专利名称：流路构件、使用该流路构件的热交换器、以及电子部件装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及流路构件、使用该流路构件的热交换器及电子部件装置。
背景技术：
近年来，伴随着搭载于电子部件的半导体元件的高集成化、高速化,来自半导体元件的发热量增大，进而电子部件在高温的环境下使用，从而冷却电子部件的必要性变高。专利文献I所公开的流路构件是对被层叠的多个薄板烧成而形成的电路基板，在内部形成有用于通过制冷剂的大致圆形截面的制冷剂用流路。
现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平7-142822号公报发明要解决的问题然而，当制作专利文献I所记载的流路构件时，通过使用金属模具将多个陶瓷生片(ceramic green sheet)冲裁成所希望的形状,并在层叠、加压而接合之后进行烧成,虽然得到中空的流路构件，但关于下述内容并没有任何记载和启示为了增大流路与流体之间的接触面积，在用于构成流路的一部分的盖体部与侧壁部的接合部形成与流路相连的间隙。
发明内容
本发明为了解决上述课题而提出，其目的在于提供一种增大流路的体积并提高热交换效率的流路构件、使用该流路构件的热交换器及电子部件装置。用于解决问题的手段本发明的流路构件的特征在于，所述流路构件由盖体部、侧壁部、底板部构成，在内部具有供流体流通的流路，并且在所述盖体部与所述侧壁部之间具有与所述流路相连的间隙。另外，本发明的热交换器的特征在于，所述热交换器通过在所述流路构件的所述盖体部设置金属板而形成。另外，本发明的电子部件装置的特征在于，所述电子部件装置通过在所述金属板上搭载电子部件而形成。发明效果根据本发明的流路构件，由于所述流路构件由盖体部、侧壁部、底板部构成，且在内部具有供流体流通的流路，并且在所述盖体部与所述侧壁部之间具有与所述流路相连的间隙，因此当在这种流路构件的盖体部一侧搭载热交换对象物而使用时，通过在盖体部与侧壁部之间具有与流路相连的间隙，用于供流体流通的流路的体积变大，从而能够提高与盖体部之间的热交换效率。另外，根据本发明的热交换器，由于所述热交换器通过在本发明的流路构件的盖体部的外表面设置用于搭载热交换对象物的金属板而形成，因此能够提供热交换效率高的热交换器。另外，根据本发明的电子部件装置，由于所述电子部件装置通过在本发明的热交换器搭载电子部件而形成，因此能够提供热交换效率高的电子部件装置。
图I示出本实施方式的流路构件的一例，(a)是示出与流路的长度方向垂直的截面的立体图，(b)是由(a)的虚线包围的圆内的局部放大图。图2示出本实施方式的流路构件的另一例，(a)是示出与流路的长度方向垂直的截面的立体图，(b)是由(a)的虚线包围的圆内的局部放大图。图3是示出本实施方式的流路构件的间隙的一例的剖视图，(a)为矩形状，(b)为梯形状，(C)是示出间隙面随着朝向侧壁部一侧延伸的方向而上下开口的方向的高度变低 这种形状的图。图4是示出在本实施方式的流路构件的盖体部的外表面设置有金属板的热交换器的一例的立体图。图5是示出在本实施方式的热交换器承载有电子部件的电子部件装置的一例的立体图。图6示出在用于构成本实施方式的流路构件的侧壁部的陶瓷生片上加工成为流路的贯通孔的方法的例子，(a)是使用金属模具时的剖面示意图，(b)是使用激光时的剖面示意图，(C)以及(d)是使用各加工方法时的与陶瓷生片的剖面垂直的面的局部剖视图。图7示出本实施方式的流路构件，(a)是侧视图，(b)是剖视图。
具体实施例方式以下，对本发明的流路构件的实施方式的例子进行说明。图I示出本实施方式的流路构件的一例，(a)是示出与流路的长度方向垂直的截面的立体图，(b)是由(a)的虚线包围的圆内的局部放大图。如图1(a)以及(b)所示，本实施方式的流路构件I包括盖体部la、侧壁部lc、以及底板部lb，在其内部具备供用于冷却电子部件的气体或液体等流体流通的流路3，在盖体部Ia与侧壁部Ic之间具有与流路3相连的间隙4。根据本实施方式的流路构件1，该流路构件I包括盖体部la、侧壁部lc、以及底板部lb，在内部具有供流体流通的流路3，并且在盖体部Ia与侧壁部Ic之间具有与流路3相连的间隙4，上述结构尤为重要。根据本实施方式的流路构件1，由于用于形成在内部供流体流通的流路3的盖体部Ia与侧壁部Ic之间具有与流路3相连的间隙4，因此与不具有间隙4的情况相比，流路的体积变大，当在流路构件I的盖体部Ia侧搭载热交换对象物而使用时，能够提高盖体部Ia与流体之间的热交换效率。并且，在流路构件I的制造工序中，当单独制作成为盖体部Ia与侧壁部Ic的板状体时，虽然需要预先在板状体上形成成为流路3的贯通孔，但在制作贯通孔的情况下，容易在该贯通孔的端面产生不少毛刺。在本实施方式的流路构件I中，通过在盖体部Ia与侧壁部Ic之间具有与流路3相连的间隙4，将盖体部la、侧壁部lc、以及底板部Ib层叠、加压而进行接合、烧制，由此制作具有供流体流通的流路的流路构件1，毛刺If收纳于间隙4并夹入接合部Id的可能性变小，从而能够减少接合不良的产生。其结果是，即使流体以高压力在流路构件I中流通，也能够抑制从流路3的内部产生破坏。图2示出本实施方式的流路构件的另一例，(a)是示出与流路的长度方向垂直的截面的立体图，(b)是由(a)的虚线包围的圆内的局部放大图。示出了图2(a)以及(b)所示的本实施方式的另一例的流路构件11的侧壁部Ic通过层叠多张在板状体形成有成为流路3的贯通孔的构件而成。而且，在盖体部Ia与侧壁部Ic之间(接合部Id)具有与流路3相连的间隙4，并且还在侧壁部Ic的各板状体之间(接合部Id)具有与流路3相连的间隙4。在上述流路构件11中，例如，作为药液的热交换器而以耐药品性优良的方式形成时，优选盖体部la、侧壁部Ic以及底板部Ib分别由陶瓷制作，在利用陶瓷制作各构件时，例如，能够通过对层叠未烧制的陶瓷生片而成的层叠体进行烧制来制作。 而且，当在内部形成供流体流通的流路3时，例如，预先在成为侧壁部Ic的未烧制的陶瓷生片的板状体上形成成为任意的流路3的贯通孔即可。此外，在层叠多个生片而制作侧壁部的情况下，设置与各自板状体对应的贯通孔。而且，当在这种未烧制的状态下的陶瓷生片上形成贯通孔时，准备用于将该贯通孔的上下堵塞的陶瓷生片，在层叠、加压上述陶瓷生片之后进行烧制，由此能够形成流路构件11。然而，当制作成为侧壁部Ic的板状体时，不可避免地在贯通孔的端面产生毛刺，当层叠、加压上述陶瓷生片时，在贯通孔的端面产生的毛刺夹入陶瓷生片的接合部，即使对层叠的陶瓷生片加压，加压力也会集中于夹入接合部的毛刺，容易因产生加压不均匀而导致接合不良。在本实施方式的流路构件11中，通过在与流路3相连的接合部Id具有间隙4，在侧壁部Ic的端面Ig产生的毛刺If夹入接合部Id的可能性变小，从而将接合产生不良的情况抑制得较低，由于流体在流路3流通时接合不良的情况少，因此能够抑制裂缝、流路3破坏问题的产生。此外，上述实施方式中，虽然以流路构件I的材质为陶瓷的例子进行了说明，但即使盖体部Ia为陶瓷而侧壁部Ic为铝或铜系等金属等其他材料，也能够得到相同的效果。图3是示出本实施方式的流路构件的间隙的一例的剖视图，(a)为矩形状，(b)为梯形状，(C)是示出间隙随着朝向侧壁部一侧延伸的方向而上下开口的方向上的高度变低这种形状的图。当以与流体流通的方向正交的方式剖视时，对于图3(a)以及(b)所示的流路构件13、14而言，在盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id分别具有与流路3相连的接合部Id的纵深方向的距离为4a(以下，仅称纵深4a)、在上下开口的方向的最大高度为4b (以下，仅称最大高度4b)的矩形状、梯形状的间隙4。这样，当间隙4的形状分别为矩形状或者梯形状时，在用于构成流路3的贯通孔的制作工序中，当在陶瓷生片上形成成为流路3的贯通孔时，即使在贯通孔的端面上产生毛刺，在层叠加压上述陶瓷生片并以规定的温度烧制而得到的流路构件中，在侧壁部Ic的接合部Id具有在流路3侧开口的间隙4，由于间隙4是具有恒定的纵深4a、最大高度4b的矩形状或者梯形状，因此毛刺至少能够收纳于该间隙4之中并夹入接合部Id。由此，即使在由多张板状体层叠成盖体部la、侧壁部lc、以及侧壁部Ic的情况下，也能够抑制接合不良、裂缝、以及流路破坏的产生。另外，当以与流体流通的方向正交的方式剖视时，图3(c)所示的流路构件15具有如下的间隙4 :S卩，在盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id、以及将层叠多张板状体而成的侧壁部Ic与流路3相连的接合部Id具有间隙4，该间隙4随着朝向侧壁部Ic侧延伸的方向而上下开口的方向上的高度变低(以下，称作三角形状。)。这样，当间隙4的截面形状为三角形状时，在用于构成流路3的贯通孔的制作工序中，具有如下的方法利用例如金属模具在陶瓷生片上形成成为流路3的贯通孔，当向陶瓷生片冲切贯通孔时，倒角的位置由突出设置的冲压机挤压形成。根据该方法，倒角的部分的体积量被压入与倒角最近的部位，陶瓷生片的密度提高，其一部进入金属模具的冲压机与阴模之间的间隙，并容易在贯通孔的端面显示为毛刺。然而，与矩形状、梯形状的倒角相比，由于三角形状的按压体积小，因此在贯通孔的端面产生的毛刺必然容易变小，即使层叠加压上述陶瓷生片而接合，也能够减少毛刺If夹入接合部Id的情况，从而能够抑制盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合不良、裂缝、以及流路破坏的产生。另外，由于间隙4为三角形状，因此流体与流路构件I的接触面积变大，从而实现热交换效率的提高。并且，在此，间隙4的三角形状也可以是包含楔形、钩状之类的·形状的大致三角形状。另外，当以与流体流通的方向正交的方式剖视时，本实施方式的流路构件的间隙优选为当将朝侧壁部一侧延伸的方向的纵深设为a、将在上下开口的方向上的最大高度设为b时,满足a > b的关系。对于图I (b)、图2 (b)及图3 (a)、(b)所示的各流路构件而言，虽然在盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id的流路3侧的端面Ig具有与流路3相连的纵深为4a、最大高度为4b的间隙4，但在用于构成流路3的贯通孔的制作工序中，当对陶瓷生片的贯通孔的端面进行倒角时，当增大流路构件I中的间隙4的最大高度4b时，在端面Ic产生的毛刺If的高度也呈变大的趋势。例如，当通过利用金属模具加工在陶瓷生片上冲切贯通孔而增大间隙的高度时，倒角的部分的体积量高的密度容易向陶瓷生片的端面附近集中，陶瓷生片的一部分咬入金属模具的冲压机与阴模之间的间隙，产生的毛刺的高度也变高。由此，由于层叠陶瓷生片时毛刺If夹入接合部Id的可能性变高，因此当将间隙4的纵深4a设为a、将在上下开口的方向的最大闻度4b设为b时,优选满足a > b的关系。由此，毛刺If即使产生也收纳于该间隙4之中，从而减少夹入接合部Id的情况，能够抑制接合不良、裂缝、以及流路3破坏的产生。另外，由于间隙4的纵深4a比最大高度4b大，进入间隙4的流体容易滞留(通过沿面流动而在间隙4内产生涡流)，从而能够提高流体与流路构件I之间的热交换效率。另外，本实施方式的流路构件优选为间隙的纵深在O. 03mm以上且O. 08mm以下。当流路构件I的间隙4的纵深4a在O. 03mm以上时,能够进一步减小在用于构成流路3的贯通孔的制作工序中产生的端面Ig的毛刺If到达并进入接合部Id的可能性，从而能够进一步减少接合不良的产生。另外，由于纵深4a较长地形成，由此能够增大流路3的表面积，从而提高流体与流路构件I之间的热交换效率。并且，当间隙4的纵深4a在O. 08m以下时，在用于构成流路3的贯通孔的制作工序中，当对形成有成为流路3的贯通孔的多张陶瓷生片层叠加压时，因加压力充分地传递到接合部Id而能够抑制接合不良的产生。而且，即使以高压向烧制而得到的流路构件I供给流体，也能够抑制以间隙4为起点产生裂缝而造成产生流路3破坏的情况。这样，对于本实施方式的流路构件I而言，盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id的剥离、裂缝的产生较少，即使在以高压力使流体流通的情况下也能够抑制从流路3的内部产生破坏。另外，由于热交换效率高，因此本实施方式的流路构件I能够用作半导体装置和半导体制造装置的冷却用流路构件、重复进行加热和加温的这种半导体制造装置的热交换用流路构件、以及药液的热交换器和打印机等的墨水流路构件。图4是示出在本实施方式的流路构件的盖体部的外表面设置有金属板的热交换器的一例的立体图。图4所示的本实施方式的热交换器20设置为如下方式，即，在内部具有供流体流通的流路3的本实施方式的流路构件I的盖体部Ia的外表面接合有金属板5。这样，当在 盖体部Ia的外表面接合有金属板5时，通过在金属板5上搭载热交换对象物，从而使与流体间的热交换变得容易。图5是示出在本实施方式的热交换器20的金属板5上搭载有电子部件6的电子部件装置30的一例的立体图，通过在流路构件I的流路中流通成为制冷剂的流体，能够有效地冷却电子部件6，从而能够提供流路破坏产生少且热交换效率高的电子部件装置30。作为电子部件装置30，对于在PCU等的半导体模块、高输出LED前照灯的半导体装置、直流高电压电源装置及切换装置等在工作时产生高热量的装置是有用的。以下，对本实施方式的流路构件I的制造方法的一例进行说明。虽然流路构件I能够由铝、铜系等金属或陶瓷材料制作，例如，若要使耐药品性优良而利用陶瓷材料制作的情况下，可以使用氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅以及氮化铝或者它们的复合物作为陶瓷材料。其中，考虑绝缘性和材料成本等，尤其优选氧化铝。另外，如果考虑烧制成本，尤其优选含有氧化硅等且氧化铝含量为94 97质量％的材料，从而能够比较低的温度下进行烧结。以下，对利用氧化铝制作流路构件I的情况进行详细的说明。首先，准备平均颗粒直径为I. 4 I. 8 μ m左右的氧化铝(Al2O3)的粉末、氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)以及氧化镁(MgO)中的至少一种粉末，例如，将各粉末的混合比例以氧化铝为96. 4质量％、氧化硅为2. 3质量％、氧化钙为O. 3质量％以及氧化镁为I. O质量％这种方式进行秤量并混合而成的混合粉末、与由聚氧乙烯构成的粘合剂一并投入旋转碾磨机，并利用高纯度的氧化铝球进行混合。在此，粘合剂的添加量相对于混合粉末100质量％为4 8质量％左右。需要说明的是,如果粘合剂的添加量在相对于混合粉末100质量％为4 8质量％左右的范围内，则成形体的强度、可挠性良好，并且能够抑制在烧制时成形用粘合剂的脱脂不充分的不良状况。接着，在此添加相对于混合粉末100质量％为4 8质量％左右的聚乙烯醇、聚氧乙烯、丙烯酸树脂或丁缩醛树脂等粘合剂，并通过混合而得到糊状物。在此，如果粘合剂的添加量相对于混合粉末100质量％为4 8质量％左右，则成形体的强度、挠性良好，并且能够抑制烧制时成形用粘合剂的脱脂不充分的不良状况。接着，利用作为陶瓷的一般成形法的刮片法(doctor blade mothod)、粉末轧制成形法，使用该糊状物来形成陶瓷生片，接着通过用于形成为产品形状的金属模具进行冲切而制作陶瓷生片。层叠的各陶瓷生片为了减少烧制时的收缩差所导致的变形和翘曲以及裂缝的产生而优选使用相同批量的材料。图6示出在用于构成本实施方式的流路构件的侧壁部的陶瓷生片上加工成为流路的贯通孔的方法的例子，(a)是使用金属模具时的剖面示意图，(b)是使用激光时的剖面示意图，(C)及(d)是与使用各加工方法时的陶瓷生片的剖面垂直的面的局部剖视图。如图6(a)所示，通过利用金属模具21对陶瓷生片7冲切，能够在(C)所示那样冲切后的陶瓷生片7的端面7b’上形成矩形状的倒角7c，。特别是，通过在与陶瓷生片7抵接的上冲压机22a、与下冲压机21c之间的抵接面的两端设置凸部22c，并且一边利用凸部22c夹持陶瓷生片7 —边利用上下的冲压机22的嵌合进行冲切，由此在陶瓷生片7的端面7b’上形成矩形状的倒角7c，。并且，在将倒角7c’形成为梯形状、C面或者R面的情况下，以同样的方法且改变冲压机22的凸部22c的形状即可。并且，如果使用不具有下冲压机21c的
凸部22c的金属模具21，则仅能够在陶瓷生片7的端面7b，的上冲压机22a侧形成矩形状的倒角7c，。如图6(b)所示，通过对陶瓷生片进行激光加工，能够在(d)所示那样的陶瓷生片8的端面Sb’形成倒角Sc’。特别是，虽然是将激光26通过聚光透镜28照射到陶瓷生片7，但是，通过以点27成为陶瓷生片8的厚度的中央附近的方式进行调整，也能够使陶瓷生片8的端面Sb’的上下面均形成倒角Sc’。需要说明的是，在对陶瓷生片进行激光加工的情况下，激光光源使用CO2激光、YAG激光或者受激准分子激光等即可，例如，如果是CO2激光，则通过将激光26的振荡频率设为2000Hz左右、将脉冲效率设为70 80% (信号ON时间的比例)、将激光26在陶瓷生片8上的移动速度设为8 IOm/分，则能够实现形成所希望形状的切断加工。另外，在仅在陶瓷生片8的端面Sb’的上下面的单侧形成倒角Sc’的情况下，使激光26的点27的焦点与陶瓷生片8的上下面中的任一面的表面对合即可。将以上述方式制作的多个陶瓷生片7或8层叠成所希望的流路3’，在各陶瓷生片7或8的接合面涂敷与制作陶瓷生片时所使用的粘合剂相同的粘合剂作为密接液，在层叠完陶瓷生片7或8之后，经平板状的加压件而施加约O. 5MPa左右的加压，在此之后在约50 70°C的室温下干燥约10 15小时。接着，在例如众所周知的推进式、辊式的连续隧道炉中烧制成为流路构件I的层叠后的陶瓷生片。烧制温度根据各材质而有所不同，如果是氧化铝含量为94 97质量％的材料，在氧化气氛气中在最高温度约为1500 1650°C下进行烧制即可。特别是当将搭载有图5所示那样的产生高热的电子部件6的基板搭载于流路构件I的盖体部Ia时，为了形成流路而密封贯通孔的盖体部Ia的厚度优选如下方式即，为了提高热交换的效率而尽可能地形成得较薄，在氧化铝含量为94 97质量％的情况下，优选为O. 3 O. 5臟左右。由此，流路构件I得以制作，通过在该流路构件I上经由金属板而搭载LSI、LED等电子部件6，能够通过使气体或液体之类的制冷剂在流路构件I的流路流通而冷却电子部件6。另外，本实施方式的流路构件I不但能用于冷却用途，还能够用于温热用途等广泛的用途。
图7(a)所示的本实施方式的流路构件12的全长为L、高度为H、宽度为D，层叠一张厚度为tl的盖体部la、三张厚度为t2的侧壁部lc、以及一张厚度为t3的底板部lb，在内部形成有两个四边形状的流路3。而且，如图7(b)所示，在形成流路3的侧壁部Ic的端面Ig具有成为间隙4的倒角le，在盖体部Ia与侧壁部Ic的接合部Id以及侧壁部Ic与底板部Ib的接合部Id形成有在流路3侧开口的纵深为4a、最大高度为4b的间隙4。并且，从流路构件12的外侧到流路3的距离由B、G表示，流路3的宽度由C、F表示，邻接的流路3之间的距离由E表示。以下，虽然对本发明的实施例进行了具体说明，但本发明并不局限于实施例。实施例I准备氧化铝(Al2O3)的平均颗粒直径为I. 6 μ m左右的粉末、氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)以及氧化镁(MgO)的粉末。然后，将各粉末的混合比例以氧化铝为96. 4质量％、氧化硅为2. 3质量％、氧化钙 为O. 3质量％以及氧化镁为I. O质量％的方式进行秤量并混合而成的混合粉末，与由相对于混合粉末100质量％为6质量％的聚氧乙烯构成的粘合剂一并投入旋转碾磨机，并利用高纯度的氧化铝球进行混合。接着，在此添加相对于混合粉末100质量％为4质量％的丙烯酸树脂等的粘合剂，并且进行混合而得到糊状物。接着，利用众所周知的刮片法将得到的糊状物制作成片状的陶瓷生片，进而使用金属模具以在层叠该陶瓷生片时形成为产品形状的方式制作各陶瓷生片。在实施例中，制作与图7(a)所示的流路构件12为相同形状的试料。并且，制作试料以使得流路构件12的尺寸如下即，全长L为200mm，高度H为4. 5mm,宽度D为12mm，盖体部Ia的厚度tl为O. 5mm,其他侧壁部Ic及底板部Ib的厚度t2及t3为I. Omm,从图7 (b)所示的流路构件12的外侧到流路3的距离B及G为3mm，流路3的宽度C及F为2mm，邻接的流路3之间的距离E为2mm。另外，如表I所示，针对各试料而分别制作50个图7 (b)的间隙4的纵深4a不存在(实质上纵深4a在O. 005mm以下被认为不存在)且最大高度4b不存在(实质上最大高度4b在O. 005mm以下被认为不存在)的试料、以及间隙4的纵深4a为O. 08mm且最大高度4b为O. 06mm的试料。将其设为试料No. I及24。而且，为了确认流路构件12的热交换效率，利用铝材在一方的侧面上成形(以下，未图示)流体的供给口，并利用铝材在与该供给口对置的另一方的侧面上成形排出口，并对它们进行钎焊。另外，制作盖体部Ia由陶瓷构成、侧壁部Ic与底板部Ib由金属构成的流路构件12。各尺寸与试料No. I及24相同，盖体部Ia的陶瓷也与试料No. I及24相同。侧壁部Ic及底板部Ib的金属使用纯度为99. 7%的铝，将不具有间隙4的试料设为试料No. 101，将具有间隙4的试料设为试料No. 102。另外，作为构成试料No. I及24的流路构件12各个t2的贯通孔的制造方法，通过使用图6(a)所示的金属模具21成形陶瓷生片，从而以形成图7(b)所示的间隙4的方式在陶瓷生片的端面成形矩形状的倒角，由此制作成为上述流路构件12的外形尺寸的三张陶瓷生片O接着，对制作的陶瓷生片进行层叠加压，接合时的密接液使用与制作陶瓷生片时相同的粘合剂，作为(以下，未图示)密接液的粘合剂的涂敷方法，是使用400眼、厚度为O. 02mm的不锈钢制钢网，利用橡胶制的辊涂敷所层叠的各个陶瓷生片的整面。接着，层叠涂敷有上述密接液的五张陶瓷生片，利用平板以约O. 5MPa对层叠的陶瓷生片的上下进行夹持并加压。此时，为了在陶瓷生片的下端观察压力传递状态，夹入感压(Prescale)胶卷(富士胶片株式会社制型名=LLLW超低压O. 2 O. 6MPa用)(以下，未图示)，从而确认向层叠后的陶瓷生片的整面均衡加压的情况。此时，如果向陶瓷生片的整面施加均衡的压力，则流路图案以外的位置显示为红色，在流路图案以外的位置不显示颜色的情况下，进行再次加压、或在该时刻从试料中去除。
接着，利用推进机式隧道炉在最高温度为1600°C下烧制该产品形状的成形体即流路构件12，从而得到表I所示的试料No. I及24的间隙4为三角形状的流路构件。并且，流路构件12的一部分产品作为用于确认接合部的状态的试料，从而保管一部分未烧制的流路构件12。另外，在盖体部Ia为氧化铝陶瓷且侧壁部Ic与底板部Ib的金属为铝的试料No. 101及102的成形方法中，盖体部Ia利用与试料No. I及24相同的方法，预先准备烧制盖体部Ia的材料。然后，侧壁部Ic与底板部Ib利用众所周知的热挤压成形法而将侧壁部Ic与底板部Ib成形为一体。接着，通过利用钎焊而接合所得到的盖体部Ia与侧壁部Ic而制作流路构件12。此外，钎焊利用丝网印刷法来涂敷由Al-Si构成的硬钎料，在以约O. 15MPa加压的状态下以约590°C的温度进行热处理。接着，与试料No. I以及24同样地制作流体的供给口及排出口。对以上述方式得到的流路构件12的试料No. I及24进行超声波探伤试验。超声波探伤试验的目的在于，用于确认在形成烧制后的流路构件12的内部的流路3的盖体部Ia与侧壁部Ic间的接合部Id是否产生被认为接合不良的层间剥离。超声波探伤试验使用日立建机精密技术(Finetec)株式会社制的产品名为mi-scopehyper的设备，对于流路构件I的盖体部Ia与侧壁部Ic间的层叠的厚度t为4. 5mm的结构，使用频率50MHz的超声波探头(型名50P6F 15)对从上至下的第一、二层进行探伤，使用25MHz的超声波探头(产品名PT-3-25-17)对成为层叠的中间的第三层进行探伤，从而对流路构件的整面进行超声波探伤试验。然后，观察层叠的盖体部la、侧壁部lc、以及底板部Ib的第一、二层、第三层、以及第四、五层各自的超声波探伤试验的图像。在此，所采用的超声波探头根据陶瓷薄板的层叠厚度t而区分使用，在厚度t变厚的情况下，使用频率更低的超声波探头即可。在超声波探伤试验中，如果存在空洞则形成为白色图像，无空洞的地方形成为黑色图像。因此，如果在离开本来的流路图案的位置存在白色部分，则产生了接合不良所导致的层间剥离。超声波探伤试验的评价根据对各试料的间隙4的纵深4a与基于超声波探伤试验的间隙的纵深4a进行比较而实施评价，如果本来的间隙4的纵深4a与基于超声波探伤试验的图像的间隙4的纵深4a之差的最大值在±10%的范围内，则评价为合格，超过+10%的话则评价为不良。并且，纵深4a在O. 005mm以下的间隙实际上被认为不存在间隙4。而且，如果各50个试料的流路构件I的不良率为O %的话则评价为优良，如果不良率在2 %以下的话则评价为良，不良率超过2%的话评价为否。另外，为了弄清接合不良的原因，对于与各试料相同的未烧制的流路构件12及各50个试料的接合部ld，一边用手剥离一边利用放大镜(10倍)观察是否存在导致接合不良的原因。另外，由于在流路构件12的盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id具有与流路3相连的间隙4，从而确认对向承载热交换对象物的搭载面的热交换效率的影响程度。作为试验方法，在上述各试料的盖体部Ia的外表面安装加热器与热电偶。然后，以安装热电偶的位置的温度形成为50°C的方式进行加热。
接着，使用水温为18°C的水作为流体，以约O. 3MPa向流路构件12供给。这样一来，在经过30分钟之后测定盖体部Ia的外表面的表面温度，并确认在各试料中平均的温度变化量。表I示出得到的结果。[表 I]
^流路的盖体部与侧壁部间的
接合部的间隙接合不良
试料N材质 ——厂·—r—的发生率I格接合不良盖体部表面侧
I纵深最大高度的发生率评价的原目w温度变化量
有无形状
<mm) Cmm)__(%)____( )
I全部陶瓷无 ———B 否_
________三角形状 0,08 O. 06O 优良 -20
盖体部为陶瓷，
101侧壁部与底板部无一 —O 优良 -練
为银
盖体部为陶瓷
102恻螢部与底板部有三角形状O. OS O, 06O 优良 —
为铝
.....................................L_I_L—一一—丄―...................................L._她--L-_-.................................I........................I-■丨丨——丨··■■丨圆一■■■L------------—根据表I所示的结果得知，盖体部Ia与侧壁部Ic由陶瓷构成的试料No. I的接合不良的产生率为8%，评价为否。并且，在调查所保管的未烧制的试料时发现如下情况，即，在层叠后的陶瓷生片的接合部附着有在利用金属模具21成形陶瓷生片时产生的毛刺，因该毛刺导致不能充分地进行陶瓷生片的接合。另外，与试料No. I同样为陶瓷的试料No. 24的上述接合不良的产生率为0%，评价为优良。这是因为间隙4的纵深4a为O. 08mm且最大高度4b为O. 06mm,即使在端面Ig产生毛刺If，该毛刺If也不会进入到盖体部Ia与侧壁部Ic间的接合部ld，从而认为能够防止接合不良的产生。顺便说一下，虽然对未烧制的试料的接合部进行了确认，但是未能发现陶瓷生片的流路侧端面的毛刺卷入陶瓷生片的接合部而引起接合不良。
另外，对于利用钎焊将盖体部Ia由氧化铝陶瓷且侧壁部Ic及底板部Ib由铝一体成形的结构物接合后的试料101及102而言，无论盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id是否有与流路3相连的间隙4，都不产生接合不良。这是因为，试料No. I及24都由柔软的未加工的成形体进行层叠、加压、烧制而接合，因此，与成为流路3附近的加压力向成为侧壁部Ic的中间层的传递被毛刺的有无所严重左右的情况相比，由于试料No. 101及102将烧结体接合，因此若在端面等处存在毛刺，则能够利用研磨等除去，并且利用硬钎料的厚度等包括平坦度也能够吸收毛刺。另外，由于接合坚硬的烧结体，因此对加压力向流路附近的传递的影响也小。另外，关于流路构件12的加热、冷却的试验结果，在盖体部la、侧壁部lc、底板部Ib为陶瓷的试料中，在盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id不具有与流路3相连的间隙4的试料No. I的温度变化量为18°C，相对于此，具有间隙4的试料No. 24的温度变化量为20°C，从而知晓即使是微小的间隙4，也因具有间隙4而提高热交换效率。另外，同样地，在盖体部Ia为陶瓷且侧壁部Ic以及底板部Ib为金属的试料No. 101与102中，不具有间隙4的试料No. 101的温度变化量为26°C，相对于此，具有间隙4的试料No. 102为28°C，据此也可知晓因具有间隙4而提高热交换效率的情况。
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根据以上的结果得知，在流路构件12的盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id具有与流路3相连的间隙4，由此流路3与流体之间的热量的接触面积变大，与此相对，能够提高与盖体部Ia的外表面之间的热交换效率。另外，还可知晓如下情况，S卩，在层叠陶瓷生片而在内部形成流路的情况下，由于在盖体部Ia与侧壁部Ic之间的接合部Id具有与流路3相连的间隙4，且在该间隙4中吸收形成为陶瓷生片的流路3的贯通孔时产生的毛刺并不使毛刺夹入接合部ld，因此间隙4能够抑制接合不良的产生。在此，虽然流路构件的材质可以是陶瓷或金属的任一种，但在流路为弯弯曲曲的情况下，由于难以实现基于挤出成形、注射模塑成形、铸型或者冲压的一体成形，因此，一般而言通过对分别形成有成为流路的复杂的贯通孔的多个薄板进行层叠而制作。而且，在采用重复进行升温与冷却这种热交换器的情况下，如果盖体部、侧壁部、以及底板部为相同材料，则因热膨胀差导致的接合部剥离等的可能性小，因此在流路复杂且使用温度范围广的情况下，更优选层叠并烧制陶瓷生片而形成陶瓷流路构件。实施例2接着，确认在盖体部Ia与侧壁部Ic的接合部Id形成的与流路3相连的间隙4的形状、与接合不良之间的关系。试料使用与在实施例I所使用的氧化铝陶瓷相同的试料而成形，接合不良的评价方法也相同。此外，虽然试料No. I和14与实施例I相同，但试料No. 2 8的间隙4的形状为矩形状，试料No. 11 17的间隙4的形状为梯形形状，试料No. 21 27的间隙4的形状为三角形状。并且，制成与各试料的形状吻合的金属模具而进行成形，间隙4的纵深4a及最大高度4b如下表所示。表2示出得到的结果。[表2]
权利要求
1.一种流路构件，其特征在于， 所述流路构件由盖体部、侧壁部及底板部构成，在内部具有供流体流通的流路，并且在所述盖体部与所述侧壁部之间具有与所述流路相连的间隙。
2.根据权利要求I所述的流路构件，其特征在于， 所述侧壁部为具备多个板状体而形成的层叠体，该板状体具有用于形成所述流路的孔，在构成所述层叠体的板状体间具有与所述流路相连的间隙。
3.根据权利要求I或2所述的流路构件，其特征在于， 当与所述流体流通的方向正交地进行剖视时，所述间隙为矩形状或梯形状。
4.根据权利要求I或2所述的流路构件，其特征在于， 当与所述流体流通的方向正交地进行剖视时，所述间隙随着朝向所述侧壁部侧延伸的方向而上下开口的方向上的高度变低。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的流路构件，其特征在于， 当与所述流体流通的方向正交地进行剖视时，在所述间隙的朝向所述侧壁部侧延伸的方向上的纵深设为a、上下开口的方向的最大高度设为b时，满足a > b的关系。
6.根据权利要求5所述的流路构件，其特征在于， 所述纵深在O. 03mm以上且O. 08mm以下。
7.一种热交换器，其特征在于， 所述热交换器通过在权利要求I至6中任一项所述的流路构件的所述盖体部的外表面设置金属板而形成。
8.一种电子部件装置，其特征在于， 所述电子部件装置通过在权利要求7所述的热交换器的所述金属板上搭载电子部件而形成。
全文摘要
本发明提供一种流路构件，从而在层叠多个侧壁部而在内部具备流路的流路构件中能够较少地产生侧壁部的接合不良。本发明的流路构件(1)由盖体部(1a)、侧壁部(1c)、底板部(1b)构成，在内部具有供流体流通的流路(3)，并且在所述盖体部(1a)与所述侧壁部(1c)之间具有与所述流路(3)相连的间隙(4)。根据该流路构件(1)，通过在盖体部(1a)与侧壁部(1c)之间具有与流路(3)相连的间隙(4)，流路(3)与流体的接触面积变大，从而能够提高与盖体部(1a)之间的热交换效率。
文档编号H05K1/02GK102934528SQ20118002816
公开日2013年2月13日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者坪川健治, 藤尾和彦, 前田健次郎 申请人:京瓷株式会社