CN1946278A - 热交换器、其制造方法、液冷***、光源装置、投影机、电子器件单元及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供在叠层薄板形成多个微细流路时，良好地接合各薄板的热交换器，热交换器的制造方法，液冷***，光源装置，投影机，电子器件单元及电子设备。具有多个微细流路(11)的热交换器(10)的制造方法，包括：把多个薄板构件(1a～1d)形成为预定的形状的工序，和叠层多个薄板构件(1a～1d)、使之扩散接合的工序。

Description

热交换器、其制造方法、液冷***、光源装置、投影机、 电子器件单元及电子设备

技术领域

本发明涉及具有多个微细流路的热交换器及热交换器的制造方法等。

背景技术

投影机，近年来，谋求小型化、高辉度化、长寿命化、廉价化等。例如，关于小型化，液晶面板(光调制元件)尺寸从对角线为1.3英寸成为0.5英寸左右，正在成为面积比小于1/6的小型化。

作为投影机的光源，通过用作为固体光源的发光二极管(LED：LightEmitting Diode)或激光二极管(LD：Laser Diode)，谋求小型化。LED光源等包括电源是小型的，能够瞬时点亮/熄灭，色再现性宽而长寿命等，作为投影机用光源有优点。此外，因为不含水银等有害物质，故从环境保护上来看也是好的。

可是，因为随着LED光源等的高辉度化，来自LED光源的发热增大而发光效率降低，故有必要采取发热对策。一般所采用的通过风扇进行的强制空冷方式中冷却效率不充分、风扇的噪声成问题。

因此，有用具有液体流通的多个流路的热交换器强制冷却LED光源等的方法。作为这种热交换器，如专利文献1中所示，提出了叠层多个薄板，通过焊接，形成多个流路的方法。

专利文献1：  特开2005-166855号公报

但是，在上述技术中，存在着用于薄板的接合的焊料流入到流路，致使堵塞流路的问题。此外，由于薄板间夹着焊料，所以存在着薄板的叠层方向的热传导率大幅度地降低这样的问题。进而，由于夹着与薄板不同的金属，所以电解腐蚀的发生成为问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作成的，目的在于提供一种在叠层薄板而形成多个微细流路时，可以良好地接合各薄板的热交换器的制造方法等。

在根据本发明的热交换器、热交换器的制造方法、液冷***、光源装置、投影机、电子器件单元、电子设备中，为了解决上述问题采用以下的手段。

第1发明，是具有多个微细流路的热交换器的制造方法，其中包括把多个薄板构件形成为预定的形状的工序，和叠层前述多个薄板构件、使之扩散接合的工序。

根据本发明，则由于在各薄板构件之间不夹着不同的金属，所以可以良好地进行各薄板构件的接合。此外，可以可靠地避免微细的流路被其他金属堵塞、发生电解腐蚀、发生向薄板的叠层方向的热传导率的降低等不佳状况。

此外，前述扩散接合工序包括：交互地配置形成有构成前述微细流路的空隙的多个第1薄板构件和构成前述微细流路彼此之间的分隔壁的多个第2薄板构件，并且在前述第1薄板构件与前述第2薄板构件的叠层方向的两端或一端，配置形成有连通于前述微细流路的贯通孔与连接于该贯通孔的液体输送管的第3薄板构件的工序，和在前述第3薄板构件的除了至少前述液体输送管的区域，按与前述第1薄板构件和前述第2薄板构件的叠层方向大致平行的方向施加压力的工序，所以即使是在施加压力的面形成液体输送管的场合，也可以通过避开此一液体输送管而施加压力，对多个薄板构件附加大致均等的压力，可以实现良好的扩散接合。

此外，由于其中包括把通过扩散接合而成为一体的前述多个薄板构件切断成多个、单片化成多个热交换器的工序，所以可以大致同时地效率高地制造多个热交换器，因此可以实现廉价的热交换器。

第2发明是具有多个微细流路的热交换器，其中包括，形成有构成前述微细流路的空隙的多个第1薄板构件，和构成前述微细流路彼此之间的分隔壁的多个第2薄板构件，前述多个第1薄板构件与前述多个第2薄板构件交互地扩散接合。

根据本发明，则由于在各薄板构件之间不夹着不同的金属，所以各薄板构件的接合良好地进行，借此，可以可靠地避免微细的流路被其他金属堵塞，发生电解腐蚀、发生向薄板的叠层方向的热传导率的降低等不佳状况。

此外，由于在前述第1薄板构件与前述第2薄板构件的叠层方向的两端或一端，具有形成有连通于前述微细流路的贯通孔的第3薄板构件，所以可以同时地形成液体的引入口和出水口。

此外，由于在前述贯通孔的端面形成能够连接液体输送管的管接合部，所以能够容易地安装液体的引入管和出口管。

第3发明是具有与发热部件热接触的吸热器，对前述吸热器供给液体的泵，和使从前述吸热器所排出的液体散热的散热器的液冷***，其中作为前述吸热器，采用通过第1发明的方法所制造的热交换器，或者采用第2发明的热交换器。

根据本发明，则可以实现即使与发热部件的接触面积小，也有高的热交换效率的液冷***。

第4发明是包括通过供给电流而发光及发热的固体发光光源，和冷却该固体发光光源的液冷部的光源装置，其中作为前述液冷部用第3发明的液冷***。

根据本发明，则由于可以有效地抑制固体发光光源的发热，所以可以实现高辉度的光源装置。

第5发明，投影机具有第4发明的光源装置。根据本发明，则可以实现小型且高辉度的投影机。

第6发明是包括通过供给电流而发热的电子器件，和冷却该电子器件的液冷部的电子器件单元，其中作为前述液冷部，用第3发明的液冷***。

根据本发明，则由于可以有效地抑制电子器件发热，所以可以实现处理能力高的电子器件单元。

第7发明，电子设备具有第6发明的电子器件单元。根据本发明，则可以实现小型且处理能力高的电子设备。

附图说明

图1是表示热交换器的概略构成的图。

图2是表示叠层板的图。

图3是表示热交换器的内部结构的变形例的剖视图。

图4是表示叠层板的变形例的图。

图5是表示扩散接合之际的向叠层板的压力附加方法的图。

图6是表示大致同时地制造多个热交换器的方法的图。

图7是表示液冷***的概略构成的图。

图8是表示光源装置的概略构成的俯视图。

图9是光源装置的剖视图。

图10是表示投影机的概略构成的示意图。

图11是表示设置于投影机的液冷***的管道构成的图。

图12是表示信息处理装置的概略构成的图。

标号说明

1a…叠层板(第2薄板构件)，1b…叠层板(第1薄板构件)，1c…叠层板(第3薄板构件)，1d…叠层板(薄板构件)，2…引入管(液体输送管)，3…出口管(液体输送管)，10…热交换器，11…流路，12…分隔壁，15…槽部，20…液冷***，22…液体输送管，24…泵，26…散热器，100…光源装置，120…LED芯片，500…投影机，512、513、514…光源装置，700…电子器件单元，702…CPU，C…水(液体)，H…发热体

具体实施方式

下面，参照附图就本发明的热交换器，热交换器的制造方法，液冷***，光源装置，投影机，电子器件单元，电子设备的实施形态进行说明。

〔热交换器〕

图1是表示热交换器的概略构成的图，图1(a)是透视图，图1(b)是纵剖视图，图1(c)是横剖视图。

热交换器10是通过叠层多个像铜或铝那样热传导性高的金属的薄板(叠层板1a、1b等)而形成的板状部件，在其内部有多个能够流通水W等液体的微细的流路11。

如图1(a)中所示，在热交换器10的侧面，连接着用来把水W引入到内部的引入管2，和用来排出引入到内部的水W的出口管3。此外，热交换器10的主面为了与发热体H接触而平坦地形成。

再者以正交于与发热体H接触的主面的方向(热交换器10的厚度方向)为Z方向，以流路11内的水W的流动方向为X方向。

如图1(b)中所示，在热交换器10的内部，形成多个微细的流路11。此一流路11，为了加大与水W的接触面积，流路11的剖面形状的纵横比(高宽比)形成得很大。具体地说，如图1(c)中所示，形成为各流路11的高度为2～3mm，宽度为50～100μm左右的大致矩形。

通过这种构成，从引入管3引入到热交换器10的内部的水W分流到多个微细的流路11，然后，从出口管3排出到外部。水W的流量，例如，为3cc/秒左右。

图2是表示叠层板的图。

如上所述，热交换器10叠层像铜或铝这样热传导性高的叠层板1a、1b等而形成。叠层板1a、1b等通过冲压加工或蚀刻加工，形成为预定的形状，叠层这些叠层板1a、1b，通过加压加热而使之扩散接合，形成热交换器10。

叠层板1a(第2薄板构件)是用来构成对在热交换器10的内部所形成的多个流路11彼此进行分隔的分隔壁12的薄板构件。叠层板1a，如图2(a)中所示，长方形的中央部分是实心的，在较长方向的两端侧形成贯穿孔部31、32。中央的实心部分构成分隔壁12。另一方面，贯穿孔部31、32构成：在热交换器10的内部所形成的流路中是一部分的，在多个微细的流路11的上游侧和下游侧所形成的空隙部分13、14(参照图1(b))。

再者，空隙部分13、14是为了使水W大致均一地在多个流路11的各个流动而设置的空间。此外，虽然在图2中，贯穿孔部31形成为矩形，但是也可以形成为圆形等。

叠层板1b(第1薄板构件)是用来构成在热交换器10的内部所形成的多个流路11的薄板构件。叠层板1b，如图2(b)中所示，形成为长方形的框形，其内侧的贯穿孔部33的中央部分构成流路11，贯穿孔部33的较长方向的两端侧构成在流路11的上游侧和下游侧所形成的空隙部分13、14。

再者，叠层板1b的外形是与叠层板1a相同的，进而，叠层板1b的贯穿孔部33的一部分的形状形成为与叠层板1a的贯穿孔部31、32的一部分一致。

然后，如果加压、加热这些构件，则在接触部分处发生相互扩散，该二者接合。利用这个的接合法是扩散接合。此一接合不是瞬间地发生，而是一部分被接合后，接合部由接触端的尖锐部分处的表面张力扩大，非接合部(称为空隙(Void))缩小，不久它就消失，整个接触面被接合。

由于在接合时母材不成为液相，所以没有像用焊料的场合那样，因焊料流入到流路11，堵塞流路11的问题。此外，没有因焊料夹在叠层板1a、1b等之间，导致叠层方向的热传导率大幅度地降低的问题。进而，没有因夹着与叠层板1a、1b不同的金属发生电解腐蚀的问题。

这样一来，叠层叠层板1a、1b等，通过扩散接合而接合，可以良好地形成具有多个微细的剖面形状的流路11的热交换器10。

再者，也可以如图1(b)中所示，在配置于热交换器10的叠层方向的两端的叠层板1c(第3薄板构件)或叠层板1d，预先形成引入管2和出口管3。此一叠层板1c或叠层板1d也是，与叠层板1a、1b同时地扩散接合。

扩散接合，一般通过对叠层配置了的叠层板1a～1d施加与其叠层方向大致平行的方向的压缩力，进而加热到500～800℃左右，而进行。而且，这种接合在减压(真空中)进行。是为了防止叠层板1a～1d等的腐蚀。

图3是表示热交换器的内部结构的变形例的剖视图，图4是表示叠层板的变形例的图。

如图3中所示，也可以形成从热交换器10的引入管2和出口管3连通到中央部分的流路11附近的引入流路16、17，以便水W容易向多个流路11当中的中央部分的流路11流动。在此一场合，与图1的场合相比窄些地形成空隙部分13、14。此外，引入流路16、17由叠层板1a、1b来构成。

也就是说，在叠层板1a、1b当中的，从中央部分的流路11附近配置于引入管2和出口管3侧的叠层板(叠层板1a₁、1a₂、1b₁、1b₂)，进一步形成用来构成引入流路16、17的贯穿孔部36等。

具体地说，如图4中所示，在叠层板1a₁、1b₁，进一步形成构成引入流路16、17当中的、连接于引入管2和出口管3的部位(在Y方向上连通的部分)的贯穿孔部36、37。在叠层板1a₂、1b₂，进一步形成构成连接于空隙部分13、14的部位(在X方向上连通的部分)的贯穿孔部19。

此外，在图3中，在叠层板1c或叠层板1d，也可以预先形成用来连接引入管2和出口管3的管接合孔4、5。

再者，虽然在本实施形态中，就在Y方向上叠层叠层板1a、1b等的场合进行了说明，但是也可以在X方向上使之叠层而形成。

图5是表示扩散接合之际的对叠层板的压力附加方法的图。

在扩散接合叠层板1a～1d的场合，在叠层了叠层板1a～1d后，有必要在大致平行于其叠层方向的方向上施加压力。但是，由于在叠层板1c预先形成了引入管2和出口管3，所以有必要在避开此一引入管2和出口管3的区域施加压力。

具体地说，如图5(a)中所示，叠层叠层板1a～1d，使叠层板1d贴紧于底板B地将其载置。然后，如图5(b)中所示，对叠层板1c的除了引入管2和出口管3的区域R施加压力P。

借此，由于对构成热交换器10的叠层板1a～1d，施加朝叠层方向的大致均一的压力，所以这些叠层板1a～1d良好地接合。

图6是表示大致同时地制造多个热交换器10的方法的图。

热交换器10的大小为几厘米见方左右的大小。因此，通过形成、叠层、扩散接合小的叠层板1a～1d，分别地制造热交换器10的方法不是高效的。

因此，以在X方向和Z方向(参照图1、图4)上多个连接的状态形成叠层板1a～1d的各个。然后，在Y方向上依次叠层像这样形成的叠层板1a～1d，进而进行扩散接合。借此，如图6(a)中所示，多个热交换器10以在X方向和Z方向上连接的状态被制造。

再者，在对叠层板1c施加压力P之际，如上所述，对除了引入管2和出口管3的区域R施加压力P。例如，用图6(b)中所示的夹具G，按压叠层板1c的区域R。

然后，用钢丝锯等切断多个热交换器10像这样连接成一体的整体，进行单片化。具体地说，沿着图6(a)中所示的虚线切断，借此可以得到多个热交换器10。

通过用这种制造方法，可以效率高地制造多个热交换器10，可以谋求热交换器10的低成本化。

〔液冷***〕

接下来，就具有上述热交换器10的液冷***20进行说明。

图7是表示液冷***20的概略构成的图。

液冷***20具有热交换器10，连接于热交换器10的引入管2和出口管3等的液体输送管22，设在引入管2侧的液体输送管22的泵24，以及设在出口管3侧的液体输送管22的散热器26。

通过这种构成，水W从泵24经由液体输送管22和引入管2供给到热交换器10的内部。热交换器10与发热体H接触，来自发热体H的热传递到在内部的流路11流通的水W。

因吸收发热体H的热而被加热的水W从出口管3经由液体输送管22引入到散热器26。然后，在散热器26中，水W的热散热到大气中。

根据液冷***20，则由于热交换器10是小型的，即使与发热体H的接触面积小，流路11的剖面形状的高宽比也大，所以热交换效率高。因而，可以有效地冷却发热体H。

〔光源装置〕

接下来，就具有上述液冷***20的光源装置100进行说明。

图8是表示光源装置100的概略构成的俯视图，图9是光源装置100的剖视图。

光源装置100具有基台110，LED芯片120(固体发光光源)，树脂框130，和罩140而构成。

基台110是载置LED芯片120的，相对上述液冷***20贴紧地连接。

LED芯片120通过供给电流而发光及发热，在由硅等所形成且形成有用来把电力供给到LED芯片120的布线的次载具(submount)上倒装芯片安装，此一次载具每一个由热传导性的粘接剂(例如，银糊剂)安装于基台110上。

此外，在第1基台110的上面，配置着反射器114，进而包围该反射器114地配置着树脂框130。而且，被树脂框130的上部支持地配置着罩140，在由罩140与树脂框130所形成的空间内，填充着硅油等。

如图8和图9中所示，在树脂框130上嵌入模压外部导线(outer lead)131、132，此一外部导线131、132的一端与配置于基台110上的柔性基板117、118连接，另一端通过金属丝122等与在次载具121上所形成的连接焊盘连接。而且，电力经由次载具121，柔性基板117、118，外部导线131、132和金属丝122供给到LED芯片120。

再者，在本实施形态中，在各外部导线131、132上各连接三根金属丝122，根据供给到LED芯片120的电力量可以变更金属丝122的根数。

在像这样所构成的光源装置100中，如果电流供给到LED芯片120，则从LED芯片120射出光，此一所射出的光经由罩140从光源装置100射出。然后，从LED芯片120向侧方所射出的光由反射器114反射到罩140方向，然后，经由罩140从光源装置100射出。

而且，在光源装置100中，因为上述液冷***20(热交换器10)相对基台110贴紧地连接着，故通过使水W在热交换器10的流路11中流动，能有效地冷却LED芯片120，能防止LED芯片120的热引起的破损。因而，成为高辉度且可靠性好的光源装置100。

〔投影机〕

接下来，就具有上述光源装置100的投影机500进行说明。

图10是表示投影机500的概略构成的示意图。图11是表示设在投影机500中的液冷***的管道构成的图。

投影机500具有光源装置512、513、514，液晶光阀522、523、524，十字分色棱镜525，以及投影透镜526。

三个光源装置512、513、514由上述光源装置100来构成。在各光源装置512、513、514中分别采用发光为红(R)、绿(G)、蓝(B)的LED芯片。再者，作为用来使光源光的照度分布均一的均一照明***，在各光源装置的后方可以配置着棒状透镜或蝇眼透镜。

来自红色光源装置512的光束，透射重叠透镜535R被反射镜517反射，入射于红色光用液晶光阀522。此外，来自绿色光源装置513的光束，透射重叠透镜535G入射于绿色光用液晶光阀523。

此外，来自蓝色光源装置514的光束，透射重叠透镜535B被反射镜516反射，入射于蓝色光用液晶光阀524。

再者，在作为均一照明***用蝇眼透镜的场合，来自各光源的光束经由重叠透镜在液晶光阀的显示区域重叠，液晶光阀均一地被照明。

此外，在各液晶光阀522、523、524的入射侧和出射侧，配置着偏振板(未图示)。而且，仅来自各光源装置512、513、514的光束当中的预定方向的直线偏振光透射入射侧偏振板，入射于各液晶光阀522、523、524。

另外，也可以在入射侧偏振板的前方设置偏振变换单元(未图示)。此时，能使被入射侧偏振板所反射的光束再循环、入射于各液晶光阀，能使光的利用效率提高。

由各液晶光阀522、523、524所调制的三种色光入射于十字分色棱镜525。此一棱镜粘贴四个直角棱镜而形成，在其内面上十字形地配置反射红色光的电介质多层膜与反射蓝色光的电介质多层膜。三种色光由这些电介质多层膜合成，形成显示彩色图像的光。

然后，所合成的光由作为投影光学***的投影透镜526投影于投影屏幕527上，显示放大的图像。

由于上述本实施形态的光源装置512、513、514具有冷却LED芯片的液冷***20，所以可以实现高辉度化并且能廉价地制造。因而，可以廉价地提供显示特性优良的投影机500。

再者，作为光源装置512、513、514中的液冷***20的管道构成，也可以是图11(a)中所示的串联管道型，与图11(b)中所示的并联管道型的某一种。

此外，虽然作为固体发光光源采用LED芯片，但是作为固体发光光源也能采用半导体激光器等。进而，虽然在上述投影机中作为光调制机构采用液晶光阀，但是作为光调制机构也能采用微镜阵列器件等。

〔电子器件单元，电子设备〕

接下来，就具有上述液冷***20的电子器件单元700和信息处理装置800进行说明。

图12是表示个人计算机等信息处理装置800之一例的示意图。

信息处理装置(电子设备)800具有键盘等输入部802，信息处理装置主体(壳体)804，和显示部806等。

而且，在信息处理装置主体804的内部设有由CPU(中央运算处理装置)702和对其进行液冷的液冷***20构成的电子器件单元700。再者作为运用于电子器件单元的液冷***20的泵，优选采用微型泵。

CPU，其驱动时的发热由液冷***20吸收，被抑制到一定温度以下。借此，可以发挥高的处理能力。因而，可以实现具有高度的运算能力的信息处理装置800。

再者，作为具有电子器件单元700的电子设备不限于信息处理装置800。只要是具有应该冷却到一定温度以下的发热体H的电子设备就可以了。

虽然以上，参照附图就根据本发明的热交换器、液冷***、光源装置、投影机、电子器件单元、电子设备的最佳实施形态进行了说明，但是本发明当然不限定于上述实施形态。上述实施形态所示的各构成部件的各种形状、组合等只是一例，在不脱离本发明的精神的范围内基于设计要求等能进行种种的变更。

例如，作为供给到热交换器的内部(流路)的液体，不限于水。只要是适合于冷却介质的液体就可以了。

Claims (11)

1.一种热交换器的制造方法，该热交换器具有多个微细流路，该制造方法的特征在于，包括：

把多个薄板构件形成为预定的形状的工序，和

叠层前述多个薄板构件、使其扩散接合的工序。

2.如权利要求1所述的热交换器的制造方法，其特征在于，前述扩散接合工序包括：

交互地配置形成有构成前述微细流路的空隙的多个第1薄板构件和构成前述微细流路彼此之间的分隔壁的多个第2薄板构件，并且在前述第1薄板构件与前述第2薄板构件的叠层方向的两端或一端，配置形成有连通于前述微细流路的贯通孔和连接于该贯通孔的液体输送管的第3薄板构件的工序，和

对前述第3薄板构件的除了至少前述液体输送管的区域，按与前述第1薄板构件和前述第2薄板构件的叠层方向大致平行的方向，施加压力的工序。

3.如权利要求1或2所述的热交换器的制造方法，其特征在于，包括：把通过扩散接合而成为一体的前述多个薄板构件切断成多个、使其单片化为多个热交换器的工序。

4.一种热交换器，其具有多个微细流路，其特征在于，具有：

形成有构成前述微细流路的空隙的多个第1薄板构件，和

构成前述微细流路彼此之间的分隔壁的多个第2薄板构件，

前述多个第1薄板构件与前述多个第2薄板构件交互地扩散接合。

5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，在前述第1薄板构件与前述第2薄板构件的叠层方向的两端或一端，具有形成有连通于前述微细流路的贯通孔的第3薄板构件。

6.如权利要求5所述的热交换器，其特征在于，在前述贯通孔的端面形成有能够连接液体输送管的管接合部。

7.一种液冷***，其具有：

与发热部件热接触的吸热器，

对前述吸热器供给液体的泵，和

使从前述吸热器所排出的液体散热的散热器，

其特征在于，

作为前述吸热器，采用通过权利要求1至3中的任何一项所述的方法所制造的热交换器，或者采用权利要求4至6中的任何一项所述的热交换器。

8.一种光源装置，其具有：通过供给电流而发光及发热的固体发光光源，和冷却该固体发光光源的液冷部，其特征在于，作为前述液冷部采用权利要求7所述的液冷***。

9.一种投影机，其特征在于，具有权利要求8所述的光源装置。

10.一种电子器件单元，其具有：通过供给电流而发热的电子器件，和冷却该电子器件的液冷部，其特征在于，作为前述液冷部，采用权利要求7所述的液冷***。

11.一种电子设备，其特征在于，具有权利要求10所述的电子器件单元。

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