便宜上「下部」との呼称となっているが、物理的に下部の位置に存在しなければならないわけではなく、上部板２０と特段に区別されるものでもない。
【０１３１】
下部板２１は、中間板２２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。
【０１３２】
また、下部板２１が放熱面側となっても、受熱面側となっても特に問題はない。
【０１３３】
（中間板）
単数又は複数の中間板２２は、上部板２０と下部板２１の間に積層される。
【０１３４】
中間板２２は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高い金属や防錆性で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板２０および下部板２１に挟まれて熱拡散部７を形成するので、上部板２０および下部板２１と同一の形状であることが好ましい。また、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。なお、上部板２０および下部板２１に挟まれるので、中間板２２の面積は、上部板２０および下部板２１と同一でも良く、若干小さくてもよい。
【０１３５】
中間板２２は、上部板２０および下部板２１と接続される際に用いられる突起や接着部を有していても良い。加えて、中間板２２は、微小な断面積を有する内部貫通孔２３を有している。この内部貫通孔２３は、毛細管流路２６を形成する。
【０１３６】
最終的には、上部板２０と下部板２１の間に中間板２２が積層されて接合されることで、ヒートパイプ構造を有する熱拡散部７が形成される。中間板２２は、単数でも複数でもよい。但し、後述するように、より微小な断面積を有する毛細管流路２６を形成するためには、中間板２２は、複数であることが好ましい。
【０１３７】
（中間板と蒸気拡散路および毛細管流路）
次に、中間板２２、蒸気拡散路２５および毛細管流路２６について、図５、図６を参照しながら説明する。
【０１３８】
まず、蒸気拡散路２５について説明する。
【０１３９】
中間板２２は、切り欠き部２９と内部貫通孔２３を有している。
【０１４０】
切り欠き部２９は、熱拡散部７における蒸気拡散路２５を形成する。上部板２０と下部板２１の間に中間板２２が積層された場合に、切り欠き部２９は空隙を形成することになる。この空隙が蒸気拡散路２５を形成する。
【０１４１】
ここで、切り欠き部２９が、熱拡散部７の平面方向に向けて形成されることで、蒸気拡散路２５も、熱拡散部７の平面方向に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向に拡散するようになる。加えて、切り欠き部２９は、上部板２０と下部板２１とにつながっているので、蒸気拡散路２５は、上部板２０から下部板２１にまでつながる。更には、上部板２０および下部板２１に設けられた凹部２４と蒸気拡散路２５とは連通する。この結果、蒸気拡散路２５は、平面方向および垂直方向に気化した冷媒を拡散させる。
【０１４２】
特に、図６に示されるように、切り欠き部２９が中間板２２の中央部から放射状に形成されている場合には、蒸気拡散路２５も熱拡散部７の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体１９は、熱拡散部７の略中央部に設置されることが多いので、冷媒は熱拡散部７の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、熱拡散部７の中央部付近の冷媒が最初に気化する。このとき、蒸気拡散路２５が熱拡散部７の略中央部から放射状に形成されていることで、中央付近で生じた気化冷媒は、放射状に拡散しやすくなる。
【０１４３】
このように、中間板２２が切り欠き部２９を有し、平面方向および垂直方向に広がる蒸気拡散路２５が形成されることで、熱拡散部７の内部においては、気化した冷媒が平面方向および垂直方向に拡散するようになる。結果として、発熱体１９からの熱は、熱拡散部７内部を平面方向および垂直方向に拡散する。
【０１４４】
なお、蒸気拡散路２５は、図６に示される放射形状でなくとも別の形状であってもよい。
【０１４５】
次に毛細管流路２６について説明する。
【０１４６】
中間板２２は、内部貫通孔２３を有している。内部貫通孔２３は、微小な貫通孔であり、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路２６を形成する。中間板２２が図６に示されるように切り欠き部２９を有する場合には、切り欠き部２９以外の部分に内部貫通孔２３が形成される。
【０１４７】
ここで、中間板２２が単数の場合には、中間板２２に設けられている内部貫通孔２３がそのまま毛細管流路になる。
【０１４８】
一方、中間板２２が複数である場合には、複数の中間板２２のそれぞれに設けられた内部貫通孔２３の一部のみが重なって、内部貫通孔２３の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２６が形成される。このように、中間板２２が複数である場合には、内部貫通孔２３そのものの断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２６が形成されるので、毛細管流路２６における凝縮した冷媒の還流をより効果的にできる。毛細管流路２６は、毛細管現象によって凝縮した冷媒を還流させるので、毛細管流路２６の断面積が小さいことが冷媒の還流を促進させるからである。
【０１４９】
なお、中間板２２には、複数の内部貫通孔２３が設けられる。毛細管流路２６として機能するためには、内部貫通孔２３が複数であることが好ましいからである。
【０１５０】
内部貫通孔２３は、中間板２２の表面から裏面にかけて貫通しており、その形状は円形でも楕円形でも方形でもよい。内部貫通孔２３の一部同士が重なって毛細管流路２６を形成することから、内部貫通孔２３は方形であることが適当である。これは製造上の容易性からも適当である。
【０１５１】
内部貫通孔２３は、掘削、プレス、ウェットエッチング、ドライエッチングなどで形成されれば良いが、微小加工および加工精度の面から、ウェットエッチング、ドライエッチングなどのエッチング加工で形成されるのが適当である。
【０１５２】
中間板２２が複数の場合には、内部貫通孔２３は、複数の中間板２２のそれぞれに設けられる。ここで、複数の中間板２２は、その内部貫通孔２３の一部同士のみがそれぞれ重なるように積層されるので、内部貫通孔２３の位置は、隣接する中間板２２毎にずれていることが適当である。例えば、ある中間板２２における内部貫通孔２３の位置と、この中間板２２と隣接する別の中間板２２における内部貫通孔２３の位置は、内部貫通孔２３の面積の一部ずつが重なるようにずれている。このように、隣接する中間板２２毎に内部貫通孔２３の位置がずれていることで、複数の中間板２２が積層された場合に、内部貫通孔２３の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２６が形成される。
【０１５３】
内部貫通孔２３の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、ヒートパイプ１８の垂直方向に積層され、垂直方向の孔同士が接続することで、垂直方向の流路が形成される。また、垂直方向において階段状の孔となるので、垂直方向であると同時に平面方向にも流れうる流路が形成される。この垂直・平面方向に形成される流路は、その断面積が非常に小さく、凝縮した冷媒を、垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０１５４】
なお、内部貫通孔２３の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔２３よりも小さな断面積を有する毛細管流路２６が形成される場合には、毛細管流路２６を直接加工するよりも、容易に製造できるメリットもある。
【０１５５】
なお、毛細管流路２６は、凝縮した冷媒が還流するが、気化した冷媒が通ることもありえる。
【０１５６】
また、毛細管流路２６、凹部２４の角部や切り欠き部２９の角部は、面取りされていることも好適である。毛細管流路２６の断面は、六角形、円形、楕円形、方形、多角形など様々な断面形状を有していて良い。毛細管流路２６の断面形状は、内部貫通孔２３の形状と、内部貫通孔２３同士の重ね合わせ方により定まる。また、断面積も同様に定まる。
【０１５７】
（製造工程）
上部板２０、下部板２１、中間板２２が積層されて接合されることで熱拡散部７が製造される。
【０１５８】
上部板２０、下部板２１および複数の中間板２２（図５では中間板２２は４枚である）のそれぞれが同一位置で重なるような位置関係に合わせられる。加えて、複数の中間板２２は、複数の中間板２２のそれぞれに設けられた内部貫通孔２３のそれぞれの一部のみが重なるような位置関係にあわせられる。
【０１５９】
上部板２０、下部板２１および複数の中間板２２の少なくとも一つは、接合突起を有している。
【０１６０】
上部板２０、下部板２１、複数の中間板２２は、位置あわせされた上で積層され、ヒートプレスによって直接接合されて一体化される。このとき、各部材は、接合突起によって直接接合される。
【０１６１】
ここで、直接接合とは、接合しようとする２つの部材の面を密着させた状態で加圧しつつ熱処理を加えることであって、面部の間に働く原子間力によって原子同士を強固に接合させることであり、接着剤を用いることなく、２つの部材の面同士を一体化しうる。このとき、接合突起が強固な接合を実現する。
【０１６２】
ヒートプレスにおける直接接合の条件として、プレス圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ２〜１５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲内であり、温度は２５０〜４００℃の範囲内であることが好ましい。
【０１６３】
次に、上部板２０や下部板２１の一部に空けられた注入口２７を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口２７が封止されて熱拡散部７が完成する。なお、冷媒の封入は真空または減圧下で行われる。真空または減圧下で行われることで、熱拡散部７の内部空間が真空または減圧された状態となって冷媒が封入される。減圧下であると、冷媒の気化・凝縮温度が低くなり、冷媒の気化・凝縮の繰り返しが活発になるメリットがある。
【０１６４】
以上の工程で、熱拡散部２の一例である、平板状のヒートパイプ構造を有する熱拡散部７が製造される。
【０１６５】
図７は、本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部写真である。図７は、熱拡散部７の内部を示している。図７より明らかな通り、熱拡散部７は、蒸気拡散路２５と毛細管流路２６とを備えている。
【０１６６】
熱拡散部７が、以上のような構造を有することで、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、平面方向及び垂直方向に拡散でき、拡散した熱を、凹部６を介して基体２に伝導できる。凹部６全体から基体２に熱が伝導するので、基体２は、その全体を使って熱を放熱フィン５に伝導できる。
【０１６７】
基体２および放熱フィン５は、伝導された熱を外界に放散する。このとき、基体２全体および放熱フィン５全体を用いた放熱により、基体２および放熱フィン５全体（これらがヒートシンクを構成する）は、効率的に熱を放散できる。結果として、冷却装置１の実装体積が削減できる。
【０１６８】
以上のように、実施の形態１における冷却装置１は、基体２の凹部６に熱拡散部７を収納することで、高さ方向の実装体積を削減できるだけでなく、熱拡散部７での熱拡散と、熱拡散部７と凹部６との熱伝導を最適化することで、平面方向においても実装体積を削減できる。
【０１６９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
【０１７０】
実施の形態２における冷却装置は、熱拡散部７と凹部６との熱的な接触の別バリエーションを有する。
【０１７１】
（凹部形状によるバリエーション）
【０１７２】
凹部６は、実施の形態１で説明した通り、第１面３において、基体２のいずれの端面にも到達しないように、基体２の内部に完全に納まる形状と、第1面３において、基体２の一組の向き合う端面の少なくとも一方に到達するように基体２と嵌合する形状とのいずれかの形状を有する。
【０１７３】
図８は、本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。図８は、冷却装置１を底面から見た状態を示している。
【０１７４】
図８では、凹部６は、基体２の内部に完全に納まる形状を有している。すなわち、凹部６は、基体２のいずれの端面にも接していない。このようにいずれの端面にも接しない状態で凹部６が形成されることで、凹部６に収納される熱拡散部７は、その側面の全てを凹部６の側面と熱的に接触させることができる。この結果、熱拡散部７は、凹部６への（ひいては基体２への）熱伝導を効率化できる。
【０１７５】
また、図９に示されるように、凹部６は、基体２の一組の端面に到達するように形成されても良い。図９は、本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。図９は、冷却装置1を底面から見た状態を示している。
【０１７６】
図９では、凹部６は、基体２の一組の端面３０、３１に到達する形状を有している。このような形状を有することで、基体２における凹部６の形成が容易になる。また、凹部６への熱拡散部７の装着も容易になる。結果として、冷却装置１は、そのコストを低減できる。
【０１７７】
（延長板による熱的な接触）
【０１７８】
また、熱拡散部７は、熱拡散部７が備える延長板を介して、凹部６との側面と熱的に接触しても良い。
【０１７９】
熱拡散部３は、上部板２０、下部板２１、中間板２２のそれぞれが対向して積層されることで形成される。ここで、上部板２０、下部板２１および中間板２２の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される延長板４０を備える。この延長板４０は、熱拡散部７の側面９から突出して、延長板４０が凹部６の上面１０および側面１１の少なくとも一部と熱的に接触する。このような延長板４０による凹部６との熱的な接触により、熱拡散部７は、凹部６（すなわち基体２）へ、より効率的に熱を伝導できる。
【０１８０】
図１０は、本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。図１０は、冷却装置１の内部を透視した状態を示している。
【０１８１】
冷却装置１は、基体２と放熱フィン５を備え、基体２の第1面３に設けられた凹部６に熱拡散部７を収納する。これは、実施の形態１で説明した構成と同様である。
【０１８２】
熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を平面方向および垂直方向に拡散する。この拡散によって、熱拡散部７は、熱を基体２に伝導する。ここで、熱拡散部７は、ヒートパイプ構造を有しており、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって熱を拡散する。また熱拡散部７は、上部板２０、下部板２１および中間板２２の積層により形成されるので、上部板２０、下部板２１および中間板２２は、この気化した冷媒と接触しやすい状態にある。
【０１８３】
このため、上部板２０、下部板２１および中間板２２には、熱拡散部７の内部において、気化した冷媒との接触による熱が伝わる。延長板４０は、これら上部板２０、下部板２１および中間板２２の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことによって形成されるのであるから、延長板４０には、熱拡散部７の内部の熱が伝わる。
【０１８４】
延長板４０は、熱拡散部７における気化した冷媒との接触より伝導する熱を、熱拡散部７の外部に導くことができる。
【０１８５】
図１０に示される冷却装置１では、延長板４０は、凹部６の側面１１と熱的に接触する。このとき、延長板４０は、熱的接合材を介して凹部６の側面１１と熱的に接触しても良い。延長板４０は、熱拡散部７の内部で気化した冷媒などから伝導される熱を熱拡散部７の外部に伝導し、熱的に接触する凹部６の側面１１に伝導する。
【０１８６】
特に、延長板４０は、熱拡散部７を構成する板部材の一つと一体に形成されているので、熱拡散部７の内部から延長板４０にいたる熱抵抗は小さくて済む。このように熱抵抗が小さいことで、熱伝導も効率的である。すなわち、延長板４０には、熱拡散部７の内部の熱が効率よく伝導している。延長板４０が熱拡散部７の側面から延長板４０が突出することで、熱拡散部７は、熱拡散部７の本体（上面８や側面９）から伝える熱に加えて、熱拡散部７の内部からの熱も、凹部６に伝導されるようになる。
【０１８７】
このように、延長板４０が熱拡散部７から突出し、凹部６と熱的に接触することで、熱拡散部７は、凹部６へより効率的に熱を伝導できる。
【０１８８】
凹部６の側面１１は、この熱伝導を受けて、熱拡散部７が拡散した発熱体１９からの熱を基体２に伝導する。このとき、凹部６の側面１１から基体２に熱が伝導することで、基体２の外縁に熱が伝導することになる。また、熱拡散部７の上面８からは凹部６の上面１０に熱が伝導する。このように、熱拡散部７は、その上面８と延長板４０とから、凹部６の上面１０および側面１１の全体に熱を伝導できる。結果として、基体２全体に熱が伝導する。
【０１８９】
基体２は、凹部６を介して、その全体に熱が伝導するので、基体２は、その全体を用いて放熱フィン５に熱を伝導できる。結果として、放熱フィン５における放熱効率が上がり、冷却装置１全体の冷却効率が、実装体積に対して高まる。
【０１９０】
以上のように、熱拡散部７を構成する板部材で形成される延長板４０が、熱拡散部７本体と相まって熱を凹部６に伝導することで、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱をより効率的に凹部６に伝導できる。更には、基体２は、その全体を使って放熱フィン５に熱を伝導できる。
【０１９１】
また、図１１に示されるように、延長板４０は、屈曲部において折り曲げられ、凹部６の側面１１および上面１０に熱的に接触することも好適である。
【０１９２】
図１１は、本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。図１０に示される冷却装置１と異なり、延長板４０は、凹部６の上面１０にまで延伸して、凹部６の上面１０と熱的に接触する。
【０１９３】
延長板４０が、凹部６の上面１０とも熱的に接触することで、熱拡散部７の内部から伝導する熱が、凹部６の側面１１に加えて凹部６の上面１０にも伝導される。熱拡散部７が平面方向に熱を拡散する効率に優れる場合には、熱拡散部７の上面８から凹部１０に熱を伝導させるよりも、延長板４０を介して凹部６の上面１０に熱を伝導させるほうが、効率が良いこともある。このような場合には、図１１のように、延長板４０が凹部６の上面１０にも熱的に接触することが好適である。
【０１９４】
なお、延長板４０は、凹部６の側面１１のみに熱的に接触し、熱拡散部７の上面８が凹部１０の上面と熱的に接触する構成（図１０に示される構成）であることで、熱拡散部７は、熱の拡散方向の特性に最適な凹部６への熱伝導を実現できる。すなわち、上部板２０、下部板２１および中間板２２が積層されるヒートパイプ構造を有する熱拡散部７では、内部空間を拡散する気化した冷媒が平面方向および垂直方向に拡散する。垂直方向に拡散した冷媒によって熱拡散部７の上面８に熱が拡散しやすい。このため、熱拡散部７の上面８が凹部１０の上面と熱的に接触していることが熱拡散部７から基体２への熱伝導の面で好ましい。一方、平面方向に拡散する冷媒は、熱拡散部７の側面９に拡散するが、熱拡散部７の側面９の面積は狭いので延長板４０が凹部６の側面１１に熱的に接触することが好ましい。これにより、凹部６の側面への熱伝導効率が高まり、熱拡散部７から基体２への熱伝導効率が高まるからである。
【０１９５】
このように、延長板４０は、熱拡散部７の内部の熱を取り出して凹部６に伝導させる。このため、延長板４０は、図１２に示されるように中間板２２が他の部材よりもその面積が大きいことで形成されるのが好ましい。
【０１９６】
図１２は、本発明の実施の形態２における熱拡散部の側面分解図である。図１２は、熱拡散部７を構成する各部材を分解した状態を示している。
【０１９７】
図１２は、上部板２０および下部板２１の間に、３枚の中間板２２が積層されている状態を示している。３枚の中間板２２の内の１枚の中間板２２ｂは、他の中間板２２よりもその面積が大きく、熱拡散部７の側面から突出する。突出した部分が折り曲げられて、凹部６の側面１１に接触可能な延長板４０が形成される。
【０１９８】
このように、中間板２２ｂが延長板４０を形成することで、熱拡散部７の内部空間を拡散する気化した冷媒が、中間板２２ｂと接触しやすくなる。この接触によって、中間板２２ｂを通じて延長板４０に、熱拡散部７内部の熱が伝導する。延長板４０は、この内部からの熱を凹部６の側面１１や上面１０に伝導する。この結果、熱拡散部７は、基体２の全体に効率的に熱を伝導できる。
【０１９９】
なお、延長板４０は、様々に折り曲げられて、凹部６の面と熱的に接触されればよい。
【０２００】
もちろん、上部板２０、下部板２１が他の部材よりも面積が大きいことで延長板４０が形成されても良い。また、複数の中間板２２の一枚が延長板４０を形成する場合には、上部板２０に近い位置にある中間板２２が延長板４０として用いられることが、好適である。気化した冷媒との接触量が多くなるからである。
【０２０１】
以上のように実施の形態２における冷却装置１は、熱拡散部７の側面から突出する延長板４０が凹部６の上面１０および側面１１の少なくとも一部と熱的に接触することで、発熱体１９の熱を基体２全体に伝導させることができる。結果として、冷却装置１の冷却効率が高まり、熱拡散部７が基体２に収納されることとも相まって、冷却装置１の実装体積が削減できる。
【０２０２】
なお、延長板４０が、熱拡散部７の側面から突出する形態は、側面の途中から突出する形態だけでなく、側面から延長板４０が伸びだす形態も含む。
【０２０３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。
【０２０４】
実施の形態３では、凹部６に熱拡散部７と発熱体１９とを収納した冷却装置について説明する。
【０２０５】
図１３は、本発明の実施の形態３における冷却装置の側面図である。図１３は、冷却装置1の内部を可視化した状態を示している。実施の形態３における冷却装置１は、凹部６に熱拡散部７と発熱体１９との両方を収納する。凹部６は、基体２の第1面３に形成される。この凹部６の体積は、基体２の大きさや冷却装置１の性能に基づいて、自由に定められる。このため、凹部６の深さが大きければ、熱拡散部７と発熱体１９との両方を収納できる。
【０２０６】
凹部６が、熱拡散部７に加えて、発熱体１９をも収納することで、冷却装置１の実装体積が更に削減される。
【０２０７】
基体２の第1面３には、熱拡散部７と発熱体１９との両方とが収納可能な深さを有する凹部６が形成される。このとき凹部６は、発熱体１９までを完全に収納できる深さを有していても良いし、発熱体１９が凹部６からはみ出る程度の深さを有していてもよい。
【０２０８】
また、熱拡散部７と発熱体１９とは、熱的接合材を介して熱的に接触しても良い。例えば、凹部６において熱拡散部７や発熱体１９以外であまる余剰空間５０は、熱的接合材で充填されても良い。熱的接合材で充填されることで、凹部６は、その空間全体を用いて、発熱体１９の熱を基体２に伝導できる。
【０２０９】
凹部６が、熱拡散部７と発熱体１９とを合わせて収納する構造以外は、冷却装置１は、実施の形態１、２で説明したのと同様の構成を備える。
【０２１０】
このため、熱拡散部７は延長板４０を備え、延長板４０が、凹部６の側面や上面と熱的に接触してもよい。延長板４０が凹部６の側面や上面と熱的に接触することで、熱拡散部７は、効率的に、基体２へ熱を伝導できる。延長板４０は、実施の形態２で説明したのと同様である。
【０２１１】
以上のように、凹部６が、熱拡散部７と発熱体１９との両方を収納することで、冷却装置１の実装体積が削減されると共に外観もすっきりする。
【０２１２】
また、凹部６は、第1面３において開口部を有する。実施の形態１のように、凹部６が熱拡散部７だけを収納する場合には、熱拡散部７によって開口部がふさがれる。これに対して、発熱体１９は、熱拡散部７よりも小型であることが多く、凹部６の開口部よりも小さい。このため、実施の形態３のように、凹部６が熱拡散部７に加えて発熱体１９を収納する場合には、凹部６は開口部を露出することになる。
【０２１３】
ここで、図１３に示されるように、凹部６の開口部は封止される。
【０２１４】
封止材５１は、凹部６の開口部を封止する。封止材５１が、開口部を封止することで、発熱体１９からの熱が、開口部を経由して外界に漏れにくくなる。結果として発熱体１９の熱のほぼ全てが熱拡散部７に伝導しやすくなり、熱拡散部７から放熱フィン５に伝導して熱が放散される。このため、冷却装置１は、熱拡散部７、基体２および放熱フィン５を効率的に活用して、発熱体１９の熱を放散できる。すなわち、発熱体１９のほぼ全ての熱は、熱拡散部７を基点として冷却装置１によって放散される。
【０２１５】
加えて、封止材５１で開口部が封止されていることで、発熱体１９からの熱が発熱体１９と接触する基板に伝わりにくくなる。この結果、発熱体１９が基板に悪影響を及ぼしにくくなる。
【０２１６】
以上のように、凹部６が熱拡散部７と発熱体１９とを収納しつつ、封止材５１によって凹部６を封止することで、実装体積を削減しつつ放熱効率を高める。
【０２１７】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。
【０２１８】
実施の形態４では、基体２と放熱フィン５との高さの和を調整した冷却装置を説明する。
【０２１９】
図１４は、本発明の実施の形態４における冷却装置の側面図である。
【０２２０】
冷却装置１は、熱拡散部７からの熱を、基体２および放熱フィン５によって外界に放散する。このとき、放熱フィン５は、その表面から外界に熱を放散する。
【０２２１】
基体２は、第1面３において凹部６を有するので、基体２の底面を基準とした場合に、冷却装置１の部位によっては、高さが異なることが生じる。すなわち、凹部６が存在する領域では、凹部６の上面１０から放熱フィン５までの高さが、基体２と放熱フィン５との高さの和となり、凹部６が存在しない領域では、基体２の底面から放熱フィン５までの高さが、基体２と放熱フィン５との高さの和となる。
【０２２２】
例えば、図1に示される冷却装置１では、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とは、異なる。
【０２２３】
実施の形態４の冷却装置１は、図１４に示されるように、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とが略同一である。図１４では、矢印６０は、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和を示している。同様に、矢印６１は、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和を示している。矢印６０および矢印６１とから明らかな通り、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とが略同一である。
【０２２４】
冷却装置１は、基体２および放熱フィン５とによって、熱を外界に放散する。
【０２２５】
図１４に示される冷却装置１のように、凹部６の有無にかかわらず、基体２と放熱フィン５の高さの和が、略同一であることで、冷却装置１は、全体に渡って均一的な放熱能力を有することになる。すなわち、冷却装置１の部位や領域によって方熱効率がばらつくことがなくなる。この結果、冷却装置１の実装体積と放熱能力とのバランスが最適化され、冷却装置１は、高い冷却能力を有しつつ実装体積を削減できる。
【０２２６】
次に、図１５を用いて放熱フィン５の総和を制御した冷却装置を説明する。
【０２２７】
図１５は、本発明の実施の形態４における冷却装置の斜視図である。図１５に示される冷却装置１は、棒状の放熱フィン５を備えている。
【０２２８】
基体２は、第1面３に凹部６を備えており、第２面４に放熱フィン５を備えている。図１５では、凹部６の対向領域に立設される放熱フィン５の体積の総和は、凹部６以外の対向領域に立設される放熱フィン５の総和よりも小さい。
【０２２９】
放熱フィン５の体積は、基体２における熱抵抗を制御できる。具体的には、放熱フィン５の体積が小さい領域での基体２における熱抵抗は、放熱フィン５の体積が大きい領域での基体２における熱抵抗よりも大きい。このため、図１５に示される冷却装置１では、凹部６の対向領域での基体２の熱抵抗は、凹部６以外の対向領域での基体２の熱抵抗よりも大きい。
【０２３０】
凹部６に対向する領域での基体２の熱抵抗が基体２の周囲の熱抵抗より大きいことで、熱拡散部７が伝導させる熱は、基体２の周辺部に伝導しやすくなる。熱が基体２の周辺部に伝導しやすくなることで、熱拡散部７からの熱は、基体２全体を活用して放熱フィン５に伝わるようになる。結果として、基体２や放熱フィン５の全体を活用して、冷却装置１は、熱を放散できるようになる。すなわち、冷却装置１の冷却能力が高まる。
【０２３１】
ここで、体積の総和をアンバランスにすることと合わせて、図１４のように、高さもアンバランスにしてもよい。例えば、棒状の放熱フィン５の幅や個数を調整して、凹部６の対向領域での放熱フィン５の体積の総和を減じさせつつも、凹部６の対向領域での放熱フィン５の高さを高くする。これにより、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とが略同一でありながら、凹部６の対向領域における放熱フィン５の体積の総和が、凹部６以外の対向領域における放熱フィン５の体積の総和よりも小さくなる。
【０２３２】
体積の総和をアンバランスにすることは、例えば、凹部６の対向領域に放熱フィン５を設けないことも含む。
【０２３３】
以上のように、実施の形態３における冷却装置１は、放熱フィン５の高さや体積を制御することで、冷却装置１の冷却能力を高めつつ実装体積を削減できる。
【０２３４】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。
実施の形態５では、実施の形態１〜４で説明された冷却装置を実装した電子機器を説明する。
【０２３５】
図１６は、本発明の実施の形態５における電子機器の内面図である。図１６は、電子機器の内部を示している。
【０２３６】
電子機器１００は、筐体１０３と、筐体１０３に格納された電子基板１０１、１０２と、電子基板１０１に実装された発熱体１９と、発熱体１９を冷却する冷却装置１を格納する。冷却装置１は、実施の形態１〜４で説明された冷却装置のいずれかの構成を有する。
【０２３７】
発熱体１９は、電子基板１０１に実装された電子部品であり、動作によって熱を発する。この発熱体１９に冷却装置１が実装されている。発熱体１９は、冷却される必要を有するが、筐体１０３には薄型・小型が要求されるので、冷却装置を実装する空間には制限が生じる。
【０２３８】
ここで、冷却装置１は、実施の形態１〜４で説明した通り、凹部６に熱拡散部７を収納しつつ最適な放熱設計を有しているので、実装体積を削減できる。
【０２３９】
このため、冷却装置１は、電子機器１００の小型化や薄型化を阻害することなく、発熱体１９を効率的に冷却できる。
【０２４０】
このように、冷却装置１を装着する電子基板１０１が実装された電子機器１００は、電子部品や電子基板の過度な発熱や過度な発熱による不具合を防止できる。このような電子機器１００は、多種多様な用途の機器に適用される。
【０２４１】
例えば、電子機器１００の例としては、ノートブックパソコン、デスクトップパソコン、サーバ機器、携帯端末、携帯電話機、車載電子端末、サーバ機器などがある。
【０２４２】
電子機器１００の一例を図１７に示す。図１７は、本発明の実施の形態５における電子機器の斜視図である。
【０２４３】
電子機器２００は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される電子機器である。
【０２４４】
電子機器２００は、ディスプレイ２０１、発光素子２０２、スピーカ２０３を備えている。この電子機器２００の内部に冷却装置１を実装した電子基板が格納されている。電子基板は、発熱体を実装しており、冷却装置１は、この発熱体と熱的に接触するように配置されている。
【０２４５】
冷却装置１は、実装体積を削減することで電子機器の小型化や薄型化を阻害せずに、発熱体を効率的に冷却できる。結果として、電子機器２００の動作不良や性能劣化が防止できる。
【０２４６】
このように考えると、冷却装置１は、ノートブックパソコン、携帯端末、コンピュータ端末などに実装されている大型の液冷装置、既存のヒートシンクあるいは既存のヒートパイプなどに置き換えられたり、自動車や産業機器のライト、エンジン、制御コンピュータ部に実装されている放熱フレームや冷却装置などに置き換えられたりすることが可能である。結果として、冷却装置１や、冷却装置１を実装する電子基板は、広い範囲（電子機器、産業機器、自動車、航空機、輸送機器など）に適用できる。
【０２４７】
また、冷却装置１は、サーバ機器の内部に格納されるスロット型の電子基板のそれぞれに設置されても良い。
【０２４８】
図１８は、本発明の実施の形態５におけるサーバ機器の内部ブロック図である。電子機器の一例としてのサーバ機器３００が、図１８において示されている。
【０２４９】
サーバ機器３００は、筐体３０１内部に電子基板を装着できるスロットを有しており、複数の電子基板３０２、３０３、３０４がこのスロットに装着される。電子基板３０２、３０３、３０４のそれぞれは、発熱体である電子部品を実装している。この電子基板３０２に実装される電子部品には、冷却装置１ａが設置され、電子基板３０３に実装される電子部品には、冷却装置１ｂが設置され、電子基板３０４に実装される電子部品には、冷却装置１ｃが設置される。これらの冷却装置１a〜１ｃは、複数の電子基板３０２〜３０４のそれぞれを冷却できる。
【０２５０】
また、冷却装置１a〜１ｃは、実装体積を削減できるので、スロットに装着される電子基板のそれぞれとの間隔の狭さに対応できる。
【０２５１】
サーバ機器３００は、図１８に示されるように、狭い間隔において多数の電子基板が装着されるので、それぞれの電子基板の冷却が困難であるが、冷却装置１a〜１ｃは、これら複数の電子基板を効率的に冷却できる。
【０２５２】
以上のように、本発明の冷却装置は、サーバ機器３００などの高密度実装で構成される電子機器にも適している。また、本発明の冷却装置を備える電子機器は、小型化や薄型化を阻害されること無く、発熱による性能劣化をも防止できる。
【０２５３】
以上、実施の形態１〜５で説明された冷却装置、電子機器は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０２５４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 冷却装置
２ 基体
３ 第1面
４ 第２面
５ 放熱フィン
６ 凹部
７ 熱拡散部
８、１０ 上面
９、１１ 側面
１９ 発熱体
２０ 上部板
２１ 下部板
２２ 中間板
２３ 内部貫通孔
２４ 凹部
２５ 蒸気拡散路
２６ 毛細管流路
２７ 注入口
２９ 切り欠き部
３０、３１ 端面
４０ 延長部材
５０ 余剰空間
５１ 封止材
６０、６１ 矢印
１００、２００ 電子機器
１０１、１０２ 電子基板
１０３ 筐体
２０１ ディスプレイ
２０２ 発光素子
２０３ スピーカ
３００ サーバ機器
３０１ 筐体
３０２、３０３、３０４ 電子基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品などの発熱体からの熱を奪って拡散し、拡散した熱を外界に放散する冷却装置であって、小型で熱設計に優れた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、産業機器および自動車などには、半導体集積回路、ＬＥＤ素子、パワーデバイスなどの発熱性の高い素子や電子部品が使用されている。
【０００３】
素子や電子部品は、その発熱が一定温度以上となると、動作保証ができなくなる問題もあり、他の部品や筐体へ悪影響を及ぼし、結果として電子機器や産業機器そのものの性能劣化を引き起こす可能性がある。発熱を引き起こすこれらの発熱体を冷却するために、ヒートシンクやヒートパイプが用いられる。
【０００４】
一方、近年の電子機器や産業機器などには、小型化や薄型化が求められており、半導体集積回路の集積度の増加と相まって、電子部品は小型化している。この小型化にも関わらず、電子部品の性能増加や処理増加に伴って、発熱体の発熱量は非常に大きくなっている。特に、発熱体が半導体集積回路、発光素子、パワーデバイスなどの場合、発熱体は小型であって発熱量が大きい状況が生じている。
【０００５】
ヒートシンクがこれらの発熱体を冷却するには、冷却能力が不足する。このため封入された冷媒の気化と凝縮によって発熱体を冷却するヒートパイプがヒートシンクの代わりに用いられることも多い。ここで、発熱体の発熱量が非常に大きいと、熱拡散のために非常に大きなサイズのヒートパイプが必要となる。加えて、ヒートパイプは熱を拡散することを主たる役割としており、サイズは小さいが発熱体の発熱量が大きいと、発熱体のサイズと非常に乖離したサイズのヒートパイプでは、熱放散が不十分となる問題もある。
【０００６】
ヒートパイプが拡散した熱を放散するために、ヒートシンクを一緒に用いると、発熱体のサイズに比べて非常に大きなサイズのヒートパイプと更に大きなサイズのヒートシンクを積層する必要が生じる。この結果、ヒートパイプとヒートシンクを備える冷却装置は、発熱体のサイズに比べて、高さ方向および平面方向のいずれにも大きくなってしまう問題がある。
【０００７】
また、ヒートシンク、ヒートパイプを組み合わせて使う場合には、それぞれの部品が独立して提供されてからアセンブリされるので、出来上がった冷却装置の性能がばらつく問題もある。
【０００８】
このような問題を解決するために、ヒートシンクの底面に凹部を形成し、この凹部にヒートパイプを格納する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−６４１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１は、ヒートシンクの底面に凹部を形成し、この凹部にヒートパイプを格納する構成について開示するが、これは高さ方向の実装体積を削減することを目的としている。このため、発熱体に対しての全体的な排熱設計が考慮されていない。
【００１１】
特許文献１では、高さ方向の実装体積が削減できるように見えるが、（１）発熱体、ヒートパイプ、ヒートシンクの順序で伝導する熱の放散が不十分となる、（２）ヒートパイプとヒートシンクとの役割分担が不明瞭であるので、熱の放散が不十分となる、（３）熱の放散が不十分であることで、平面方向の実装体積の削減が不十分となる、（４）排熱設計が不十分である事で、高さ方向の実装体積削減も、実際には不十分となる、といった問題がある。
【００１２】
平面方向の実装体積の削減が不十分であると、非常に小型化している発熱体のサイズとの乖離が大きくなり、電子機器全体での実装設計に悪影響が生じる。
【００１３】
また、ヒートパイプの特性とヒートシンクの特性と最適化することを考慮していないので、全体としての排熱能力に欠ける場合がある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑み、非常に小型でありながら発熱量の大きな発熱体を効率的に冷却できると共に、実装体積を削減できる冷却装置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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、第１面に凹部を有する基体と、第1面と逆側の第２面に立設された複数の放熱フィンと、凹部に収納される平板形状の熱拡散部と、を備え、熱拡散部の上面は凹部の上面と熱的に接触し、熱拡散部の側面は、凹部の側面と熱的に接触し、熱拡散部は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、熱拡散部の下面に設置される発熱体からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の冷却装置は、ヒートシンクの基体にヒートパイプを埋め込むことで、高さ方向の実装体積を削減している。
【００１７】
加えて、ヒートパイプが平面および垂直方向に熱を拡散し、この拡散された熱をヒートシンク部分が放散する構造を、冷却装置が有することで、最適な排熱構造を有している。この結果冷却装置は、平面方向の実装体積も削減できる。このため、非常に小型でありながら発熱量の高い発熱体との大きさの乖離を減らしつつ、効率的な冷却をも実現できる。
【００１８】
また、ヒートパイプやヒートシンク（基体や放熱フィン）の大きさを発熱体に比較して最小化できることで、材料コスト、実装コストを低減でき、電子機器の小型化・薄型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】、本発明の実施の形態１における冷却装置の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における冷却装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における冷却装置の底面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における冷却装置の放熱フィンの他の態様を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における熱拡散部の側面分解断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部正面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部写真である。
【図８】本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における熱拡散部の側面分解図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における冷却装置の側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４における冷却装置の側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４における冷却装置の斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態５における電子機器の内面図である。
【図１７】本発明の実施の形態５における電子機器の斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態５におけるサーバ機器の内部ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第1の発明に係る冷却装置は、第１面に凹部を有する基体と、第1面と逆側の第２面に立設された複数の放熱フィンと、凹部に収納される平板形状の熱拡散部と、を備え、熱拡散部の上面は凹部の上面と熱的に接触し、熱拡散部の側面は、凹部の側面と熱的に接触し、熱拡散部は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、熱拡散部の下面に設置される発熱体からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【００２１】
この構成により、冷却装置は、高さ方向の実装体積を削減しつつ最適な放熱設計によって平面方向の実装体積も削減できる。
【００２２】
本発明の第２の発明に係る冷却装置では、第１の発明に加えて、凹部が有する側面は、熱拡散部の側面の全てと熱的に接触する。
【００２３】
この構成により、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を効率的に基体へ伝導できる。特に、基体の全体へ伝導できるので、冷却装置は、全体を活用して発熱体の熱を放熱できる。
【００２４】
本発明の第３の発明に係る冷却装置では、第１又は第２の発明に加えて、発熱体は、小型の発熱体であって、基体の平面方向の断面積の１０％以上３０％以下の断面積を有する。
【００２５】
この構成により、冷却装置は、小型の発熱体とのサイズにおける乖離を生じさせずに、効率的に冷却できる。
【００２６】
本発明の第４の発明に係る冷却装置では、第１から第３の発明に加えて、熱拡散部の断面積は、基体の平面方向の断面積の５０％以上８０％以下である。
【００２７】
この構成により、冷却装置は、小型の発熱体とのサイズにおける乖離を生じさせずに、効率的に冷却できる。
【００２８】
本発明の第５の発明に係る冷却装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、熱拡散部は、熱拡散部の下面の一部で熱的に接触する発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散し、熱拡散部の上面から凹部の上面に熱を伝導し、熱拡散部の側面から凹部の側面に熱を伝導する。
【００２９】
この構成により、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を、基体の全面に伝導できる。このため、基体の中央部のみあるいは周辺部のみといった箇所のみでの熱伝導にはならないので、基体および放熱フィンは、全体を効率よく用いて熱を放散できる。
【００３０】
本発明の第６の発明に係る冷却装置では、第１から第５のいずれか記載の発明に加えて、凹部の上面および側面の少なくとも一部に伝導した熱は、基体および放熱フィンを介して外部に放散される。
【００３１】
この構成により、冷却装置は、基体および放熱フィンを用いて、熱拡散部から伝導した熱を外部に放散できる。
【００３２】
本発明の第７の発明に係る冷却装置では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、熱拡散部は、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、上部板、下部板および中間板によって形成される内部空間に冷媒を封止し、中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する。
【００３３】
この構成により、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散できる。この結果、熱拡散部は、非常に小型の発熱体であっても、奪った熱を基体全体に伝導できる。
【００３４】
本発明の第８の発明に係る冷却装置では、第７の発明に加えて、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させる。
【００３５】
この構成により、発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散できる。
【００３６】
本発明の第９の発明に係る冷却装置では、第８の発明に加えて、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される。
【００３７】
この構成により、熱拡散部は、その毛細管力を高めて、凝縮した冷媒を高速に還流させる。
【００３８】
本発明の第１０の発明に係る冷却装置では、第７から第９のいずれかの発明に加えて、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。
【００３９】
この構成により、熱拡散部は、平面方向および垂直方向に熱を拡散できる。
【００４０】
本発明の第１１の発明に係る冷却装置では、第７から第１０のいずれかの発明に加えて、熱拡散部は、上部板、下部板および中間板の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される延長板を更に備え、延長板は、熱拡散部の側面から突出し、延長板は、凹部の上面および側面の少なくとも一部と熱的に接触する。
【００４１】
この構成により、熱拡散部は、内部から側面に伝わる熱を、基体の側面にも伝導できる。すなわち、熱拡散部は、発熱体から奪った熱を、その表面および内部から、基体全体に伝導できる。
【００４２】
本発明の第１２の発明に係る冷却装置では、第１１の発明に加えて、延長板は、凹部の側面のみと熱的に接触する。
【００４３】
この構成により、熱拡散部は、垂直方向に拡散された熱を、熱拡散部の上面から基体に伝導し、平面方向に拡散された熱を、延長板から基体に伝導する。結果として、熱拡散部は、基体全体に熱を伝導できる。
【００４４】
本発明の第１３の発明に係る冷却装置では、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、凹部の上面および側面と、熱拡散部の上面および側面とは、熱的接合材を介して熱的に接触する。
【００４５】
この構成により、熱拡散部は、より効率的に熱を基体に伝導できる。
【００４６】
本発明の第１４の発明に係る冷却装置では、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、凹部は、熱拡散部の下面と熱的に接触する発熱体をも収納し、凹部の開口部は、熱拡散部および発熱体を収納した上で封止される。
【００４７】
この構成により、冷却装置は、より小型化できる。
【００４８】
本発明の第１５の発明に係る冷却装置では、第１から第１４のいずれかの発明に加えて、凹部を含む領域における基体の厚みと放熱フィンの高さとの和は、凹部以外の領域における基体の厚みと放熱フィンの高さとの和と略同一である。
【００４９】
この構成により、ヒートシンクを構成する基体および放熱フィンは、その全体に渡って均一に熱を放散できる。
【００５０】
本発明の第１６の発明に係る冷却装置では、第１から第１５のいずれかの発明に加えて、凹部の対向領域における放熱フィンの体積の和は、凹部以外の対向領域における放熱フィンの体積の和よりも小さい。
【００５１】
この構成により、基体は、熱拡散部と対向する中央部のみならず、周辺部からも熱を放熱フィンに伝導できる。
【００５２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５３】
なお、本明細書におけるヒートパイプとは、内部空間に封入された冷媒が、発熱体からの熱を受けて気化し、気化した冷媒が冷却されて凝縮することを繰り返すことで、発熱体を冷却する機能を実現する部材、部品、装置、デバイスを意味する。ヒートパイプには「パイプ」なる単語が含まれているが、いわゆる部材としてのパイプを必須要件とするのではなく、冷媒の気化・凝縮で発熱体を冷却できるデバイス全般の呼称である。
【００５４】
また、本明細書においてヒートシンクとは、発熱体やヒートパイプと熱的に接触して、伝導する熱を外界に放散する部材である。
【００５５】
（実施の形態１）
実施の形態１について説明する。
【００５６】
（全体概要）
まず、図１〜図３を用いて、実施の形態１における冷却装置の全体概要について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置の側面図であり、図２は、本発明の実施の形態１における冷却装置の斜視図である。
【００５７】
図１は、冷却装置を側面から見た状態を示しており、基体に収納された熱拡散部を透視できるように示している。図２は、冷却装置を斜めから見た状態を示しており、図１と同様に基体に収納された熱拡散部を透視できるように示している。
【００５８】
冷却装置１は、基体２、基体２の第２面４に立設された複数の放熱フィン５、基体２の第１面３に設けられた凹部６および凹部６に収納される熱拡散部７を備える。ここで、基体２と放熱フィン５とは、いわゆるヒートシンクを形成する。
【００５９】
基体２は、平板形状を有しており、第1面３と第２面４とを有する。第１面３と第２面４とは、基体２が備える面の内、他の面よりも面積の広い面であって対向する面を示す。すなわち、基体２の表面と裏面において表面が第２面４であり、裏面が第１面３である。
【００６０】
第１面３は、凹部６を備える。凹部６は、第１面３から基体２の内部に穿たれて凹んだ部位であり、熱拡散部７の形状に対応した形状を有している。凹部６が設けられる第１面３と逆側の面である第２面４には、複数の放熱フィン５が立設されている。放熱フィン５は、棒状や板状の部材であり、放熱フィン５同士によって形成される空間に生じる空気対流によって、外界に熱を放散する。放散する熱は、基体２より伝導される。
【００６１】
凹部６は、その内部に平板形状を有する熱拡散部７を収納する。熱拡散部７は、凹部６に収まって、熱拡散部７の上面８は、凹部６の上面１０と熱的に接触し、熱拡散部７の側面９は、凹部６の側面１１と熱的に接触する。すなわち、熱拡散部７は、凹部６を介して、基体２に熱を伝導させる。なお、図１および図２では、熱拡散部７の一部もしくは全部は、破線で示されている。
【００６２】
熱拡散部７は、発熱体１９と熱的に接触し、発熱体１９から熱を奪う。熱拡散部７は、内部空間を有しており、内部空間に封入された冷媒の気化と凝縮によって、発熱体１９から奪った熱を平面方向および垂直方向に拡散する。図１は、矢印によって、熱拡散部７が熱を拡散する方向を示している。熱拡散部７は、内部に冷媒を封入し、冷媒の気化と凝縮による熱拡散を行なうヒートパイプ構造を有する。このように、熱拡散部７は、凹部６と広い面で接触できるので、発熱体１９から奪った熱を、凹部６全体を介して基体２に伝導させる。特に熱拡散部７は、内部に封入している冷媒の気化と凝縮によって熱を平面方向および垂直方向に拡散するので、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、効率的に基体２に伝導できる。
【００６３】
冷却装置１は、以上のような構成を有する。冷却装置１を斜めから見た状態を、図２は示している。
【００６４】
冷却装置１は、第２面４に複数の放熱フィン５を立設している。図２では放熱フィン５は、平板形状を有しており、第２面４上に所定間隔をもって並んで設置されている。
【００６５】
なお、第１面３および第２面４は、面を区別するための便宜上の呼称であり、特段の区別をするものではない。凹部６が形成されている面が第１面３であればよい。
【００６６】
このような構成を有することで、従来技術に比較して冷却装置１は、高さ方向（基体２の高さ方向において設けられた凹部６に熱拡散部７が収納されているので）における実装体積を削減できる。
【００６７】
次に、冷却装置１の機能概要を説明する。
【００６８】
冷却装置１は、ヒートシンクを形成する基体２の内部に、ヒートパイプ構造を有する熱拡散部７を収納する構成を有し、熱拡散部７が、発熱体１９から奪った熱を拡散しつつ基体２に伝導し、ヒートシンク構造を有する基体２と放熱フィン５が、伝導された熱を外界に放散する。すなわち、冷却装置１は、発熱体１９の熱の拡散と放散とを、一体的に実現できる。
【００６９】
ヒートパイプである熱拡散部７は、熱的に接触する発熱体１９から熱を奪う。発熱体１９は、半導体集積回路、発光素子、パワーデバイスなどの電子部品であったり、機械部品であったりする。熱拡散部７は、内部空間に冷媒を封入しており、発熱体１９から奪った熱によってこの冷媒が気化する。気化した冷媒は、熱拡散部７内部を平面方向および垂直方向に拡散する。この気化した冷媒の拡散によって、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を平面方向および垂直方向に拡散できる。この熱拡散は、図１の熱拡散部７内部の矢印に示される。
【００７０】
気化した冷媒の拡散によって、熱拡散部７は、その上面および側面から熱を基体２に伝導する。また、気化した冷媒は、基体２に熱を伝導した後で冷却され凝縮して液体の冷媒に戻る。凝縮した冷媒は、熱拡散部７の上面や側面から還流して底面に戻り、底面において再び発熱体１９から熱を奪って気化する。
【００７１】
基体２に伝導された熱は、基体２内部を移動して放熱フィン５に到達する。この熱移動は、図１に示される基体２内部の矢印に示される。基体２内部を移動した熱は、放熱フィン５に到達し、放熱フィン５から外界に放散される。放熱フィン５は、その大きな表面積を外界と接触させることで、熱を放散すると共に、放熱フィン５同士が形成する空間で熱対流を引き起こして、熱対流によって熱を外界に放散する。この放熱フィン５から外界への熱の放散は、図１の放熱フィン５に沿って表される矢印によって示される。
【００７２】
熱拡散部７は、その上面および側面から基体２に熱を伝導できるので、効率的に熱を基体２に伝導できる。これは、基体の上面もしくは側面だけに熱拡散部が接触するだけの従来技術に比較して、熱拡散部７から基体２への熱伝導の効率が高い。すなわち、熱拡散部７は、凹部６の上面および側面の全体に対して熱を伝導できる。このように熱拡散部７が、凹部６の全面に対して熱を効率よく伝導することで、基体２は、その全体を用いて熱を放熱フィン５に伝導できる。結果として、基体２および放熱フィン５は、効率よく熱を放散できる。
【００７３】
発熱体１９からの熱を、熱拡散部７が基体２に対して効率的に伝導することによって、冷却装置１は、その全体を用いて発熱体１９を効率的に冷却できる。この結果、サイズが小さいが発熱量の非常に大きな発熱体１９に対して、熱拡散部７、基体２および放熱フィン５のサイズを乖離させる必要がなくなる。小型の発熱体からの熱の拡散と放散とが、小さい面積によって実現されるからである。
【００７４】
このように、冷却装置１は、高さ方向だけでなく平面方向においても、発熱体１９に対しての面積を最小化できる。結果として、冷却装置１は、高さ方向および平面方向の実装体積を最小化しつつ、発熱体１９からの熱を効率的に冷却できる。
【００７５】
図３は、発熱体１９、熱拡散部７および基体２のサイズ関係を見やすく示したものである。図３は、本発明の実施の形態１における冷却装置の底面図である。
【００７６】
発熱体１９は、そのサイズが小さいが、大きな発熱量を有する。従来技術のように熱拡散部が単純に基体の凹部に収納されているだけでは、高さ方向の実装体積は削減されるが、熱拡散部は、発熱体が発する非常に大きな発熱を効率的に基体に伝導できない。このため、熱拡散部が基体に熱を確実に伝導させるためには、熱拡散部のサイズを（平面方向にも高さ方向にも）大きくする必要がある。また、熱拡散部の熱拡散方向が均等でなければ、熱拡散部は、凹部の上面からだけ熱を伝導したり、凹部の側面からだけ熱を伝導したりするように偏った熱伝導となる。このような偏った熱伝導により、大きな熱量（熱流束）が基体の一部に偏向して伝わってしまい、基体から放熱フィンへの熱伝導も偏ってしまう。
【００７７】
このように基体や放熱フィン（これらがヒートシンクを形成する）における熱伝導が偏ることで、大きさに比較した放熱効率が低くなる。結果として、従来技術の冷却装置（基体の底面に設けた凹部に熱拡散部材やヒートパイプを単純収納させただけの冷却装置）は、発熱体のサイズに比較して非常に大きなサイズとなってしまっていた。これは、発熱体が小型になっているにもかかわらず、高い発熱量を有する現状に適していない。
【００７８】
図３より明らかな通り、冷却装置１では、発熱体１９に比較して熱拡散部７のサイズは乖離していない。加えて、熱拡散部７に比較して基体２のサイズも乖離していない。これらは、冷却装置１は、最適な熱設計を有しているからである。
【００７９】
例えば、発熱体１９の平面方向の断面積（熱拡散部７と接する面積）は、基体２の平面方向の断面積（基体２の第１面３の面積）の１０％以上３０％以下である。
【００８０】
また、熱拡散部７の平面方向の断面積（熱拡散部７が基体２と接する面の面積）は、基体２の平面方向の断面積（基体２の第１面の面積）の５０％以上８０%以下である。
【００８１】
すなわち、発熱体が発光素子やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）のような、非常に高い発熱量を有する小型の電子部品であっても、冷却装置１の平面方向の実装体積が大きくなりすぎない。
【００８２】
以上のように、実施の形態１における冷却装置は、小型でかつ発熱量の大きな発熱体に対してそのサイズが大きくなりすぎることなく、効率よく発熱体を冷却できる。
【００８３】
次に、各部の詳細について説明する。
【００８４】
（基体）
基体２は、放熱フィン５と共にヒートシンクを構成する。
【００８５】
基体２は、ヒートシンクの基材となり、熱拡散部７から伝導された熱を、放熱フィン５に伝導する。基体２は、平板形状を有している。平板形状を有していることで、凹部６を形成しやすく、放熱フィン５の立設も容易となるからである。もちろん、角部が面取りされていたり、表面に湾曲が存在していたりしてもよい。
【００８６】
基体２は、ヒートシンクの基材となればよいので、平板形状以外に立体形状を有していたり、筒形状を有していたりしても良い。また、実施の形態１では、基体２は、方形を有しているが、方形以外でも、多角形、円形、楕円形など様々な形状を有していても良い。
【００８７】
基体２は、銅、アルミニウム、タングステン、チタンなどの熱伝導性の高い金属や耐熱性に優れた樹脂が用いられることが好適である。
【００８８】
基体２は、平板形状によって形成されるので表面と裏面が形成され、第1面３と第２面４とを備える。第1面３は、基体２の裏面であって凹部６を備える。第２面４は、第1面３と逆側の面であって、第２面４は、放熱フィン５を備える。基体２がその形状を活かして、一方の面に熱拡散部７を収納する凹部６を形成し、他方の面に放熱フィン５を立設することで、実装体積を削減した冷却装置１を実現できる。
【００８９】
基体２に設けられる凹部６は、基体２を形成する際に一体に形成されても良いし、平板形状を有する基体２の第１面３の所定部位が切削されることで形成されても良い。一体に形成される場合には、予め凹部６を備える金型に金属や樹脂材料が流し込まれることで、凹部６を備える基体２が成型される。
【００９０】
熱拡散部７が予め凹部６に収納された状態で冷却装置１が提供されても良いし、熱拡散部７は、別に提供されて、ユーザーにおいて熱拡散部７が凹部６に収納されて使用されても良い。
【００９１】
また、凹部６は、基体２の一組の向き合う端面まで到達してもよいし、基体２のいずれの端面にも到達しなくても良い。
【００９２】
前者の場合は、収納された熱拡散部７が、基体２の側面から見ることができ、収納が容易であるメリットがある。
【００９３】
後者の場合には、収納された熱拡散部７は、基体２に完全に収納されるので、熱拡散部７の側面の全てが、凹部６の有する側面と熱的に接触できる。この結果、熱拡散部７が拡散する熱は、熱拡散部７の上面、側面の全てから、基体２に伝導しやすくなる。すなわち、熱拡散部７は、基体２に熱を伝導しやすくなる。
【００９４】
図１は、熱拡散部７から基体２へ熱が伝導する状態を示している。図１に示される冷却装置１では、基体２に設けられた凹部６が基体２のいずれの端面にも到達しておらず、基体２の部材によって、凹部６の外周が完全に囲まれている。熱拡散部７は、この凹部６に収納されるので、熱拡散部７の側面の全ては、凹部６の側面と熱的に接触する。
【００９５】
熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散する。これは、図１における熱拡散部７内部の矢印に示されるとおりである。この熱拡散によって、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を上面８および側面９の全てに伝導させる。熱拡散部７の上面８は、凹部６の上面１０に熱的に接触しており、矢印のように熱拡散部７の上面８から凹部６の上面１０に熱が伝導する。同様に、熱拡散部７の側面９の全ては、凹部６の側面１１の全てと熱的に接触している。この結果、熱拡散部７の側面９から凹部６の側面１１に熱が伝導する。
【００９６】
熱拡散部７は、平面方向および垂直方向に熱を拡散できるので、熱拡散部７の側面９の全てが凹部６の側面１１に熱的に接触していることは、熱拡散部７から基体２への熱伝導を効率化させる。
【００９７】
このように、凹部６の上面１０と側面１１から熱を受け取った基体２は、基体２の全体を通じて熱を放熱フィン５に伝導できる。この結果、基体２の平面方向のサイズおよび厚みを低減できるので、冷却装置１の実装体積は削減できる。もちろん、放熱フィン５の全てが放熱に使えるようになるメリットからも、冷却装置１の実装体積が削減できる。
【００９８】
（放熱フィン）
放熱フィン５は、基体２の第２面４に立設される。
【００９９】
放熱フィン５は、基体２から伝導される熱を外界に放散する。放熱フィン５は、複数の板状部材であったり、複数の棒状部材であったりする。このような複数の部材が第２面４に立設される。
【０１００】
複数の放熱フィン５のそれぞれは、基体２に溶接や接着により立設されてもよく、基体２と放熱フィン５とが金型で一体形成されてもよい。一体で形成される場合には、凹部６も含めて一体形成されることで、コストを低減できる。また、複数の放熱フィン５は、一定間隔で並んでいてもよいし、異なる間隔で並んでいても良い。放熱フィン５は、基体２から伝導される熱を外界に放散できればよく、放散に適した配置になっていればよい。
【０１０１】
放熱フィン５は、銅、アルミニウム、タングステン、チタンなどの熱伝導性の高い金属や耐熱性に優れた樹脂、それらの複合材料が用いられることが好適である。フィン１２は、基体１１と同じ素材や材料で形成されてもよいが、異なる素材や材料で形成されてもよい。同じ素材で形成されることで、製造の手間を省くことができる。また、異なる素材で形成されることで、熱の伝導を主たる役割とする基体２と熱の放散を主たる役割とする放熱フィン５とのそれぞれに適した素材が選択される。
【０１０２】
放熱フィン５は、図２に示されるように、板状部材で形成されている。放熱フィン５が板状部材で形成されることで、板状部材同士が作る熱対流空間を対流する熱量が大きくなって、放熱フィン５は、効率的に熱を放散できる。また、製造工程も容易化できる。
【０１０３】
一方、放熱フィン５は、図４に示されるように、棒状部材で形成されても良い。
【０１０４】
図４は、本発明の実施の形態１における冷却装置の放熱フィンの他の態様を示す斜視図である。図４は、棒状部材である放熱フィン５が、基体２の第２面４上に立設されている状態を示している。
【０１０５】
放熱フィン５が棒状部材で形成されることで、放熱フィン５全体での表面積が大きくなり、放熱フィン５が外界と接触する面積が拡大する。この結果、放熱フィン５は、外界に熱を伝導させやすくなり、効率的に熱を放散できる。
【０１０６】
また、図２、図４では、放熱フィン５は、角柱形状を有しているが、角部が面取りされていたり、円柱形状であったりしても良い。
【０１０７】
以上のように、放熱フィン５は、製造の容易性、冷却対象の発熱体１９の特性、実装する電子機器の特性などに応じて、その形状が種々に定まればよい。
【０１０８】
なお、放熱フィン５のみならず、基体２も、熱を外界に放散する。
【０１０９】
（熱拡散部）
次に、熱拡散部７について説明する。
【０１１０】
熱拡散部７は、発熱体１９と熱的に接触しており、発熱体１９から熱を奪って、凹部６を介して基体２に熱を伝導する。熱拡散部７は、発熱体１９や凹部６と熱的接合材（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を介して熱的に接触しても良い。なお、熱的接合材は、一般に放熱部材と称される接合材であって、シート材やグリス、エラストマー、ゲル等の材料であるが、適宜選択されればよい。
【０１１１】
また、熱拡散部７は、凹部６に収納されて用いられる。このため、熱拡散部７が、冷却装置１において外部に出っ張ることがなくなり、すっきりした形状および削減された実装体積を実現できる。
【０１１２】
熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散できれば良いので、金属や合金などの熱伝導性の高い板部材で形成されても良いが、内部に封入した冷媒の気化と凝縮とによって熱を拡散するヒートパイプ構造を有することも好適である。
【０１１３】
（ヒートパイプの概念）
まず、ヒートパイプの概念について説明する。
【０１１４】
ヒートパイプは、内部に冷媒を封入しており、受熱面となる面を、電子部品をはじめとする発熱体に接している。内部の冷媒は、発熱体からの熱を受けて気化し、気化する際に発熱体の熱を奪う。気化した冷媒は、ヒートパイプの中を移動する。この移動によって発熱体の熱が運搬されることになる。移動した気化した冷媒は、放熱面などにおいて（あるいはヒートシンクや冷却ファンなどの二次冷却部材によって）冷却されて凝縮する。凝縮して液体となった冷媒は、ヒートパイプの内部を還流して再び受熱面に移動する。受熱面に移動した冷媒は、再び気化して発熱体の熱を奪う。
【０１１５】
このような冷媒の気化と凝縮の繰り返しによって、ヒートパイプは発熱体を冷却する。このため、ヒートパイプは、その内部に気化した冷媒を拡散する蒸気拡散路と、凝縮し液化した冷媒を還流させる毛細管流路を有する必要がある。
【０１１６】
（ヒートパイプ構造を有する熱拡散部）
ヒートパイプ構造を有する熱拡散部７について図５、図６を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１における熱拡散部の側面分解断面図であり、図６は、本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部正面図である。
【０１１７】
熱拡散部７は、平板状の上部板２０と、上部板２０と対向する平板状の下部板２１と、上部板２０と下部板２１との間に積層される単数又は複数の中間板２２を備える。上部板２０、下部板２１および中間板２２が接合されることで内部空間が形成され、この内部空間に封止された冷媒の気化と凝縮によって、発熱体から受熱した熱を拡散する。
【０１１８】
また、中間板２２は、切り欠き部２９と内部貫通孔２３を備えている。切り欠き部２９は、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散路２５を形成し、内部貫通孔２３は、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路２６を形成する。
【０１１９】
（上部板）
上部板について図５を用いて説明する。
【０１２０】
上部板２０は、平板状であり、所定の形状、面積を有している。
【０１２１】
上部板２０は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高い金属や防錆性の高い素材で形成されることが好ましい。また、上部板２０は、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。
【０１２２】
上部板２０は、その一方の面であって中間板２２と対向する面に、蒸気拡散路２５および毛細管流路２６の少なくとも一方と連通する凹部２４を有していることも好ましい。凹部２４が毛細管流路２６と連通することで、凝縮した冷媒が、上部板２０から毛細管流路２６へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部２４が蒸気拡散路２５と連通することで、気化した冷媒が、放熱面に広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。更には、凹部２４が蒸気拡散路２５と連通することで、蒸気拡散路２５を拡散する気化した冷媒が凹部２４も伝わるので、気化した冷媒は厚み方向にも拡散することになる。結果として、熱拡散部７は、受熱した熱を平面方向および垂直方向に拡散する。
【０１２３】
なお、熱拡散部７が地表面に対して水平に設置される場合には、平面方向は地表面に対して水平方向であって、垂直方向は地表面に対して垂直方向である。熱拡散部７が地表面に対して斜めや垂直に設置された場合には、平面方向は平板形状の熱拡散部７の平板方向であって、垂直方向は平板形状の熱拡散部７の厚み方向である。
【０１２４】
上部板２０は、中間板２２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。上部板２０は、便宜上「上部」との呼称となっているが、物理的に上部の位置に存在しなければならないわけではなく、下部板２１と特段に区別されるものでもない。また、上部板２０が放熱面側となっても、受熱面側となっても特に問題はない。
【０１２５】
また、上部板２０は、冷媒の注入口２７を備えている。上部板２０、中間板２２、下部板２１が積層されて接合されると内部空間が形成される。この内部空間は、冷媒を封入する必要があるので、上部板２０などの接合後に注入口２７から冷媒が封入される。注入口２７は、冷媒が封入されると封止されて内部空間は密封される。
【０１２６】
なお、冷媒は、積層後に注入口２７から封入されても良く、上部板２０、下部板２１、中間板２２が積層される際に冷媒が封入されてもよい。
【０１２７】
（下部板）
下部板２１は、上部板２０と対向して単数又は複数の中間板２２を挟む。
【０１２８】
下部板２１は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板２０と対向して熱拡散部７を形成するので、上部板２０と同一の形状、面積であることが好ましい。また、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。
【０１２９】
下部板２１は、その一方の面であって中間板２２と対向する面に、蒸気拡散路２５と毛細管流路２６に連通する凹部２４を有していることも好適である。下部板２１に凹部２４が設けられることは、上部板２０に凹部２４が設けられることと同様の意味を有する。
【０１３０】
下部板２１は、便宜上「下部」との呼称となっているが、物理的に下部の位置に存在しなければならないわけではなく、上部板２０と特段に区別されるものでもない。
【０１３１】
下部板２１は、中間板２２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。
【０１３２】
また、下部板２１が放熱面側となっても、受熱面側となっても特に問題はない。
【０１３３】
（中間板）
単数又は複数の中間板２２は、上部板２０と下部板２１の間に積層される。
【０１３４】
中間板２２は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高い金属や防錆性で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板２０および下部板２１に挟まれて熱拡散部７を形成するので、上部板２０および下部板２１と同一の形状であることが好ましい。また、製造上の容易性や実装上の容易性から方形が採用されやすい。なお、上部板２０および下部板２１に挟まれるので、中間板２２の面積は、上部板２０および下部板２１と同一でも良く、若干小さくてもよい。
【０１３５】
中間板２２は、上部板２０および下部板２１と接続される際に用いられる突起や接着部を有していても良い。加えて、中間板２２は、微小な断面積を有する内部貫通孔２３を有している。この内部貫通孔２３は、毛細管流路２６を形成する。
【０１３６】
最終的には、上部板２０と下部板２１の間に中間板２２が積層されて接合されることで、ヒートパイプ構造を有する熱拡散部７が形成される。中間板２２は、単数でも複数でもよい。但し、後述するように、より微小な断面積を有する毛細管流路２６を形成するためには、中間板２２は、複数であることが好ましい。
【０１３７】
（中間板と蒸気拡散路および毛細管流路）
次に、中間板２２、蒸気拡散路２５および毛細管流路２６について、図５、図６を参照しながら説明する。
【０１３８】
まず、蒸気拡散路２５について説明する。
【０１３９】
中間板２２は、切り欠き部２９と内部貫通孔２３を有している。
【０１４０】
切り欠き部２９は、熱拡散部７における蒸気拡散路２５を形成する。上部板２０と下部板２１の間に中間板２２が積層された場合に、切り欠き部２９は空隙を形成することになる。この空隙が蒸気拡散路２５を形成する。
【０１４１】
ここで、切り欠き部２９が、熱拡散部７の平面方向に向けて形成されることで、蒸気拡散路２５も、熱拡散部７の平面方向に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向に拡散するようになる。加えて、切り欠き部２９は、上部板２０と下部板２１とにつながっているので、蒸気拡散路２５は、上部板２０から下部板２１にまでつながる。更には、上部板２０および下部板２１に設けられた凹部２４と蒸気拡散路２５とは連通する。この結果、蒸気拡散路２５は、平面方向および垂直方向に気化した冷媒を拡散させる。
【０１４２】
特に、図６に示されるように、切り欠き部２９が中間板２２の中央部から放射状に形成されている場合には、蒸気拡散路２５も熱拡散部７の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体１９は、熱拡散部７の略中央部に設置されることが多いので、冷媒は熱拡散部７の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、熱拡散部７の中央部付近の冷媒が最初に気化する。このとき、蒸気拡散路２５が熱拡散部７の略中央部から放射状に形成されていることで、中央付近で生じた気化冷媒は、放射状に拡散しやすくなる。
【０１４３】
このように、中間板２２が切り欠き部２９を有し、平面方向および垂直方向に広がる蒸気拡散路２５が形成されることで、熱拡散部７の内部においては、気化した冷媒が平面方向および垂直方向に拡散するようになる。結果として、発熱体１９からの熱は、熱拡散部７内部を平面方向および垂直方向に拡散する。
【０１４４】
なお、蒸気拡散路２５は、図６に示される放射形状でなくとも別の形状であってもよい。
【０１４５】
次に毛細管流路２６について説明する。
【０１４６】
中間板２２は、内部貫通孔２３を有している。内部貫通孔２３は、微小な貫通孔であり、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路２６を形成する。中間板２２が図６に示されるように切り欠き部２９を有する場合には、切り欠き部２９以外の部分に内部貫通孔２３が形成される。
【０１４７】
ここで、中間板２２が単数の場合には、中間板２２に設けられている内部貫通孔２３がそのまま毛細管流路になる。
【０１４８】
一方、中間板２２が複数である場合には、複数の中間板２２のそれぞれに設けられた内部貫通孔２３の一部のみが重なって、内部貫通孔２３の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２６が形成される。このように、中間板２２が複数である場合には、内部貫通孔２３そのものの断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２６が形成されるので、毛細管流路２６における凝縮した冷媒の還流をより効果的にできる。毛細管流路２６は、毛細管現象によって凝縮した冷媒を還流させるので、毛細管流路２６の断面積が小さいことが冷媒の還流を促進させるからである。
【０１４９】
なお、中間板２２には、複数の内部貫通孔２３が設けられる。毛細管流路２６として機能するためには、内部貫通孔２３が複数であることが好ましいからである。
【０１５０】
内部貫通孔２３は、中間板２２の表面から裏面にかけて貫通しており、その形状は円形でも楕円形でも方形でもよい。内部貫通孔２３の一部同士が重なって毛細管流路２６を形成することから、内部貫通孔２３は方形であることが適当である。これは製造上の容易性からも適当である。
【０１５１】
内部貫通孔２３は、掘削、プレス、ウェットエッチング、ドライエッチングなどで形成されれば良いが、微小加工および加工精度の面から、ウェットエッチング、ドライエッチングなどのエッチング加工で形成されるのが適当である。
【０１５２】
中間板２２が複数の場合には、内部貫通孔２３は、複数の中間板２２のそれぞれに設けられる。ここで、複数の中間板２２は、その内部貫通孔２３の一部同士のみがそれぞれ重なるように積層されるので、内部貫通孔２３の位置は、隣接する中間板２２毎にずれていることが適当である。例えば、ある中間板２２における内部貫通孔２３の位置と、この中間板２２と隣接する別の中間板２２における内部貫通孔２３の位置は、内部貫通孔２３の面積の一部ずつが重なるようにずれている。このように、隣接する中間板２２毎に内部貫通孔２３の位置がずれていることで、複数の中間板２２が積層された場合に、内部貫通孔２３の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路２６が形成される。
【０１５３】
内部貫通孔２３の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、ヒートパイプ１８の垂直方向に積層され、垂直方向の孔同士が接続することで、垂直方向の流路が形成される。また、垂直方向において階段状の孔となるので、垂直方向であると同時に平面方向にも流れうる流路が形成される。この垂直・平面方向に形成される流路は、その断面積が非常に小さく、凝縮した冷媒を、垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０１５４】
なお、内部貫通孔２３の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔２３よりも小さな断面積を有する毛細管流路２６が形成される場合には、毛細管流路２６を直接加工するよりも、容易に製造できるメリットもある。
【０１５５】
なお、毛細管流路２６は、凝縮した冷媒が還流するが、気化した冷媒が通ることもありえる。
【０１５６】
また、毛細管流路２６、凹部２４の角部や切り欠き部２９の角部は、面取りされていることも好適である。毛細管流路２６の断面は、六角形、円形、楕円形、方形、多角形など様々な断面形状を有していて良い。毛細管流路２６の断面形状は、内部貫通孔２３の形状と、内部貫通孔２３同士の重ね合わせ方により定まる。また、断面積も同様に定まる。
【０１５７】
（製造工程）
上部板２０、下部板２１、中間板２２が積層されて接合されることで熱拡散部７が製造される。
【０１５８】
上部板２０、下部板２１および複数の中間板２２（図５では中間板２２は４枚である）のそれぞれが同一位置で重なるような位置関係に合わせられる。加えて、複数の中間板２２は、複数の中間板２２のそれぞれに設けられた内部貫通孔２３のそれぞれの一部のみが重なるような位置関係にあわせられる。
【０１５９】
上部板２０、下部板２１および複数の中間板２２の少なくとも一つは、接合突起を有している。
【０１６０】
上部板２０、下部板２１、複数の中間板２２は、位置あわせされた上で積層され、ヒートプレスによって直接接合されて一体化される。このとき、各部材は、接合突起によって直接接合される。
【０１６１】
ここで、直接接合とは、接合しようとする２つの部材の面を密着させた状態で加圧しつつ熱処理を加えることであって、面部の間に働く原子間力によって原子同士を強固に接合させることであり、接着剤を用いることなく、２つの部材の面同士を一体化しうる。このとき、接合突起が強固な接合を実現する。
【０１６２】
ヒートプレスにおける直接接合の条件として、プレス圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ２〜１５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲内であり、温度は２５０〜４００℃の範囲内であることが好ましい。
【０１６３】
次に、上部板２０や下部板２１の一部に空けられた注入口２７を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口２７が封止されて熱拡散部７が完成する。なお、冷媒の封入は真空または減圧下で行われる。真空または減圧下で行われることで、熱拡散部７の内部空間が真空または減圧された状態となって冷媒が封入される。減圧下であると、冷媒の気化・凝縮温度が低くなり、冷媒の気化・凝縮の繰り返しが活発になるメリットがある。
【０１６４】
以上の工程で、熱拡散部２の一例である、平板状のヒートパイプ構造を有する熱拡散部７が製造される。
【０１６５】
図７は、本発明の実施の形態１における熱拡散部の内部写真である。図７は、熱拡散部７の内部を示している。図７より明らかな通り、熱拡散部７は、蒸気拡散路２５と毛細管流路２６とを備えている。
【０１６６】
熱拡散部７が、以上のような構造を有することで、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を、平面方向及び垂直方向に拡散でき、拡散した熱を、凹部６を介して基体２に伝導できる。凹部６全体から基体２に熱が伝導するので、基体２は、その全体を使って熱を放熱フィン５に伝導できる。
【０１６７】
基体２および放熱フィン５は、伝導された熱を外界に放散する。このとき、基体２全体および放熱フィン５全体を用いた放熱により、基体２および放熱フィン５全体（これらがヒートシンクを構成する）は、効率的に熱を放散できる。結果として、冷却装置１の実装体積が削減できる。
【０１６８】
以上のように、実施の形態１における冷却装置１は、基体２の凹部６に熱拡散部７を収納することで、高さ方向の実装体積を削減できるだけでなく、熱拡散部７での熱拡散と、熱拡散部７と凹部６との熱伝導を最適化することで、平面方向においても実装体積を削減できる。
【０１６９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
【０１７０】
実施の形態２における冷却装置は、熱拡散部７と凹部６との熱的な接触の別バリエーションを有する。
【０１７１】
（凹部形状によるバリエーション）
【０１７２】
凹部６は、実施の形態１で説明した通り、第１面３において、基体２のいずれの端面にも到達しないように、基体２の内部に完全に納まる形状と、第1面３において、基体２の一組の向き合う端面の少なくとも一方に到達するように基体２と嵌合する形状とのいずれかの形状を有する。
【０１７３】
図８は、本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。図８は、冷却装置１を底面から見た状態を示している。
【０１７４】
図８では、凹部６は、基体２の内部に完全に納まる形状を有している。すなわち、凹部６は、基体２のいずれの端面にも接していない。このようにいずれの端面にも接しない状態で凹部６が形成されることで、凹部６に収納される熱拡散部７は、その側面の全てを凹部６の側面と熱的に接触させることができる。この結果、熱拡散部７は、凹部６への（ひいては基体２への）熱伝導を効率化できる。
【０１７５】
また、図９に示されるように、凹部６は、基体２の一組の端面に到達するように形成されても良い。図９は、本発明の実施の形態２における冷却装置の底面図である。図９は、冷却装置1を底面から見た状態を示している。
【０１７６】
図９では、凹部６は、基体２の一組の端面３０、３１に到達する形状を有している。このような形状を有することで、基体２における凹部６の形成が容易になる。また、凹部６への熱拡散部７の装着も容易になる。結果として、冷却装置１は、そのコストを低減できる。
【０１７７】
（延長板による熱的な接触）
【０１７８】
また、熱拡散部７は、熱拡散部７が備える延長板を介して、凹部６との側面と熱的に接触しても良い。
【０１７９】
熱拡散部３は、上部板２０、下部板２１、中間板２２のそれぞれが対向して積層されることで形成される。ここで、上部板２０、下部板２１および中間板２２の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される延長板４０を備える。この延長板４０は、熱拡散部７の側面９から突出して、延長板４０が凹部６の上面１０および側面１１の少なくとも一部と熱的に接触する。このような延長板４０による凹部６との熱的な接触により、熱拡散部７は、凹部６（すなわち基体２）へ、より効率的に熱を伝導できる。
【０１８０】
図１０は、本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。図１０は、冷却装置１の内部を透視した状態を示している。
【０１８１】
冷却装置１は、基体２と放熱フィン５を備え、基体２の第1面３に設けられた凹部６に熱拡散部７を収納する。これは、実施の形態１で説明した構成と同様である。
【０１８２】
熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱を平面方向および垂直方向に拡散する。この拡散によって、熱拡散部７は、熱を基体２に伝導する。ここで、熱拡散部７は、ヒートパイプ構造を有しており、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって熱を拡散する。また熱拡散部７は、上部板２０、下部板２１および中間板２２の積層により形成されるので、上部板２０、下部板２１および中間板２２は、この気化した冷媒と接触しやすい状態にある。
【０１８３】
このため、上部板２０、下部板２１および中間板２２には、熱拡散部７の内部において、気化した冷媒との接触による熱が伝わる。延長板４０は、これら上部板２０、下部板２１および中間板２２の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことによって形成されるのであるから、延長板４０には、熱拡散部７の内部の熱が伝わる。
【０１８４】
延長板４０は、熱拡散部７における気化した冷媒との接触より伝導する熱を、熱拡散部７の外部に導くことができる。
【０１８５】
図１０に示される冷却装置１では、延長板４０は、凹部６の側面１１と熱的に接触する。このとき、延長板４０は、熱的接合材を介して凹部６の側面１１と熱的に接触しても良い。延長板４０は、熱拡散部７の内部で気化した冷媒などから伝導される熱を熱拡散部７の外部に伝導し、熱的に接触する凹部６の側面１１に伝導する。
【０１８６】
特に、延長板４０は、熱拡散部７を構成する板部材の一つと一体に形成されているので、熱拡散部７の内部から延長板４０にいたる熱抵抗は小さくて済む。このように熱抵抗が小さいことで、熱伝導も効率的である。すなわち、延長板４０には、熱拡散部７の内部の熱が効率よく伝導している。延長板４０が熱拡散部７の側面から延長板４０が突出することで、熱拡散部７は、熱拡散部７の本体（上面８や側面９）から伝える熱に加えて、熱拡散部７の内部からの熱も、凹部６に伝導されるようになる。
【０１８７】
このように、延長板４０が熱拡散部７から突出し、凹部６と熱的に接触することで、熱拡散部７は、凹部６へより効率的に熱を伝導できる。
【０１８８】
凹部６の側面１１は、この熱伝導を受けて、熱拡散部７が拡散した発熱体１９からの熱を基体２に伝導する。このとき、凹部６の側面１１から基体２に熱が伝導することで、基体２の外縁に熱が伝導することになる。また、熱拡散部７の上面８からは凹部６の上面１０に熱が伝導する。このように、熱拡散部７は、その上面８と延長板４０とから、凹部６の上面１０および側面１１の全体に熱を伝導できる。結果として、基体２全体に熱が伝導する。
【０１８９】
基体２は、凹部６を介して、その全体に熱が伝導するので、基体２は、その全体を用いて放熱フィン５に熱を伝導できる。結果として、放熱フィン５における放熱効率が上がり、冷却装置１全体の冷却効率が、実装体積に対して高まる。
【０１９０】
以上のように、熱拡散部７を構成する板部材で形成される延長板４０が、熱拡散部７本体と相まって熱を凹部６に伝導することで、熱拡散部７は、発熱体１９から奪った熱をより効率的に凹部６に伝導できる。更には、基体２は、その全体を使って放熱フィン５に熱を伝導できる。
【０１９１】
また、図１１に示されるように、延長板４０は、屈曲部において折り曲げられ、凹部６の側面１１および上面１０に熱的に接触することも好適である。
【０１９２】
図１１は、本発明の実施の形態２における冷却装置の側面図である。図１０に示される冷却装置１と異なり、延長板４０は、凹部６の上面１０にまで延伸して、凹部６の上面１０と熱的に接触する。
【０１９３】
延長板４０が、凹部６の上面１０とも熱的に接触することで、熱拡散部７の内部から伝導する熱が、凹部６の側面１１に加えて凹部６の上面１０にも伝導される。熱拡散部７が平面方向に熱を拡散する効率に優れる場合には、熱拡散部７の上面８から凹部１０に熱を伝導させるよりも、延長板４０を介して凹部６の上面１０に熱を伝導させるほうが、効率が良いこともある。このような場合には、図１１のように、延長板４０が凹部６の上面１０にも熱的に接触することが好適である。
【０１９４】
なお、延長板４０は、凹部６の側面１１のみに熱的に接触し、熱拡散部７の上面８が凹部１０の上面と熱的に接触する構成（図１０に示される構成）であることで、熱拡散部７は、熱の拡散方向の特性に最適な凹部６への熱伝導を実現できる。すなわち、上部板２０、下部板２１および中間板２２が積層されるヒートパイプ構造を有する熱拡散部７では、内部空間を拡散する気化した冷媒が平面方向および垂直方向に拡散する。垂直方向に拡散した冷媒によって熱拡散部７の上面８に熱が拡散しやすい。このため、熱拡散部７の上面８が凹部１０の上面と熱的に接触していることが熱拡散部７から基体２への熱伝導の面で好ましい。一方、平面方向に拡散する冷媒は、熱拡散部７の側面９に拡散するが、熱拡散部７の側面９の面積は狭いので延長板４０が凹部６の側面１１に熱的に接触することが好ましい。これにより、凹部６の側面への熱伝導効率が高まり、熱拡散部７から基体２への熱伝導効率が高まるからである。
【０１９５】
このように、延長板４０は、熱拡散部７の内部の熱を取り出して凹部６に伝導させる。このため、延長板４０は、図１２に示されるように中間板２２が他の部材よりもその面積が大きいことで形成されるのが好ましい。
【０１９６】
図１２は、本発明の実施の形態２における熱拡散部の側面分解図である。図１２は、熱拡散部７を構成する各部材を分解した状態を示している。
【０１９７】
図１２は、上部板２０および下部板２１の間に、３枚の中間板２２が積層されている状態を示している。３枚の中間板２２の内の１枚の中間板２２ｂは、他の中間板２２よりもその面積が大きく、熱拡散部７の側面から突出する。突出した部分が折り曲げられて、凹部６の側面１１に接触可能な延長板４０が形成される。
【０１９８】
このように、中間板２２ｂが延長板４０を形成することで、熱拡散部７の内部空間を拡散する気化した冷媒が、中間板２２ｂと接触しやすくなる。この接触によって、中間板２２ｂを通じて延長板４０に、熱拡散部７内部の熱が伝導する。延長板４０は、この内部からの熱を凹部６の側面１１や上面１０に伝導する。この結果、熱拡散部７は、基体２の全体に効率的に熱を伝導できる。
【０１９９】
なお、延長板４０は、様々に折り曲げられて、凹部６の面と熱的に接触されればよい。
【０２００】
もちろん、上部板２０、下部板２１が他の部材よりも面積が大きいことで延長板４０が形成されても良い。また、複数の中間板２２の一枚が延長板４０を形成する場合には、上部板２０に近い位置にある中間板２２が延長板４０として用いられることが、好適である。気化した冷媒との接触量が多くなるからである。
【０２０１】
以上のように実施の形態２における冷却装置１は、熱拡散部７の側面から突出する延長板４０が凹部６の上面１０および側面１１の少なくとも一部と熱的に接触することで、発熱体１９の熱を基体２全体に伝導させることができる。結果として、冷却装置１の冷却効率が高まり、熱拡散部７が基体２に収納されることとも相まって、冷却装置１の実装体積が削減できる。
【０２０２】
なお、延長板４０が、熱拡散部７の側面から突出する形態は、側面の途中から突出する形態だけでなく、側面から延長板４０が伸びだす形態も含む。
【０２０３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。
【０２０４】
実施の形態３では、凹部６に熱拡散部７と発熱体１９とを収納した冷却装置について説明する。
【０２０５】
図１３は、本発明の実施の形態３における冷却装置の側面図である。図１３は、冷却装置1の内部を可視化した状態を示している。実施の形態３における冷却装置１は、凹部６に熱拡散部７と発熱体１９との両方を収納する。凹部６は、基体２の第1面３に形成される。この凹部６の体積は、基体２の大きさや冷却装置１の性能に基づいて、自由に定められる。このため、凹部６の深さが大きければ、熱拡散部７と発熱体１９との両方を収納できる。
【０２０６】
凹部６が、熱拡散部７に加えて、発熱体１９をも収納することで、冷却装置１の実装体積が更に削減される。
【０２０７】
基体２の第1面３には、熱拡散部７と発熱体１９との両方とが収納可能な深さを有する凹部６が形成される。このとき凹部６は、発熱体１９までを完全に収納できる深さを有していても良いし、発熱体１９が凹部６からはみ出る程度の深さを有していてもよい。
【０２０８】
また、熱拡散部７と発熱体１９とは、熱的接合材を介して熱的に接触しても良い。例えば、凹部６において熱拡散部７や発熱体１９以外であまる余剰空間５０は、熱的接合材で充填されても良い。熱的接合材で充填されることで、凹部６は、その空間全体を用いて、発熱体１９の熱を基体２に伝導できる。
【０２０９】
凹部６が、熱拡散部７と発熱体１９とを合わせて収納する構造以外は、冷却装置１は、実施の形態１、２で説明したのと同様の構成を備える。
【０２１０】
このため、熱拡散部７は延長板４０を備え、延長板４０が、凹部６の側面や上面と熱的に接触してもよい。延長板４０が凹部６の側面や上面と熱的に接触することで、熱拡散部７は、効率的に、基体２へ熱を伝導できる。延長板４０は、実施の形態２で説明したのと同様である。
【０２１１】
以上のように、凹部６が、熱拡散部７と発熱体１９との両方を収納することで、冷却装置１の実装体積が削減されると共に外観もすっきりする。
【０２１２】
また、凹部６は、第1面３において開口部を有する。実施の形態１のように、凹部６が熱拡散部７だけを収納する場合には、熱拡散部７によって開口部がふさがれる。これに対して、発熱体１９は、熱拡散部７よりも小型であることが多く、凹部６の開口部よりも小さい。このため、実施の形態３のように、凹部６が熱拡散部７に加えて発熱体１９を収納する場合には、凹部６は開口部を露出することになる。
【０２１３】
ここで、図１３に示されるように、凹部６の開口部は封止される。
【０２１４】
封止材５１は、凹部６の開口部を封止する。封止材５１が、開口部を封止することで、発熱体１９からの熱が、開口部を経由して外界に漏れにくくなる。結果として発熱体１９の熱のほぼ全てが熱拡散部７に伝導しやすくなり、熱拡散部７から放熱フィン５に伝導して熱が放散される。このため、冷却装置１は、熱拡散部７、基体２および放熱フィン５を効率的に活用して、発熱体１９の熱を放散できる。すなわち、発熱体１９のほぼ全ての熱は、熱拡散部７を基点として冷却装置１によって放散される。
【０２１５】
加えて、封止材５１で開口部が封止されていることで、発熱体１９からの熱が発熱体１９と接触する基板に伝わりにくくなる。この結果、発熱体１９が基板に悪影響を及ぼしにくくなる。
【０２１６】
以上のように、凹部６が熱拡散部７と発熱体１９とを収納しつつ、封止材５１によって凹部６を封止することで、実装体積を削減しつつ放熱効率を高める。
【０２１７】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。
【０２１８】
実施の形態４では、基体２と放熱フィン５との高さの和を調整した冷却装置を説明する。
【０２１９】
図１４は、本発明の実施の形態４における冷却装置の側面図である。
【０２２０】
冷却装置１は、熱拡散部７からの熱を、基体２および放熱フィン５によって外界に放散する。このとき、放熱フィン５は、その表面から外界に熱を放散する。
【０２２１】
基体２は、第1面３において凹部６を有するので、基体２の底面を基準とした場合に、冷却装置１の部位によっては、高さが異なることが生じる。すなわち、凹部６が存在する領域では、凹部６の上面１０から放熱フィン５までの高さが、基体２と放熱フィン５との高さの和となり、凹部６が存在しない領域では、基体２の底面から放熱フィン５までの高さが、基体２と放熱フィン５との高さの和となる。
【０２２２】
例えば、図1に示される冷却装置１では、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とは、異なる。
【０２２３】
実施の形態４の冷却装置１は、図１４に示されるように、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とが略同一である。図１４では、矢印６０は、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和を示している。同様に、矢印６１は、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和を示している。矢印６０および矢印６１とから明らかな通り、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とが略同一である。
【０２２４】
冷却装置１は、基体２および放熱フィン５とによって、熱を外界に放散する。
【０２２５】
図１４に示される冷却装置１のように、凹部６の有無にかかわらず、基体２と放熱フィン５の高さの和が、略同一であることで、冷却装置１は、全体に渡って均一的な放熱能力を有することになる。すなわち、冷却装置１の部位や領域によって方熱効率がばらつくことがなくなる。この結果、冷却装置１の実装体積と放熱能力とのバランスが最適化され、冷却装置１は、高い冷却能力を有しつつ実装体積を削減できる。
【０２２６】
次に、図１５を用いて放熱フィン５の総和を制御した冷却装置を説明する。
【０２２７】
図１５は、本発明の実施の形態４における冷却装置の斜視図である。図１５に示される冷却装置１は、棒状の放熱フィン５を備えている。
【０２２８】
基体２は、第1面３に凹部６を備えており、第２面４に放熱フィン５を備えている。図１５では、凹部６の対向領域に立設される放熱フィン５の体積の総和は、凹部６以外の対向領域に立設される放熱フィン５の総和よりも小さい。
【０２２９】
放熱フィン５の体積は、基体２における熱抵抗を制御できる。具体的には、放熱フィン５の体積が小さい領域での基体２における熱抵抗は、放熱フィン５の体積が大きい領域での基体２における熱抵抗よりも大きい。このため、図１５に示される冷却装置１では、凹部６の対向領域での基体２の熱抵抗は、凹部６以外の対向領域での基体２の熱抵抗よりも大きい。
【０２３０】
凹部６に対向する領域での基体２の熱抵抗が基体２の周囲の熱抵抗より大きいことで、熱拡散部７が伝導させる熱は、基体２の周辺部に伝導しやすくなる。熱が基体２の周辺部に伝導しやすくなることで、熱拡散部７からの熱は、基体２全体を活用して放熱フィン５に伝わるようになる。結果として、基体２や放熱フィン５の全体を活用して、冷却装置１は、熱を放散できるようになる。すなわち、冷却装置１の冷却能力が高まる。
【０２３１】
ここで、体積の総和をアンバランスにすることと合わせて、図１４のように、高さもアンバランスにしてもよい。例えば、棒状の放熱フィン５の幅や個数を調整して、凹部６の対向領域での放熱フィン５の体積の総和を減じさせつつも、凹部６の対向領域での放熱フィン５の高さを高くする。これにより、凹部６が存在する領域における基体２と放熱フィン５との高さの和と、凹部６が存在しない領域における基体２と放熱フィン５との高さの和とが略同一でありながら、凹部６の対向領域における放熱フィン５の体積の総和が、凹部６以外の対向領域における放熱フィン５の体積の総和よりも小さくなる。
【０２３２】
体積の総和をアンバランスにすることは、例えば、凹部６の対向領域に放熱フィン５を設けないことも含む。
【０２３３】
以上のように、実施の形態３における冷却装置１は、放熱フィン５の高さや体積を制御することで、冷却装置１の冷却能力を高めつつ実装体積を削減できる。
【０２３４】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。
実施の形態５では、実施の形態１〜４で説明された冷却装置を実装した電子機器を説明する。
【０２３５】
図１６は、本発明の実施の形態５における電子機器の内面図である。図１６は、電子機器の内部を示している。
【０２３６】
電子機器１００は、筐体１０３と、筐体１０３に格納された電子基板１０１、１０２と、電子基板１０１に実装された発熱体１９と、発熱体１９を冷却する冷却装置１を格納する。冷却装置１は、実施の形態１〜４で説明された冷却装置のいずれかの構成を有する。
【０２３７】
発熱体１９は、電子基板１０１に実装された電子部品であり、動作によって熱を発する。この発熱体１９に冷却装置１が実装されている。発熱体１９は、冷却される必要を有するが、筐体１０３には薄型・小型が要求されるので、冷却装置を実装する空間には制限が生じる。
【０２３８】
ここで、冷却装置１は、実施の形態１〜４で説明した通り、凹部６に熱拡散部７を収納しつつ最適な放熱設計を有しているので、実装体積を削減できる。
【０２３９】
このため、冷却装置１は、電子機器１００の小型化や薄型化を阻害することなく、発熱体１９を効率的に冷却できる。
【０２４０】
このように、冷却装置１を装着する電子基板１０１が実装された電子機器１００は、電子部品や電子基板の過度な発熱や過度な発熱による不具合を防止できる。このような電子機器１００は、多種多様な用途の機器に適用される。
【０２４１】
例えば、電子機器１００の例としては、ノートブックパソコン、デスクトップパソコン、サーバ機器、携帯端末、携帯電話機、車載電子端末、サーバ機器などがある。
【０２４２】
電子機器１００の一例を図１７に示す。図１７は、本発明の実施の形態５における電子機器の斜視図である。
【０２４３】
電子機器２００は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される電子機器である。
【０２４４】
電子機器２００は、ディスプレイ２０１、発光素子２０２、スピーカ２０３を備えている。この電子機器２００の内部に冷却装置１を実装した電子基板が格納されている。電子基板は、発熱体を実装しており、冷却装置１は、この発熱体と熱的に接触するように配置されている。
【０２４５】
冷却装置１は、実装体積を削減することで電子機器の小型化や薄型化を阻害せずに、発熱体を効率的に冷却できる。結果として、電子機器２００の動作不良や性能劣化が防止できる。
【０２４６】
このように考えると、冷却装置１は、ノートブックパソコン、携帯端末、コンピュータ端末などに実装されている大型の液冷装置、既存のヒートシンクあるいは既存のヒートパイプなどに置き換えられたり、自動車や産業機器のライト、エンジン、制御コンピュータ部に実装されている放熱フレームや冷却装置などに置き換えられたりすることが可能である。結果として、冷却装置１や、冷却装置１を実装する電子基板は、広い範囲（電子機器、産業機器、自動車、航空機、輸送機器など）に適用できる。
【０２４７】
また、冷却装置１は、サーバ機器の内部に格納されるスロット型の電子基板のそれぞれに設置されても良い。
【０２４８】
図１８は、本発明の実施の形態５におけるサーバ機器の内部ブロック図である。電子機器の一例としてのサーバ機器３００が、図１８において示されている。
【０２４９】
サーバ機器３００は、筐体３０１内部に電子基板を装着できるスロットを有しており、複数の電子基板３０２、３０３、３０４がこのスロットに装着される。電子基板３０２、３０３、３０４のそれぞれは、発熱体である電子部品を実装している。この電子基板３０２に実装される電子部品には、冷却装置１ａが設置され、電子基板３０３に実装される電子部品には、冷却装置１ｂが設置され、電子基板３０４に実装される電子部品には、冷却装置１ｃが設置される。これらの冷却装置１a〜１ｃは、複数の電子基板３０２〜３０４のそれぞれを冷却できる。
【０２５０】
また、冷却装置１a〜１ｃは、実装体積を削減できるので、スロットに装着される電子基板のそれぞれとの間隔の狭さに対応できる。
【０２５１】
サーバ機器３００は、図１８に示されるように、狭い間隔において多数の電子基板が装着されるので、それぞれの電子基板の冷却が困難であるが、冷却装置１a〜１ｃは、これら複数の電子基板を効率的に冷却できる。
【０２５２】
以上のように、本発明の冷却装置は、サーバ機器３００などの高密度実装で構成される電子機器にも適している。また、本発明の冷却装置を備える電子機器は、小型化や薄型化を阻害されること無く、発熱による性能劣化をも防止できる。
【０２５３】
以上、実施の形態１〜５で説明された冷却装置、電子機器は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０２５４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 冷却装置
２ 基体
３ 第1面
４ 第２面
５ 放熱フィン
６ 凹部
７ 熱拡散部
８、１０ 上面
９、１１ 側面
１９ 発熱体
２０ 上部板
２１ 下部板
２２ 中間板
２３ 内部貫通孔
２４ 凹部
２５ 蒸気拡散路
２６ 毛細管流路
２７ 注入口
２９ 切り欠き部
３０、３１ 端面
４０ 延長部材
５０ 余剰空間
５１ 封止材
６０、６１ 矢印
１００、２００ 電子機器
１０１、１０２ 電子基板
１０３ 筐体
２０１ ディスプレイ
２０２ 発光素子
２０３ スピーカ
３００ サーバ機器
３０１ 筐体
３０２、３０３、３０４ 電子基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に凹部を有する基体と、
前記第1面と逆側の面である第２面に立設された複数の放熱フィンと、
前記凹部に収納される平板形状の熱拡散部と、を備え、
前記熱拡散部の上面は前記凹部の上面と熱的に接触し、前記熱拡散部の側面は、前記凹部の側面と熱的に接触し、
前記熱拡散部は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、前記熱拡散部の下面に設置される発熱体からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する冷却装置。
【請求項２】
前記凹部が有する側面は、前記熱拡散部の側面の全てと熱的に接触する請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記発熱体は、小型の発熱体であって、前記基体の平面方向の断面積の１０％以上３０％以下の断面積を有する請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記熱拡散部の断面積は、前記基体の平面方向の断面積の５０％以上８０％以下である、請求項１から３のいずれか記載の冷却装置。
【請求項５】
前記熱拡散部は、該熱拡散部の下面の一部で熱的に接触する前記発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散し、
前記熱拡散部の上面から前記凹部の上面に熱を伝導し、前記熱拡散部の側面から前記凹部の側面に熱を伝導する請求項１から４のいずれか記載の冷却装置。
【請求項６】
前記凹部の上面および側面の少なくとも一部に伝導した熱は、前記基体および前記放熱フィンを介して外部に放散される請求項１から５のいずれか記載の冷却装置。
【請求項７】
前記熱拡散部は、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、
前記上部板、前記下部板および前記中間板によって形成される内部空間に冷媒を封止し、
前記中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する、請求項１から６のいずれか記載の冷却装置。
【請求項８】
前記中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、
前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、
前記蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、
前記毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させる請求項７記載の冷却装置。
【請求項９】
前記中間板は複数であって、前記複数の中間板のそれぞれに設けられた前記内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、前記内部貫通孔の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される請求項８記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記上部板および前記下部板のそれぞれは、前記毛細管流路および前記蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える請求項７から９のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記熱拡散部は、前記上部板、前記下部板および前記中間板の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される延長板を更に備え、
前記延長板は、前記熱拡散部の側面から突出し、
前記延長板は、前記凹部の上面および側面の少なくとも一部と熱的に接触する請求項７から１０のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記延長板は、前記凹部の側面のみと熱的に接触する請求項１１記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記凹部の上面および側面と、前記熱拡散部の上面および側面とは、熱的接合材を介して熱的に接触する請求項１から１２のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１４】
前記凹部は、前記熱拡散部の下面と熱的に接触する発熱体をも収納し、前記凹部の開口部は、前記熱拡散部および前記発熱体を収納した上で封止される請求項１から１３のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１５】
前記凹部を含む領域における前記基体の厚みと前記放熱フィンの高さとの和は、前記凹部以外の領域における前記基体の厚みと前記放熱フィンの高さとの和と略同一である請求項１から１４のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１６】
前記凹部の対向領域における放熱フィンの体積の和は、前記凹部以外の対向領域における放熱フィンの体積の和よりも小さい、請求項１から１５のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか記載の冷却装置と、
前記発熱体を実装する電子基板と、
前記電子基板を格納する筐体と、を備える電子機器。
【請求項１８】
前記電子機器は、ノートブックパソコン、デスクトップパソコン、サーバ機器、携帯端末、携帯電話機および車載電子端末のいずれかである請求項１７記載の電子機器。
【請求項１】
第１面に凹部を有する基体と、
前記第1面と逆側の面である第２面に立設された複数の放熱フィンと、
前記凹部に収納される平板形状の熱拡散部と、を備え、
前記熱拡散部の上面は前記凹部の上面と熱的に接触し、前記熱拡散部の側面は、前記凹部の側面と熱的に接触し、
前記熱拡散部は、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって、前記熱拡散部の下面に設置される発熱体からの熱を平面方向および垂直方向に拡散する冷却装置。
【請求項２】
前記凹部が有する側面は、前記熱拡散部の側面の全てと熱的に接触する請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記発熱体は、小型の発熱体であって、前記基体の平面方向の断面積の１０％以上３０％以下の断面積を有する請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記熱拡散部の断面積は、前記基体の平面方向の断面積の５０％以上８０％以下である、請求項１から３のいずれか記載の冷却装置。
【請求項５】
前記熱拡散部は、該熱拡散部の下面の一部で熱的に接触する前記発熱体から奪った熱を、平面方向および垂直方向に拡散し、
前記熱拡散部の上面から前記凹部の上面に熱を伝導し、前記熱拡散部の側面から前記凹部の側面に熱を伝導する請求項１から４のいずれか記載の冷却装置。
【請求項６】
前記凹部の上面および側面の少なくとも一部に伝導した熱は、前記基体および前記放熱フィンを介して外部に放散される請求項１から５のいずれか記載の冷却装置。
【請求項７】
前記熱拡散部は、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間に積層される単数または複数の中間板を備え、
前記上部板、前記下部板および前記中間板によって形成される内部空間に冷媒を封止し、
前記中間板は、蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する、請求項１から６のいずれか記載の冷却装置。
【請求項８】
前記中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、
前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、
前記蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および垂直方向に拡散し、
前記毛細管流路は、凝縮した冷媒を平面方向および垂直方向に還流させる請求項７記載の冷却装置。
【請求項９】
前記中間板は複数であって、前記複数の中間板のそれぞれに設けられた前記内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、前記内部貫通孔の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される請求項８記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記上部板および前記下部板のそれぞれは、前記毛細管流路および前記蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える請求項７から９のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記熱拡散部は、前記上部板、前記下部板および前記中間板の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される延長板を更に備え、
前記延長板は、前記熱拡散部の側面から突出し、
前記延長板は、前記凹部の上面および側面の少なくとも一部と熱的に接触する請求項７から１０のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記延長板は、前記凹部の側面のみと熱的に接触する請求項１１記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記凹部の上面および側面と、前記熱拡散部の上面および側面とは、熱的接合材を介して熱的に接触する請求項１から１２のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１４】
前記凹部は、前記熱拡散部の下面と熱的に接触する発熱体をも収納し、前記凹部の開口部は、前記熱拡散部および前記発熱体を収納した上で封止される請求項１から１３のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１５】
前記凹部を含む領域における前記基体の厚みと前記放熱フィンの高さとの和は、前記凹部以外の領域における前記基体の厚みと前記放熱フィンの高さとの和と略同一である請求項１から１４のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１６】
前記凹部の対向領域における放熱フィンの体積の和は、前記凹部以外の対向領域における放熱フィンの体積の和よりも小さい、請求項１から１５のいずれか記載の冷却装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか記載の冷却装置と、
前記発熱体を実装する電子基板と、
前記電子基板を格納する筐体と、を備える電子機器。
【請求項１８】
前記電子機器は、ノートブックパソコン、デスクトップパソコン、サーバ機器、携帯端末、携帯電話機および車載電子端末のいずれかである請求項１７記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−１２４４５６（Ｐ２０１１−１２４４５６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８２３１８（Ｐ２００９−２８２３１８）
【出願日】平成２１年１２月１２日（２００９．１２．１２）
【出願人】（５９１０４３０６４）モレックス インコーポレイテド (441)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＬＥＸ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１２日（２００９．１２．１２）
【出願人】（５９１０４３０６４）モレックス インコーポレイテド (441)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＬＥＸ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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