WO2011155562A1 - 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに電子部品装置 - Google Patents

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WO2011155562A1
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side wall
gap
path member
ceramic green
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PCT/JP2011/063250
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健治 坪川
和彦 藤尾
健次郎 前田
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a flow path member, a heat exchanger using the same, and an electronic component device.
  • the flow path member disclosed in Patent Document 1 is a circuit board formed by firing a plurality of laminated sheets, and has a substantially circular cross-section refrigerant flow path formed therein for passing a refrigerant. Yes.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and provides a flow path member in which the volume of the flow path is increased to improve heat exchange efficiency, a heat exchanger using the flow path member, and an electronic component device. It is for the purpose.
  • the flow path member of the present invention includes a lid body part, a side wall part, and a bottom plate part, and has a flow path through which a fluid flows, and is connected to the flow path between the lid body part and the side wall part. It is characterized by having a gap.
  • the heat exchanger of the present invention is characterized in that a metal plate is provided on the lid portion of the flow path member.
  • the electronic component device of the present invention is characterized in that an electronic component is mounted on the metal plate.
  • the flow path member is configured by the lid body part, the side wall part, and the bottom plate part, and has a flow path through which the fluid flows, and the flow path between the lid body part and the side wall part. Therefore, when a heat exchange object is mounted and used on the lid part side of such a flow path member, there is a gap connected to the flow path between the lid part and the side wall part. By being present, the volume of the flow path through which the fluid flows increases, and the efficiency of heat exchange with the lid portion can be increased.
  • a metal plate for mounting a heat exchange object is provided on the outer surface of the lid member of the flow path member of the present invention.
  • An exchange can be provided.
  • the electronic component device of the present invention since the electronic component is mounted on the heat exchanger of the present invention, an electronic component device with high heat exchange efficiency can be provided.
  • FIG. 1 An example of the flow path member of this embodiment is shown, (a) is a perspective view showing a cross section perpendicular to the length direction of the flow path, (b) is a partially enlarged view in a circle surrounded by a broken line in (a) FIG.
  • the other example of the flow path member of this embodiment is shown, (a) is a perspective view showing a cross section perpendicular to the length direction of the flow path, (b) is in a circle surrounded by a broken line of (a) It is a partial enlarged view.
  • FIG. 1 The example of the method for processing the through-hole used as a flow path in the ceramic green sheet for comprising the side wall part of the flow-path member of this embodiment is shown, (a) is a cross-sectional schematic diagram when using a metal mold
  • the flow-path member of this embodiment is shown, (a) is a side view, (b) is sectional drawing.
  • FIG. 1 shows an example of a flow path member of the present embodiment
  • (a) is a perspective view showing a cross section perpendicular to the length direction of the flow path
  • (b) is in a circle surrounded by a broken line in (a).
  • the flow path member 1 of the present embodiment is configured by a lid portion 1a, a side wall portion 1c, and a bottom plate portion 1b, in which an electronic component is cooled.
  • a flow path 3 for flowing a fluid such as gas or liquid is provided, and a gap 4 connected to the flow path 3 is provided between the lid portion 1a and the side wall portion 1c.
  • the lid member 1a, the side wall 1c, and the bottom plate 1b are configured to have the flow channel 3 through which the fluid flows, and the lid 1a and the side wall 1c. It is important to have a gap 4 connected to the flow path 3 between them.
  • the gap 4 connected to the flow path 3 is provided between the lid portion 1a and the side wall 1c for forming the flow path 3 through which the fluid flows.
  • the volume of the flow path is larger than when no cover 4 is provided and the heat exchange object is mounted on the lid body 1a side of the flow path member 1, the heat exchange efficiency between the lid 1a and the fluid is increased. Can be increased.
  • the manufacturing process of the flow path member 1 when individually manufacturing the plate-like body that becomes the lid portion 1a and the side wall portion 1c, it is necessary to previously form a through-hole that becomes the flow passage 3 in the plate-like body. However, when manufacturing a through hole, burrs are likely to occur at least on the end face of the through hole.
  • the lid body portion 1a, the side wall portion 1c, and the bottom plate portion 1b are Even if the flow path member 1 having a flow path for fluid to flow by laminating, pressurizing, bonding and firing is manufactured, there is less possibility that the burr 1f will fit in the gap 4 and be caught in the joint 1d, resulting in poor bonding. Generation can be reduced. As a result, even if a fluid is passed through the flow path member 1 at a high pressure, the occurrence of breakage from the inside of the flow path 3 can be suppressed.
  • FIG. 2 shows another example of the flow path member of the present embodiment, (a) is a perspective view showing a cross section perpendicular to the length direction of the flow path, and (b) is surrounded by a broken line in (a). It is the elements on larger scale in an ellipse.
  • the flow path member 11 is a laminate of a plurality of side walls 1c in which a through-hole serving as the flow path 3 is formed in a plate-like body. It is made.
  • the gap 4 connected to the flow path 3 is provided between the lid 1a and the side wall 1c (joint 1d), and further, flows between the plate-like bodies of the side wall 1c (joint 1d). A gap 4 that leads to the path 3 is provided.
  • the lid portion 1 a, the side wall portion 1 c and the bottom plate portion 1 b can be made of ceramics.
  • each member with ceramics for example, it can be manufactured by firing a laminate in which unfired ceramic green sheets are laminated.
  • a through-hole to be an arbitrary flow path 3 may be formed in advance in a plate-like body of an unfired ceramic green sheet that will be the side wall 1c.
  • the through-hole corresponding to each plate-shaped body is provided.
  • a ceramic green sheet in such an unfired state formed with through holes and a ceramic green sheet for closing the upper and lower sides of the through holes were prepared, and these ceramic green sheets were laminated and pressed.
  • the flow path member 11 can be obtained by firing later.
  • the material of the flow path member 1 is ceramic.
  • the lid portion 1a is ceramic and the side wall portion 1c is other material such as aluminum or copper. The effect of can be obtained.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the gap of the flow path member of the present embodiment, where (a) is rectangular, (b) is trapezoidal, and (c) is the gap on the side wall portion side. It is a figure which shows the shape where the height of the direction opened up and down becomes low toward the extending direction.
  • each of the gaps 4 has a rectangular shape and a trapezoidal shape.
  • the shape of the gap 4 is a rectangular shape or a trapezoidal shape
  • a through hole that becomes the flow path 3 is formed in the ceramic green sheet in the through hole manufacturing process for configuring the flow path 3
  • the joint portion 1d of the side wall 1c is connected to the flow path 3 side. Since there is a gap 4 that opens in the shape of a rectangle or trapezoid with a constant depth 4a and a maximum height 4b, it is possible to reduce the occurrence of burrs in the gap 4 and being caught in the joint 1d. Therefore, even when the lid body portion 1a, the side wall portion 1c, and the side wall portion 1c are formed by stacking a plurality of plate-like bodies, it is possible to suppress the occurrence of poor bonding, cracks, and flow path destruction.
  • the gap 4 has a joint portion 1d between the lid portion 1a and the side wall portion 1c and the side wall portion.
  • the height in the direction of opening up and down becomes lower in the direction extending toward the side wall portion 1c (hereinafter referred to as a triangular shape). ) It has a gap 4.
  • the through hole that becomes the flow path 3 is formed in the ceramic green sheet by, for example, a mold.
  • a portion to be chamfered at the time of punching a through hole into a ceramic green sheet is formed by pressing with a protruding punch. According to such a method, the volume of the chamfered part is pushed into the nearest part of the chamfer, increasing the density of the ceramic green sheet, and part of it enters the clearance between the punch and the die of the mold and enters the through hole. It tends to appear as burrs on the end face.
  • the triangular shape has a smaller pressing volume, so the burrs that inevitably occur on the end face of the through hole tend to be smaller, and these ceramic green sheets are laminated and pressed to join.
  • the gap 4 since the gap 4 has a triangular shape, the contact area between the fluid and the flow path member 1 is increased, and the heat exchange efficiency can be improved.
  • the triangular shape of the gap 4 may be a substantially triangular shape including a wedge shape or a hook shape.
  • the gap has a maximum height in the direction of opening up and down, with the depth in the direction extending to the side wall portion being a.
  • the thickness is b, it is preferable that a> b.
  • Each of the flow path members shown in FIGS. 1B, 2B, 3A, and 3B is formed on the end face 1g on the flow path 3 side of the joint portion 1d of the lid portion 1a and the side wall portion 1c.
  • the end face of the through hole of the ceramic green sheet is chamfered in the through hole manufacturing process for forming the flow path 3.
  • the maximum height 4b of the gap 4 in the flow path member 1 is increased, the height of the burr 1f generated on the end surface 1c tends to increase.
  • the height of the gap is increased by punching through holes in the ceramic green sheet during die processing, the high density of the chamfered volume tends to concentrate near the end surface of the ceramic green sheet, and the punch of the die Part of the ceramic green sheet bites into the clearance between the screw and the mouse, and the height of the generated burr increases. Therefore, when the ceramic green sheets are stacked, there is a high possibility that the burr 1f is sandwiched between the joints 1d. Therefore, when the depth 4a of the gap 4 is a and the maximum height 4b in the direction of opening up and down is b, It is preferable to satisfy the relationship of a> b.
  • the burr 1f is accommodated in the gap 4 and is less likely to be sandwiched in the joint 1d, so that it is possible to suppress the occurrence of poor bonding, cracks, and breakage of the flow path 3. Furthermore, since the depth 4a is longer than the maximum height 4b of the gap 4, the fluid that has entered the gap 4 is likely to stay (generates a vortex in the gap 4 by flowing along the surface), and the fluid and the flow path member 1 The heat exchange efficiency with can be improved.
  • the depth of the gap is 0.03 mm or more and 0.08 mm or less.
  • the depth 4a of the gap 4 of the flow path member 1 is 0.03 mm or more, there is a risk that the burr 1f of the end face 1g generated in the manufacturing process of the through hole for constituting the flow path 3 reaches the joint 1d and enters. This can be further reduced, and the occurrence of defective bonding can be further reduced. Furthermore, by increasing the depth 4a, the surface area of the flow path 3 can be increased, and the efficiency of heat exchange between the fluid and the flow path member 1 can be improved. If the depth 4a of the gap 4 is 0.08 m or less, a plurality of ceramic green sheets having through holes to be the flow paths 3 are laminated and added in the through hole manufacturing process for forming the flow paths 3.
  • the applied pressure sufficiently propagates to the joint 1d, so that it is possible to suppress the occurrence of joint failure. And even if a fluid is supplied to the flow path member 1 obtained by firing at a high pressure, it is possible to prevent the gap 4 from starting and cracking from occurring and the flow path 3 from being broken.
  • the flow path member 1 according to the present embodiment is less likely to be peeled off or cracked at the joint portion 1d between the lid portion 1a and the side wall portion 1c, and even when a fluid is flowed at a high pressure. 3 can be prevented from being broken. Furthermore, since the heat exchange efficiency is high, as a channel member for cooling of a semiconductor device or a semiconductor manufacturing device, as a channel member for heat exchange of a semiconductor manufacturing device that repeats heating and heating, It can be used as an ink flow path member for heat exchangers and printers.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a heat exchanger in which a metal plate is provided on the outer surface of the lid portion of the flow path member of the present embodiment.
  • the heat exchanger 20 of the present embodiment shown in FIG. 4 is provided with a metal plate 5 joined to the outer surface of the lid portion 1a of the flow path member 1 of the present embodiment having a flow path 3 through which a fluid flows. .
  • the metal plate 5 is bonded to the outer surface of the lid portion 1a, the heat exchange with the fluid can be easily performed by mounting the heat exchange object on the metal plate 5.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an example of an electronic component device 30 in which the electronic component 6 is mounted on the metal plate 5 of the heat exchanger 20 of the present embodiment, and a fluid serving as a refrigerant in the flow path of the flow path member 1.
  • the electronic component 6 can be effectively cooled, the occurrence of flow path destruction is small, and the electronic component device 30 with high heat exchange efficiency can be provided.
  • the electronic component device 30 is useful as a device that generates high heat during operation, such as a semiconductor module such as a PCU, a semiconductor device of a high-power LED headlamp, a DC high-voltage power supply device, and a switching device.
  • the flow path member 1 can be made of a metal such as aluminum or copper, or a ceramic material.
  • the ceramic material is alumina. , Zirconia, silicon nitride, silicon carbide, aluminum nitride, or a composite thereof can be used.
  • alumina is preferable in consideration of insulation properties and material costs.
  • a material containing silicon oxide or the like and having an alumina content of 94 to 97% by mass is particularly preferable in view of firing costs because sintering is performed at a relatively low temperature.
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder having an average particle diameter of about 1.4 to 1.8 ⁇ m, silicon oxide (SiO 2 ), at least one powder of calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO),
  • SiO 2 silicon oxide
  • CaO calcium oxide
  • MgO magnesium oxide
  • a mixed powder of polyethylene glycol is weighed and mixed so that the mixing ratio of each powder is 96.4% by mass of aluminum oxide, 2.3% by mass of silicon oxide, 0.3% by mass of calcium oxide and 1.0% by mass of magnesium oxide. It is put into a rotary mill together with a binder consisting of and mixed with high-purity alumina balls.
  • the added amount of the binder is about 4 to 8% by mass with respect to 100% by mass of the mixed powder.
  • the amount of the binder added is in the range of about 4 to 8% by mass with respect to 100% by mass of the mixed powder, the strength and flexibility of the molded body are good, and the molding binder is not degreased during firing. Insufficient defects can be suppressed.
  • a binder such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, acrylic resin or butyral resin is added to this in an amount of 4 to 8% by mass with respect to 100% by mass of the mixed powder, and mixed to obtain a slurry.
  • the addition amount of the binder is about 4 to 8% by mass with respect to 100% by mass of the mixed powder, the strength and flexibility of the molded body are good, and the molding binder is not sufficiently degreased during firing. Can be suppressed.
  • a ceramic green sheet is formed by a doctor blade method or a roll compaction method, which is a general ceramic forming method, and then punched out with a mold for forming a product shape. Is produced.
  • the ceramic green sheets to be laminated are preferably used in the same lot in order to reduce deformation and warpage due to shrinkage differences during firing and the occurrence of cracks.
  • FIG. 6 shows an example of a method for processing a through-hole serving as a flow path in a ceramic green sheet for constituting the side wall portion of the flow path member of the present embodiment, (a) when using a mold (B) is a schematic cross-sectional view when a laser beam is used, and (c) and (d) are perpendicular to the cut surface of the ceramic green sheet when each processing method is used. It is a fragmentary sectional view of a surface.
  • the ceramic green sheet 7 is punched with a mold 21 to form a rectangular chamfer 7c ′ on the end surface 7b ′ of the punched ceramic green sheet 7 as shown in FIG. 6C. can do.
  • the upper and lower punches 22 are held while the ceramic green sheet 7 is held between the convex portions 22c.
  • a rectangular chamfer 7 c ′ can be formed on the end surface 7 b ′ of the ceramic green sheet 7.
  • the chamfer 7c ' is trapezoidal, C-plane or R-plane, it is possible to change the shape of the convex portion 22c of the punch 22 by the same method. Further, if the mold 21 without the convex portion 22c of the lower punch 21c is used, the rectangular chamfer 7c 'can be formed only on the upper punch 22a side of the end surface 7b' of the ceramic green sheet 7.
  • a chamfer 8c ' can be formed on the end surface 8b' of the ceramic green sheet 8 as shown in (d) by laser processing of the ceramic green sheet.
  • the laser light 26 is irradiated to the ceramic green sheet 7 through the condenser lens 28.
  • the spot 27 is adjusted to be near the center of the thickness of the ceramic green sheet 8
  • the end surface 8b ′ of the ceramic green sheet 8 is adjusted.
  • the laser light source may be a CO 2 laser, YAG laser, excimer laser, or the like.
  • the oscillation frequency of the laser light 26 is 2000 Hz.
  • the pulse duty is 70 to 80% (signal ON time ratio) and the moving speed of the laser beam 26 on the ceramic green sheet 8 is 8 to 10 m / min, a desired shape can be cut.
  • chamfering 8c ′ is formed only on one side of the upper and lower surfaces of the end surface 8b ′ of the ceramic green sheet 8
  • the focal point of the spot 27 of the laser light 26 is focused on the surface of one of the upper and lower surfaces of the ceramic green sheet 8. You just need to match.
  • a plurality of ceramic green sheets 7 or 8 manufactured in this way are stacked so as to form a desired flow path 3 ′.
  • a pressure of about 0.5 MPa is applied through a flat plate-shaped pressurizing tool, and then about Dry at room temperature of 50-70 ° C. for about 10-15 hours.
  • the laminated ceramic green sheets to be the flow path member 1 are fired in, for example, a known pusher type or roller type continuous tunnel furnace.
  • the firing temperature differs depending on the material, if the material has an alumina content of 94 to 97% by mass, it may be fired in an oxidizing atmosphere at a maximum temperature of about 1500 to 1650 ° C.
  • the lid that seals the through holes to form the flow path
  • the thickness of the body part 1a is preferably as thin as possible in order to improve the efficiency of heat exchange, and is preferably about 0.3 to 0.5 mm when the alumina content is 94 to 97% by mass.
  • the flow path member 1 is manufactured as described above, and an electronic component 6 such as an LSI or LED is mounted on the flow path member 1 via the metal plate 5 so that a refrigerant such as a gas or a liquid is flowed through the flow path member 1.
  • the electronic component 6 can be cooled by passing through.
  • the flow path member 1 of the present embodiment can be used not only for cooling purposes but also for a wide range of uses such as thermal applications.
  • the flow path member 12 of the present embodiment shown in FIG. 7A has a full length L, a height H, a width D, one lid body 1a having a thickness t1, and a sidewall having a thickness t2. Three portions 1c and one bottom plate portion 1b having a thickness t3 are stacked, and two rectangular flow paths 3 are formed inside. Then, as shown in FIG.
  • a chamfer 1e that becomes a gap 4 is attached to an end face 1g of the side wall 1c that forms the flow path 3, and a joint 1d between the lid 1a and the side wall 1c and A gap 4 having a depth 4a and a maximum height 4b that is open to the flow path 3 is formed at a joint 1d between the side wall 1c and the bottom plate 1b.
  • the distance from the outside of the flow path member 12 to the flow path 3 is indicated by B and G
  • the width of the flow path 3 is indicated by C and F
  • the distance between the adjacent flow paths 3 is indicated by E.
  • Al 2 O 3 As aluminum oxide (Al 2 O 3 ), a powder having an average particle diameter of about 1.6 ⁇ m, silicon oxide (SiO 2 ), calcium oxide (CaO), and magnesium oxide (MgO) are prepared.
  • the mixed powder was weighed and mixed so that the mixing ratio of each powder was 96.4% by mass of aluminum oxide, 2.3% by mass of silicon oxide, 0.3% by mass of calcium oxide, and 1.0% by mass of magnesium oxide.
  • a binder composed of 6% by mass of polyethylene glycol into a rotary mill and mixed with high-purity alumina balls.
  • a binder such as an acrylic resin is added to 100% by mass of the mixed powder and mixed to obtain a slurry.
  • a sheet-shaped ceramic green sheet is manufactured from the obtained slurry by a known doctor blade method, and further, individual ceramics are formed using a mold so that a product shape is obtained when the ceramic green sheets are laminated. Make a green sheet.
  • the flow path member 12 has a length L of 200 mm, a height H of 4.5 mm, a width D of 12 mm, a thickness t1 of the lid portion 1a of 0.5 mm, and thicknesses of the other side wall portion 1c and bottom plate portion 1b.
  • the distances B and G from the outside of the flow path member 12 shown in FIG. 7B to the flow path 3 are 3 mm, the widths C and F of the flow path 3 are 2 mm, and the adjacent flow paths 3 are t2 and t3.
  • a sample was manufactured so that the distance E between the two was 2 mm.
  • the fluid supply port (hereinafter not shown) is formed on one side surface, and the discharge port is formed on the other side surface facing the supply port with an aluminum material. The produced one was brazed.
  • the lid member 1a is made of ceramics, and a flow path member 12 is manufactured in which the side wall 1c and the bottom plate 1b are made of metal.
  • Each dimension is sample No. 1 and 24, and the ceramic of the lid 1a is also the sample No. Identical to 1 and 24.
  • the metal of the side wall portion 1c and the bottom plate portion 1b aluminum having a purity of 99.7% is used, and a sample having no gap 4 is designated as Sample No. 101, with a gap of 4 102.
  • Sample No. As a method of manufacturing each t2 through-hole constituting each of the flow path members 12 of 1 and 24, a ceramic green sheet is formed using the mold 21 shown in FIG. A rectangular chamfer was formed on the end surface of the ceramic green sheet so that the gap 4 shown in the figure was formed, and three ceramic green sheets that would have the outer dimensions of the flow path member 12 described above were manufactured.
  • the adhesion liquid when laminating and pressing and bonding the produced ceramic green sheets uses the same binder as when producing the ceramic green sheets (hereinafter, not shown).
  • a 400 mesh, 0.02 mm thick stainless steel screen was used and applied to the entire surface of each ceramic green sheet laminated with a rubber squeegee.
  • a prescale (Fuji Film Co., Ltd., model name: LLLW for ultra-low pressure 0.2 to 0.6 MPa) was sandwiched (hereinafter not shown) and laminated. It was confirmed that the entire surface of the ceramic green sheet was evenly pressurized. At this time, if a uniform pressure is applied to the entire surface of the ceramic green sheet, the portion other than the flow path pattern is colored in red. Alternatively, it was excluded from the sample at this point.
  • the channel member 12 which is a molded product of this product shape, was fired at a maximum temperature of 1600 ° C. in a pusher-type tunnel kiln. A channel member having a triangular gap 4 between 1 and 24 was obtained. In addition, some of the products of the flow path member 12 were partially stored as unfired samples as samples for confirming the state of the joint.
  • the lid portion 1a is the sample No.
  • a lid body 1a fired in advance was prepared.
  • the flow path member 12 was manufactured by joining the obtained lid part 1a and the side wall part 1c by brazing.
  • the brazing was performed by applying a brazing material made of Al—Si by a screen printing method and performing heat treatment at a temperature of about 590 ° C. under a pressure of about 0.15 MPa.
  • the fluid supply port and the discharge port are sample Nos. It produced similarly to 1 and 24.
  • the sample No. of the flow path member 12 obtained in this way. 1 and 24 were subjected to ultrasonic testing.
  • the purpose of the ultrasonic flaw detection test is to check whether there is any delamination that can be regarded as a bonding failure in the bonding portion 1d between the lid portion 1a and the side wall portion 1c that forms the flow channel 3 in the flow channel member 12 after firing. It is for confirmation.
  • the ultrasonic flaw detection test uses model name: mi-scopehyper manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd., and the thickness t of the laminate of the lid 1a and the side wall 1c of the flow path member 1 is 4.5 mm.
  • Use an ultrasonic probe (model name: 50P6F15) with a frequency of 50 MHz from the top and bottom to the first and second layers, and a 25 MHz ultrasonic probe (model name: PT-3-25-17) for the third layer, which is the middle of the stack.
  • the ultrasonic flaw detection test was conducted on the entire surface of the flow path member.
  • the ultrasonic probe to be used is selectively used depending on the thickness t of the laminated ceramic sheets. Further, when the thickness t is increased, a probe having a lower frequency may be used.
  • the ultrasonic flaw detection test is evaluated by comparing the depth 4a of the gap 4 of each sample with the depth 4a of the gap by the ultrasonic flaw detection test, and the image gap 4 by the ultrasonic flaw detection test. If the maximum value of the difference from the depth 4a is within the range of ⁇ 10%, it was judged as non-defective, and if it exceeded + 10%, it was judged as defective. In addition, when the depth 4a is 0.005 mm or less, the gap 4 is not substantially present.
  • the evaluation is good if the defect rate of the flow channel member 1 of 50 samples is 0%, the evaluation is good if the defect rate is 2% or less, and the evaluation is good if the defect rate exceeds 2%. No.
  • the unfired flow path member 12 same as that of each sample, the bonding portion 1d of 50 samples, and the bonding failure using a magnifying glass (10 times) while peeling by hand Observation was made to see if there was a cause for this.
  • the presence of the gap 4 connected to the flow path 3 at the joint 1d between the lid 1a and the side wall 1c of the flow path member 12 affects the heat exchange efficiency on the mounting surface on which the heat exchange object is placed. The degree was also confirmed.
  • thermocouple As a test method, a heater and a thermocouple were attached to the outer surface of the lid 1a of each sample. And it heated so that the temperature of the location which attached the thermocouple might be set to 50 degreeC.
  • water having a water temperature of 18 ° C. was used as the fluid and supplied to the flow path member 12 at about 0.3 MPa.
  • the surface temperature of the outer surface of the lid portion 1a was measured after 30 minutes, and the average temperature change amount was confirmed in each sample.
  • the depth 4a of the gap 4 is 0.08 mm and the maximum height 4b is 0.06 mm, so even if a burr 1f occurs on the end face 1g, the joint between the lid 1a and the side wall 1c. It is conceivable that the occurrence of poor bonding could be prevented without entering 1d. By the way, although the joint part of the unfired sample was confirmed, no burrs on the end face on the flow path side of the ceramic green sheet were caught in the joint part of the ceramic green sheet and no joint was found.
  • Samples 101 and 102 in which the lid portion 1a is integrally formed of alumina ceramics and the side wall portion 1c and the bottom plate portion 1b are integrally formed by brazing, are bonded to a sample 1d of the lid portion 1a and the side wall portion 1c. Regardless of the presence or absence of the gap 4 connected to the flow path 3, no bonding failure occurred.
  • This is the sample No. 1 and 24 are both soft green molded bodies that are laminated, pressed and fired to join, and in the vicinity of the flow path 3, the propagation of the applied pressure to the intermediate layer serving as the side wall 1 c is the presence or absence of burrs. Greatly depends on the sample number.
  • the sintered body since the sintered body is joined, if there is a burr on the end face or the like, it can be removed by polishing or the like, and the burr including the flatness can be absorbed by the thickness of the brazing material. Furthermore, since a hard object is joined, there is little influence on the propagation of the applied pressure to the vicinity of the flow path.
  • sample No. 1 in which the lid portion 1a is ceramic and the side wall portion 1c and the bottom plate portion 1b are metal.
  • Sample No. 101 with a gap of 4 for a temperature change of 101 ° C. 102 is 28 ° C. It can be seen that the heat exchange efficiency is improved by the presence of the gap 4.
  • the contact portion 1d between the lid portion 1a and the side wall portion 1c of the flow path member 12 has a gap 4 connected to the flow path 3, so that the heat contact area between the flow path 3 and the fluid is increased. It can be seen that the heat exchange efficiency with the outer surface of the lid 1a can be improved by the increase.
  • the gap 4 connected to the flow path 3 at the joint 1d between the lid portion 1a and the side wall 1c is connected to the flow path 3 of the ceramic green sheet. It can be seen that the occurrence of defective bonding can be suppressed because the burrs generated when the through-holes to be formed are absorbed in the gap 4 and are not sandwiched between the joint portions 1d.
  • the material of the flow path member may be either ceramics or metal.
  • the flow path is winding, it is difficult to perform extrusion molding, injection molding, or integral molding with a mold or a press. Specifically, a plurality of sheets each having a complicated through hole serving as a flow path are laminated and manufactured. And in the case of a heat exchanger that repeats heating and cooling, if the lid part, the side wall part, and the bottom plate part are made of the same material, there is little risk of peeling of the joint part due to the difference in thermal expansion.
  • a ceramic flow path member obtained by laminating and firing ceramic green sheets.
  • the sample is prepared using the same alumina ceramic used in Example 1, and the evaluation method for bonding failure is also the same.
  • Sample No. 1 and 14 are the same as in Example 1, except that sample no. Nos. 2 to 8 have a gap 4 shape or a rectangular shape. In Nos. 11 to 17, the gap 4 has a trapezoidal shape. In 21 to 27, the gap 4 has a triangular shape. Moreover, the metal mold
  • sample No. in the example. Nos. 6, 15 and 25 have an occurrence rate of the above-mentioned joint failure of 2%. Evaluation was good as in 2, but no burrs were found to cause bonding failure. After laminating the ceramic green sheets, the prescale sandwiched in order to see the pressure propagation state when pressurized was confirmed. The depth 4a of the gap 4 was about 0.09 mm when converted to the dimensional value after firing. Since the density of the red color development is thin, it is considered that the insufficient pressure propagation of the pressurization is the cause of the bonding failure.
  • Sample No. 7, 8, 16, 17, 26 and 27 have the same length 4a and the maximum height 4b of the gap 4, but the incidence of joint failure is 2% and the evaluation is good. It was. The cause of the bonding failure is that part of the burr has entered the bonding portion because the depth 4a is equal to the maximum height 4b.
  • Specimen No. 4 in which the depth 4a of the gap 4 is 0.03, 0.04, 0.08 mm and is longer than the maximum height 4b.
  • the occurrence rate of bonding failure was 0%, and the evaluation was excellent.
  • the junction part of the unbaked sample was confirmed, the thing which caused the burr
  • the shape of the gap 4 may be any of a rectangular shape, a trapezoidal shape, or a triangular shape opened to the flow path 3 side.
  • the gap 4 has a rectangular shape or a trapezoidal shape, it is when the burr generated on the end face of the through-hole serving as the flow path 3 in the ceramic green sheet is allowed in the gap 4 in the manufacturing process.
  • the shape is selected when it is desired to reduce the size of the burr, and the processing method may be selected as appropriate.
  • the joining is performed by sandwiching the ceramic green sheets and pressing them into the joining portion when pressed. It is possible to further suppress the occurrence of bonding failure due to the failure and insufficient propagation of the applied pressure.
  • the 50 flow path members 12 for each sample were manufactured by the same method as in Example 1, and the bonding failure was also confirmed by the ultrasonic flaw detection test, and the evaluation method was similarly performed.
  • the outer dimension of the flow path member 12 is a structure having a length L of 200 mm, a width D of 12 mm, and a height H of 4.5 mm, but the content of aluminum oxide is 94.0 to 97.0% by mass and the balance is the remainder.
  • the respective joint portions 1d between the lid portion 1a and the side wall portion 1c inside the flow path member 12 can be joined without any problem. Therefore, it can be said that the occurrence of sinterability problems was also suppressed. Since it contains an appropriate sintering aid, the sinterability is enhanced and there is no need to increase the firing temperature, and the firing cost can be reduced.
  • the flow path member 12 of the present example is less likely to cause poor bonding of the side wall portion, and suppresses the occurrence of delamination even when the fluid is flowed at a high pressure and used for cooling or heating. it can. Furthermore, a relatively low-cost channel member can be provided.
  • Channel member 1a Lid 1b: Bottom plate 1c: Side wall 1d: Joint 1e: Chamfer 1f: Burr 1g: End surface 3: Channel 4: Clearance 4a: Depth of gap 4b: Maximum height of gap 5: Metal plate 6: Electronic component 7, 8: Processed ceramic green sheet 7b ', 8b': End face 7c ', 8c': Chamfer 20: Heat exchanger 30: Electronic component apparatus

Abstract

　【課題】　複数の側壁部を積層して内部に流路を備えた流路部材において、側壁部の接合不良の発生の少ない流路部材を提供する。　【解決手段】　本発明の流路部材１は、蓋体部１ａと側壁部１ｃと底板部１ｂとで構成され、内部に流体が流れる流路３を有するとともに、前記蓋体部１ａと前記側壁部１ｃとの間に前記流路３につながる隙間４を有している。この流路部材１によれば、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの間に流路３につながる隙間４が存在することにより、流路３と流体の接触面積が大きくなり蓋体部１ａとの熱交換効率を高めることができる。

Description

流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに電子部品装置
　本発明は、流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに電子部品装置に関する。
　近年、電子部品に搭載される半導体素子の高集積化・高速化に伴い、半導体素子からの発熱量が増大しており、さらには、電子部品が高温の環境下で使用されるようになり、電子部品を冷却する必要性が高くなってきている。
　特許文献１に開示された流路部材は、積層された複数のシートが焼成されて形成された回路基板であって、冷媒を通すための略円形断面の冷媒用流路が内部に形成されている。
特開平７－142822号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の流路部材を製作する際には、金型を用いて複数のセラミックグリーンシートを所望の形状に打ち抜き、積層，加圧して接合したあとに焼成することによって中空の流路部材を得るが、流路と流体との接触面積を広くするために、流路を構成するための一部である蓋体部と側壁部との接合部に流路につながる隙間を形成することに関する記載や示唆はなかった。
　本発明は、上記課題を解決するために案出されたものであり、流路の体積を増加させ熱交換効率が向上した流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに電子部品装置を提供することを目的とするものである。
　本発明の流路部材は、蓋体部と側壁部と底板部とで構成され、内部に流体が流れる流路を有するとともに、前記蓋体部と前記側壁部との間に前記流路につながる隙間を有することを特徴とするものである。
　また、本発明の熱交換器は、前記流路部材の前記蓋体部に金属板を設けてなることを特徴とするものである。
　また、本発明の電子部品装置は、前記金属板上に電子部品を搭載してなることを特徴とするものである。
　本発明の流路部材によれば、蓋体部と側壁部と底板部とで構成され、内部に流体が流れる流路を有するとともに、前記蓋体部と前記側壁部との間に前記流路につながる隙間を有していることから、このような流路部材の蓋体部側に熱交換対象物を搭載して用いるときには、蓋体部と側壁部との間に流路につながる隙間が存在することにより、流体が流れるための流路の体積が大きくなり蓋体部との熱交換効率を高めることができる。
　また、本発明の熱交換器によれば、本発明の流路部材の蓋体部の外面に、熱交換対象物を搭載するための金属板を設けてなることから、熱交換効率の高い熱交換器を提供できる。
　また、本発明の電子部品装置によれば、本発明の熱交換器に電子部品を搭載してなることから、熱交換効率が高い電子部品装置を提供できる。
本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は流路の長さ方向に垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内の部分拡大図である。 本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は流路の長さ方向に垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内の部分拡大図である。 本実施形態の流路部材の隙間の一例を示す断面図であり、（ａ）は矩形状であり、（ｂ）は台形状であり、（ｃ）は隙間が側壁部側に延びる方向に向かって、上下に開口する方向の高さが低くなる形状を示す図である。 本実施形態の流路部材の蓋体部の外面に金属板を設けた熱交換器の一例を示す斜視図である。 本実施形態の熱交換器に電子部品を載置した電子部品装置の一例を示す斜視図である。 本実施形態の流路部材の側壁部を構成するためのセラミックグリーンシートに流路となる貫通孔を加工するための方法の例を示す、（ａ）は金型を用いたときの断面模式図であり、（ｂ）はレーザ光を用いたときの断面模式図であり、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれの加工法を用いたときのセラミックグリーンシートの切断面に垂直な面の部分断面図である。 本実施形態の流路部材を示す、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は断面図である。
　以下、本発明の流路部材の実施の形態の例を説明する。
　図１は本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は流路の長さ方向に垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内の部分拡大図である。
　図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の流路部材１は、蓋体部１ａと側壁部１ｃと底板部１ｂとにより構成され、その内部には、電子部品を冷却するための気体や液体などの流体を流すための流路３を備えており、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの間に流路３につながる隙間４を有している。
　本実施形態の流路部材１によれば、蓋体部１ａと側壁部１ｃと底板部１ｂとで構成され、内部に流体が流れる流路３を有するとともに、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの間に流路３につながる隙間４を有することが重要である。
　本実施形態の流路部材１によれば、内部に流体が流れる流路３を形成するための蓋体部１ａと側壁部１ｃとの間に流路３につながる隙間４を有することから、隙間４を有さないときに比べ流路の体積が大きくなり、流路部材１の蓋体部１ａ側に熱交換対象物を搭載して用いるときには、蓋体部１ａと流体との熱交換効率を高めることができる。また、流路部材１の製造工程において、蓋体部１ａと側壁部１ｃとなる板状体を個別に製作するときに、板状体には予め流路３となる貫通孔を形成する必要があるが、貫通孔を製作する場合には、この貫通孔の端面に少なからずバリが発生しやすい。本実施形態の流路部材１においては、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの間に流路３につながる隙間４を有することにより、蓋体部１ａと側壁部１ｃと底板部１ｂとを、積層，加圧して接合，焼成することによって流体が流れるための流路を有する流路部材１を製作しても、バリ１ｆが隙間４に収まり接合部１ｄに挟み込むおそれが少なくなり、接合不良の発生を低減することができる。その結果、流路部材１に高い圧力で流体を流しても流路３の内部からの破壊の発生を抑制することができる。
　図２は、本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は流路の長さ方向に垂直な断面を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ円内の部分拡大図である。
　図２（ａ）および（ｂ）に示す本実施形態の他の一例を示す流路部材11は、側壁部１ｃが、板状体に流路３となる貫通孔を形成したものを複数枚積層してなるものである。そして、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの間（接合部１ｄ）に流路３につながる隙間４を有するとともに、さらに、側壁部１ｃの各板状体との間（接合部１ｄ）に流路３につながる隙間４を有している。
　このような流路部材11において、例えば、薬液の熱交換器として耐薬品性に優れるようにするにあたっては、蓋体部１ａ、側壁部１ｃおよび底板部１ｂは、それぞれセラミックスにて製作することが好ましく、各部材をセラミックスにて製作するにあたっては、例えば、未焼成のセラミックグリーンシートを積層した積層体を焼成することで製作できる。
　そして、内部に流体が流れる流路３を形成するには、例えば、側壁部１ｃとなる未焼成のセラミックグリーンシートの板状体に任意の流路３となる貫通孔を予め形成すればよい。なお、側壁部を複数のグリーンシートを積層して製作する場合には、それぞれの板状体に対応する貫通孔を設ける。そして、このような未焼成の状態であるセラミックグリーンシートに貫通孔を形成したものと、この貫通孔の上下を塞ぐためのセラミックグリーンシートを準備し、これらのセラミックグリーンシートを積層，加圧した後に焼成することによって流路部材11とすることができる。
　しかしながら、側壁部１ｃとなる板状体を製作するとなると、貫通孔の端面にはバリが発生することは避けられず、このようなセラミックグリーンシートを積層，加圧すると、貫通孔の端面に発生したバリがセラミックグリーンシートの接合部に挟まり、積層したセラミックグリーンシートを加圧しても接合部に挟まったバリに加圧力が集中してしまい、加圧のムラが発生することによって接合不良が発生しやすい。本実施形態の流路部材11では、流路３につながる接合部１ｄに隙間４を有することにより、側壁部１ｃの端面１ｇに発生したバリ１ｆが接合部１ｄに挟み込むおそれが少なくなり、接合不良の発生を低く抑えられ、流路３に流体を流した時でも接合不良が少ないためにクラックや流路３の破壊といった問題の発生を抑制することができる。
　なお上述においては、流路部材１の材質をセラミックスとした例にて説明したが、蓋体部１ａがセラミックスで側壁部１ｃがアルミニウムや銅系などの金属などの他の材料であっても同様の効果を得ることができる。
　図３は、本実施形態の流路部材の隙間の一例を示す断面図であり、（ａ）は矩形状であり、（ｂ）は台形状であり、（ｃ）は隙間が側壁部側に延びる方向に向かって、上下に開口する方向の高さが低くなる形状を示す図である。
　図３（ａ）および（ｂ）に示す流路部材13,14は、流体が流れる方向に対して直交するように断面視したとき、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄに、流路３とつながる接合部１ｄの奥行き方向の距離が４ａ（以下、単に奥行き４ａとする。），上下に開口する方向の最大高さが４ｂ（以下、単に最大高さ４ｂとする。）となる、それぞれ矩形状、台形状の隙間４を有している。
　このように、隙間４の形状がそれぞれ矩形状または台形状であるときには、流路３を構成するための貫通孔の製作工程において、セラミックグリーンシートに流路３となる貫通孔を形成したとき、貫通孔の端面にバリが発生しても、これらのセラミックグリーンシートを積層し加圧し所定の温度で焼成して得られた流路部材において、側壁部１ｃの接合部１ｄには流路３側に開口する隙間４があり、隙間４は一定の奥行き４ａ・最大高さ４ｂの矩形状または台形状であるため、バリがこの隙間４の中に収まり接合部１ｄに挟み込むことを少なくできる。したがって、蓋体部１ａと側壁部１ｃおよび側壁部１ｃを複数枚の板状体を積層した場合であっても接合不良およびクラックならびに流路の破壊の発生を抑制できる。
　また、図３（ｃ）に示す流路部材15は、流体が流れる方向に対して直交するように断面視したとき、隙間４が蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄおよび側壁部１ｃを複数枚の板状体を積層した流路３とつながる接合部１ｄにおいて、側壁部１ｃ側に延びる方向に向かって、上下に開口する方向の高さが低くなる（以下、三角形状という。）隙間４を有している。
　このように、隙間４の断面形状を三角形状とするにあたっては、流路３を構成するための貫通孔の製作工程において、セラミックグリーンシートに流路３となる貫通孔を、たとえば金型により形成し、セラミックグリーンシートへの貫通孔の打ち抜き時に面取りする箇所は突設したパンチで押圧し形成する方法がある。そのような方法によると、面取りする部分の体積量が面取りした直近の箇所に押し込まれセラミックグリーンシートの密度が高まり、その一部が金型のパンチとウスとの間のクリアランスに入り込み貫通孔の端面にバリとして表れやすい。
　しかし、矩形状や台形状の面取りに比べ三角形状は押圧する体積が小さいことから必然的に貫通孔の端面に発生するバリは小さくなりやすく、これらのセラミックグリーンシートを積層し加圧して接合したとしても、バリ１ｆが接合部１ｄに挟み込むことを少なくでき、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合不良およびクラックならびに流路の破壊の発生を抑制できる。さらに、隙間４が三角形状であるから流体と流路部材１の接触面積が大きくなり熱交換効率の向上が図れる。また、ここで、隙間４の三角形状は、楔状や鈎状といった形状を含む略三角形状であっても良い。
　また、本実施形態の流路部材は、流体が流れる方向に対して直交するように断面視したとき、隙間は、側壁部側に延びる方向の奥行きをａとし、上下に開口する方向の最大高さをｂとしたとき、ａ＞ｂの関係であることが好ましい。
　図１（ｂ）、図２（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）に示す各流路部材は、蓋体部１ａと側壁部１ｃの接合部１ｄの流路３側の端面１ｇに、流路３とつながる奥行き４ａ，最大高さ４ｂの隙間４が存在しているが、流路３を構成するための貫通孔の製作工程において、セラミックグリーンシートの貫通孔の端面を面取りするときに、流路部材１における隙間４の最大高さ４ｂを高くすると端面１ｃに発生するバリ１ｆの高さも大きくなる傾向にある。例えば、金型加工でセラミックグリーンシートに貫通孔を打ち抜くことにより隙間の高さを高く形成すると、面取りする部分の体積分の高い密度がセラミックグリーンシートの端面付近に集中しやすく、金型のパンチとウスとのクリアランスにセラミックグリーンシートの一部が噛み込み、発生するバリの高さも高くなる。したがって、セラミックグリーンシートを積層したときにバリ１ｆが接合部１ｄに挟み込むおそれが高くなることから、隙間４の奥行き４ａをａとし、上下に開口する方向の最大高さ４ｂをｂとしたとき、ａ＞ｂの関係を満たすことが好ましい。
　それにより、バリ１ｆが発生しても、この隙間４の中に収まり、接合部１ｄに挟み込むことを少なくし、接合不良およびクラックならびに流路３の破壊の発生を抑制できる。さらに、隙間４の最大高さ４ｂよりも奥行き４ａが長いことから、隙間４に入り込んだ流体は滞留しやすく（沿面流動することにより隙間４内で渦流を発生させる）、流体と流路部材１との熱交換効率の向上が図れる。
　また、本実施形態の流路部材は、隙間の奥行きが0.03ｍｍ以上0.08ｍｍ以下であることが好ましい。
　流路部材１の隙間４の奥行き４ａが0.03ｍｍ以上であるときには、流路３を構成するための貫通孔の製作工程において生じる端面１ｇのバリ１ｆが、接合部１ｄまで到達して入り込むおそれをさらに少なくでき、接合不良の発生をさらに低減できる。さらに、奥行き４ａは長くすることで、流路３の表面積を増大させることができ、流体と流路部材１との熱交換効率の向上が図れる。また、隙間４の奥行き４ａが0.08ｍ以下であると、流路３を構成するための貫通孔の製作工程において、流路３となる貫通孔を形成した複数枚のセラミックグリーンシートを積層し加圧したときに、接合部１ｄに加圧力が十分に伝搬するために接合不良の発生を抑制できる。そして、焼成して得られた流路部材１に高い圧力で流体を供給したとしても隙間４が起点となってクラックが入り流路３の破壊が発生することも抑制できる。
　このように、本実施形態の流路部材１は、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄの剥離やクラックの発生が少なく、高い圧力で流体を流した場合であっても流路３の内部からの破壊の発生を抑制できる。さらに、熱交換効率が高いため、半導体装置や半導体製造装置の冷却用流路部材として、また、加熱と加温を繰り返すような半導体製造装置の熱交換用流路部材として、さらには、薬液の熱交換器やプリンター等のインク流路部材として用いることができる。
　図４は本実施形態の流路部材の蓋体部の外面に金属板を設けた熱交換器の一例を示す斜視図である。
　図４に示す本実施形態の熱交換器20は、内部に流体が流れる流路３を有する本実施形態の流路部材１の蓋体部１ａの外面に金属板５が接合して設けてある。このように、蓋体部１ａの外面に金属板５が接合されているときには、金属板５上に熱交換対象物を搭載することにより、流体との熱交換が容易にしやすくなる。
　図５は、本実施形態の熱交換器20の金属板５の上に電子部品６を搭載した電子部品装置30の一例を示す斜視図であり、流路部材１の流路に冷媒となる流体を流すことにより、電子部品６を効果的に冷却することができ、流路破壊の発生が少なく、かつ、熱交換効率が高い電子部品装置30を提供できる。
　電子部品装置30としては、ＰＣＵなどの半導体モジュールや、高出力ＬＥＤ前照灯の半導体装置、直流高電圧電源装置およびスイッチング装置など作動時に高熱を発する装置として有用である。
　以下、本実施形態の流路部材１の製造方法の一例について説明する。
　流路部材１は、アルミニウムや銅系などの金属やセラミック材料により製作することができるが、例えば、耐薬品性に優れるようにするためにセラミック材料より製作する場合には、セラミック材料として、アルミナ，ジルコニア，窒化珪素，炭化珪素および窒化アルミニウムまたはこれらの複合物を用いることができる。中でも絶縁性や材料コスト等を考慮すればアルミナが好ましい。さらに、酸化珪素等を含みアルミナ含有量94～97質量％の材料であれば比較的低い温度で焼結するために、焼成コストを考慮すれば特に好ましい。
　以下、流路部材１をアルミナで製作する場合について詳細に説明する。
　まず、平均粒径が1.4～1.8μｍ程度の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の粉末と、酸化珪素（ＳｉＯ２）と、酸化カルシウム（ＣａＯ）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の少なくとも１種の粉末とを準備し、例えば、各粉末の混合割合が、酸化アルミニウム96.4質量％，酸化珪素2.3質量％，酸化カルシウム0.3質量％および酸化マグネシウ1.0質量％となるように秤量し混合した混合粉末を、ポリエチレングリコールからなるバインダとともに回転ミルに投入して、高純度のアルミナボールで混合する。ここで、バインダの添加量は混合粉末100質量％に対して４～８質量％程度とする。なお、バインダの添加量が混合粉末100質量％に対して４～８質量％程度の範囲内であれば、成形体の強度や可撓性が良好で、また、焼成時に成形用バインダの脱脂が不十分となる不具合を抑制できる。
　次に、これにポリビニルアルコール，ポリエチレングリコールやアクリル樹脂またはブチラール樹脂等のバインダを、混合粉末100質量％に対して４～８質量％程度添加し、混合してスラリーを得る。ここで、バインダの添加量が混合粉末100質量％に対して４～８質量％程度とすれば成形体の強度や可撓性が良好で、また、焼成時に成形用バインダの脱脂が不十分となる不具合を抑制できる。
　次に、このスラリーを用いてセラミックスの一般的な成形法であるドクターブレード法やロールコンパクション成形法によりセラミックグリーンシートを形成し、次に、製品形状とするための金型により打ち抜いてセラミックグリーンシートを製作する。積層する各セラミックグリーンシートは、焼成時の収縮差による変形や反り、また、クラックの発生を少なくするために同一のロットのものを用いることが好ましい。
　図６は、本実施形態の流路部材の側壁部を構成するためのセラミックグリーンシートに流路となる貫通孔を加工するための方法の例を示す、（ａ）は金型を用いたときの断面模式図であり、（ｂ）はレーザ光を用いたときの断面模式図であり、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれの加工法を用いたときのセラミックグリーンシートの切断面に垂直な面の部分断面図である。
　図６（ａ）に示すように、セラミックグリーンシート７を金型21で打ち抜くことにより、（ｃ）に示すような、打ち抜いたセラミックグリーンシート７の端面７ｂ’に矩形状の面取り７ｃ’を形成することができる。特に、セラミックグリーンシート７と当接する上パンチ22ａと下パンチ2１ｃとの当接面の両端に凸部22ｃを設けることにより、セラミックグリーンシート７を凸部22ｃで狭持しながら上下のパンチ22の嵌合で打ち抜くことにより、セラミックグリーンシート７の端面７ｂ’に、矩形状の面取り７ｃ’を形成できる。また、面取り７ｃ’を台形状，Ｃ面またはＲ面にする場合にも、同様な方法でパンチ22の凸部22ｃの形状を変更することで可能である。また、下パンチ2１ｃの凸部22ｃがない金型21を用いれば、セラミックグリーンシート７の端面７ｂ’の上パンチ22ａ側にのみ矩形状の面取り７ｃ’を形成することができる。
　図６（ｂ）は、セラミックグリーンシートをレーザ加工により、（ｄ）に示すようなセラミックグリーンシート８の端面８ｂ’に面取り８ｃ’を形成することができる。特に、レーザ光26を集光レンズ28を通してセラミックグリーンシート７に照射するが、スポット27がセラミックグリーンシート８の厚みの中央付近となるように調整することにより、セラミックグリーンシート８の端面８ｂ’の上下面とも面取り８ｃ’を形成することができる。
　なお、セラミックグリーンシートを、レーザ加工する場合には、レーザ光源は、ＣＯ２レーザ，ＹＡＧレーザまたはエキシマレーザ等を用いればよく、例えば、ＣＯ２レーザであれば、レーザ光26の発振周波数を2000Ｈｚ程度とし、パルスデューティを70～80％（信号ＯＮ時間の割合）、レーザ光26のセラミックグリーンシート８上での移動速度を８～10ｍ／分とすることにより所望の形状の切断加工ができる。
　また、セラミックグリーンシート８の端面８ｂ’の上下面の片側のみに面取り８ｃ’を形成する場合は、レーザ光26のスポット27の焦点をセラミックグリーンシート８の上下面のいずれかの面の表面に合わせればよい。
　このようにして製作した複数のセラミックグリーンシート７または８を所望の流路３’となるように積層するが、それぞれのセラミックグリーンシート７または８の接合面に、セラミックグリーンシートを製作するときに用いたものと同様のバインダを密着液として塗布し、セラミックグリーンシート７または８を積層したあとに、平板状の加圧具を介して約0.5ＭＰａ程度の加圧を加え、そのあとに、約50～70℃の室温で約10～15時間乾燥させる。
　次に、流路部材１となる積層したセラミックグリーンシートを、例えば公知のプッシャー方式やローラー方式の連続トンネル炉で焼成する。それぞれの材質により焼成温度は異なるが、アルミナ含有量が94～97質量％の材料であれば、最高温度が約1500～1650℃で酸化雰囲気にて焼成すればよい。
　特に図５に示すような、高熱を発する電子部品６が搭載された基板を流路部材１の蓋体部１ａに搭載するときには、流路を形成するために貫通孔を封止している蓋体部１ａの厚みは、熱交換の効率を向上させるためになるべく薄くすることが好ましく、アルミナ含有量が94～97質量％においては、0.3～0.5ｍｍ程度とすることが好ましい。
　以上により流路部材１が製作され、この流路部材１に、金属板５を介してＬＳＩやＬＥＤ等の電子部品６を搭載することによって、気体や液体といった冷媒を流路部材１の流路に通すことで電子部品６を冷却することができる。
　また、本実施形態の流路部材１は、冷却用途だけでなく温熱用途など幅広い用途にも利用することができる。
　図７（ａ）に示す本実施形態の流路部材12は、全長がＬ，高さがＨ，幅がＤであって、厚みがｔ１の蓋体部１ａが１枚，厚みがｔ２の側壁部１ｃが３枚，厚みがｔ３の底板部１ｂが１枚積層されており、内部に２つの四角形状の流路３が形成されている。そして、図７（ｂ）に示すように、流路３を形成する側壁部１ｃの端面１ｇに隙間４となる面取り１ｅを付けてあり、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄおよび側壁部１ｃと底板部１ｂとの接合部１ｄに流路３側に開口した奥行き４ａ，最大高さ４ｂの隙間４が形成されている。また、流路部材12の外側から流路３までの距離をＢ，Ｇ、流路３の幅をＣ，Ｆ、隣り合う流路３の間の距離をＥで示す。
　以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
　酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）として平均粒径が1.6μｍ程度の粉末と、酸化珪素（ＳｉＯ２）と、酸化カルシウム（ＣａＯ）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末とを準備する。
　そして、各粉末の混合割合が、酸化アルミニウム96.4質量％，酸化珪素2.3質量％，酸化カルシウム0.3質量％および酸化マグネシウム1.0質量％となるように秤量し混合した混合粉末を、混合粉末100質量％に対して６質量％のポリエチレングリコールからなるバインダとともに回転ミルに投入して、高純度のアルミナボールで混合する。
　次に、これにアクリル樹脂等のバインダを混合粉末100質量％に対して４質量％添加し、混合してスラリーを得る。
　次に、得られたスラリーを公知のドクターブレード法でシート状のセラミックグリーンシートを製作し、さらに、このセラミックグリーンシートを積層したときに製品形状となるように、金型を用いて個々のセラミックグリーンシートを製作する。
　実施例では、図７（ａ）に示す流路部材12と同形状の試料を製作した。また、流路部材12の寸法を、全長Ｌが200ｍｍ、高さＨが4.5ｍｍ、幅Ｄが12ｍｍで、蓋体部１ａの厚みｔ１が0.5ｍｍ、その他の側壁部１ｃおよび底板部１ｂの厚みｔ２およびｔ３が1.0ｍｍで、図７（ｂ）に示す流路部材12の外側から流路３までの距離ＢおよびＧが３ｍｍ、流路３の幅ＣおよびＦが２ｍｍ、隣り合う流路３の間の距離Ｅが２ｍｍとなるように試料を製作した。
　また、表１に示すように、図７（ｂ）の隙間４の奥行き４ａが無いもの（実質的には奥行き４ａが0.005ｍｍ以下を無いものと見なす）と0.08ｍｍ、最大高さ４ｂが無いもの（実質的には最大高さ４ｂが0.005ｍｍ以下を無いものと見なす）と0.06ｍｍのものを各試料につきそれぞれ50個製作した。これを試料Ｎｏ．１および24とする。
　そして、流路部材12の熱交換効率を確認するために、（以下、不図示）流体の供給口を一方の側面に、また、この供給口に対向する他方の側面に排出口をアルミニウム材で作製したものをろう付けした。
　さらに、蓋体部１ａはセラミックスで、側壁部１ｃと底板部１ｂとが金属からなる流路部材12も製作した。
　各寸法は試料Ｎｏ．１および24と同一で、蓋体部１ａのセラミックスも試料Ｎｏ．１および24と同一である。側壁部１ｃおよび底板部１ｂの金属は、純度99.7％のアルミニウムを用い、隙間４の無いものを試料Ｎｏ．101、隙間４のあるものを試料Ｎｏ．102とした。
　また、試料Ｎｏ．１および24の流路部材12を構成する各々のｔ２の貫通孔の製造方法として、セラミックグリーンシートを図６（ａ）に示す金型21を用いて成形することにより、図７（ｂ）に示す隙間４となるように、セラミックグリーンシートの端面に矩形状の面取りを成形し、上述した流路部材12の外形寸法となるような３枚のセラミックグリーンシートを製作した。
　次に製作したセラミックグリーンシートを積層し加圧，接合するときの密着液は、セラミックグリーンシートを製作するときと同じバインダを用い、（以下、不図示）密着液であるバインダの塗布方法は、400メッシュ、厚み0.02ｍｍのステンレス製スクリーンを用い、ゴム製のスキージで積層する個々のセラミックグリーンシートの全面に塗布した。
　次に、これらの密着液が塗布された５枚のセラミックグリーンシートを積層し、積層したセラミックグリーンシートの上下を平板で挟み約0.5ＭＰａで加圧した。
　このときに、セラミックグリーンシートの下端に圧力伝搬状態を観察するために、プレスケール（富士フィルム株式会社製 型名：ＬＬＬＷ 超低圧0.2～0.6ＭＰａ用）を挟み込み（以下、不図示）、積層したセラミックグリーンシートの全面に均等に加圧していることを確認した。このとき、セラミックグリーンシートの全面に均等な圧力が掛かっていれば、流路パターン以外の箇所は赤色に発色するが、流路パターン以外の箇所で発色していない場合には、再度加圧するか、もしくは、この時点で試料から除外した。
　次に、この製品形状の成形体である流路部材12を、プッシャー式トンネルキルンにて最高温度が1600℃で焼成して、表１に示す試料Ｎｏ．１および24の隙間４が三角形状の流路部材を得た。また、流路部材12の一部製品は、接合部の状態を確認するための試料として未焼成のものを一部保管した。
　また、蓋体部１ａがアルミナセラミックスで、側壁部１ｃと底板部１ｂとの金属がアルミニウムの試料Ｎｏ．101および102の作製方法は、蓋体部１ａは試料Ｎｏ．１および24と同じ方法により、予め、蓋体部１ａを焼成したものを準備した。
　そして、側壁部１ｃと底板部１ｂとは、公知の熱間押出成形法により側壁部１ｃと底板部１ｂとが一体となったものを作製した。
　次に、得られた蓋体部１ａと側壁部１ｃとをろう付けにより接合することにより流路部材12を製作した。なお、ろう付けは、スクリーン印刷法によりＡｌ－Ｓｉからなるろう材を塗布し、約0.15ＭＰａで加圧した状態で約590℃の温度で熱処理した。
　次に、流体の供給口および排出口は試料Ｎｏ．１および24と同様に作製した。
　このようにして得られた流路部材12の試料Ｎｏ．１および24について、超音波探傷試験を行なった。
　超音波探傷試験の目的は、焼成後の流路部材12の内部の流路３を形成する蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄに接合不良とみなせる層間剥離の発生がないかを確認するためのものである。
　超音波探傷試験は、日立建機ファインテック株式会社製の型名：ｍｉ－ｓｃｏｐｅｈｙｐｅｒを用い、流路部材１の蓋体部１ａと側壁部１ｃとの積層の厚みｔが4.5ｍｍに対して、上下から１，２層までを周波数50ＭＨｚの超音波プローブ（型名：50Ｐ６Ｆ15）を用い、積層の中間になる３層目については25ＭＨｚの超音波プローブ（型名：ＰＴ－３－25－17）を用い、流路部材の全面の超音波探傷試験を行なった 。そして、積層した蓋体部１ａと側壁部１ｃと底板部１ｂとの１，２層と３層と４，５層との、それぞれの超音波探傷試験の画像を観察した。ここで、使用する超音波プローブは、セラミックシートの積層した厚みｔにより使い分けるもので、さらに、厚みｔが厚くなる場合には、周波数のさらに低いものを使用すればよい。
　超音波探傷試験においては、空洞があれば白い画像、空洞がないところは黒い画像となる。したがって、本来の流路パターンから外れる所に白色部があれば接合不良による層間剥離が発生している。
　超音波探傷試験の評価は、各試料の隙間４の奥行き４ａと超音波探傷試験による隙間の奥行き４ａとの比較により評価し、本来の隙間４の奥行き４ａと超音波探傷試験による画像の隙間４の奥行き４ａとの差の最大値が±10％の範囲内であれば良品とし、＋10％を超えるものは不良品とした。また、奥行き４ａが0.005ｍｍ以下のものは実質的に隙間４がないものとした。そして、各試料50個の流路部材１の不良率が０％であれば評価は優良とし、不良率が２％以下であれば評価は良とし、不良率が２％を超えるものは評価が否とした。
　そしてさらに、接合不良の原因を解明するために、各試料と同じ未焼成の流路部材12について、各試料50個の接合部１ｄについて、手で剥離しながら拡大鏡（10倍）により接合不良に繋がるような原因がないか観察を行なった。
　また、流路部材12の蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄに流路３につながる隙間４があることによって、熱交換対象物を載置する搭載面への熱交換効率の影響度合いも確認した。
　試験方法としては、上記各試料の蓋体部１ａの外面にヒータと熱電対を取り付けた。そして、熱電対を取り付けた箇所の温度が50℃となるように加熱した。
　次に、流体として水温が18℃の水を用い、約0.3ＭＰａで流路部材12に供給した。
　こうして、30分経過後に蓋体部１ａの外面の表面温度を測定し、各試料において平均の温度変化量を確認した。
　得られた結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結果から分かるように、蓋体部１ａと側壁部１ｃとがセラミックスからなる試料Ｎｏ．１は、接合不良の発生率が８％であり、評価は否であった。また、保管していた未焼成の試料を調べたところ、積層したセラミックグリーンシートの接合部に、セラミックグリーンシートを金型21で成形したとき生じたバリが付着しており、このバリによりセラミックグリーンシートの接合が十分に行なわれなかったものであった。
　また、試料Ｎｏ．１と同じくセラミックスの試料Ｎｏ．24は、上記接合不良の発生率が０％であって、評価は優良であった。
　これは、隙間４の奥行き４ａが、0.08ｍｍであって、最大高さ４ｂが0.06ｍｍであるから、端面１ｇにバリ１ｆが発生したとしても、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄまで入り込むことがなく接合不良の発生を防止できたことが考えられる。ちなみに、未焼成の試料の接合部を確認したがセラミックグリーンシートの流路側端面のバリがセラミックグリーンシートの接合部に巻き込まれて接合不良を起こしているものは見つからなかった。
　また、蓋体部１ａがアルミナセラミックスで側壁部１ｃおよび底板部１ｂがアルミニウムで一体成形したものをろう付けで接合した試料101および102は、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄの流路３につながる隙間４の有無にかかわらず、接合不良の発生はなかった。これは、試料Ｎｏ．１および24は、いずれも柔らかい生の成形体で積層，加圧，焼成して接合するもので、流路３となる近辺は側壁部１ｃとなる中間層への加圧力の伝搬がバリの有無により大きく左右されるのに対して、試料Ｎｏ．101および102は、焼結体を接合するのであるから、端面等にバリが存在すれば研磨等により除去できることと、ろう材の厚み等で平坦度を含めバリも吸収できることによる。さらに、堅いものを接合するから流路の近辺への加圧力の伝搬にも影響が少ないからである。
　また、流路部材12の加熱、冷却の試験結果では、蓋体部１ａと側壁部１ｃと底板部１ｂとがセラミックスであるものにおいては、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄに流路３につながる隙間４がない試料Ｎｏ．１の温度変化量が18℃であったのに対して、隙間４がある試料Ｎｏ．24の温度変化量が20℃であって、僅かな隙間４であっても、隙間４があることで熱交換効率が向上することが分かる。
　また、同様に、蓋体部１ａがセラミックスで、側壁部１ｃおよび底板部１ｂが金属の試料Ｎｏ．101と102では、隙間４のない試料Ｎｏ．101の温度変化量が26℃に対して、隙間４のある試料Ｎｏ．102は28℃であり、こちらも、隙間４があることで熱交換効率が向上することが分かる。
　以上の結果から、流路部材12の蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄには、流路３につながる隙間４があることによって、流路３と流体との熱の接触面積が大きくなる分、蓋体部１ａの外面との熱交換効率を向上できることが分かる。
　また、セラミックグリーンシートを積層して、内部に流路を形成する場合、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄに流路３につながる隙間４が、セラミックグリーンシートの
流路３となる貫通孔を形成するときに発生するバリを隙間４中で吸収し接合部１ｄに挟み込むことがないから接合不良の発生を抑制できることが分かる。
　ここでは、流路部材の材質は、セラミックスや金属の何れでも良いとしたが、流路が曲がりくねっている場合には、押出成形や射出成形や鋳型若しくはプレスによる一体成型では困難であるから、一般的には流路となる複雑な貫通孔を個々に形成した複数のシートを積層して作製することになる。そして、昇温と冷却を繰り返すような熱交換器である場合には、蓋体部と側壁部ならびに底板部とが同一材料であれば熱膨張差による接合部の剥離等が生じるおそれが少ないから、流路が複雑で、使用温度範囲の広い場合には、セラミックグリーンシートを積層、焼成したセラミック流路部材とすることがより好ましい。
　次に、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄで形成される流路３につながる隙間４の形状と接合不良との関係を確認した。
　試料は、実施例１で用いたアルミナセラミックスと同じものを用いて作製し、接合不良の評価方法も同じである。
　なお、試料Ｎｏ．１および14は実施例１と同じであるが、試料Ｎｏ．２～８は隙間４の形状か矩形状で、試料Ｎｏ．11～17は隙間４の形状が台形形状であり、試料Ｎｏ．21～27は隙間４の形状が三角形状である。また、各試料の形状に合う金型を作製して成形し、隙間４の奥行き４ａおよび最大高さ４ｂは表に示すとおりである。
　得られた結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示す結果から分かるように、まず、試料Ｎｏ．１は、接合不良の発生率が８％であり、評価は否であった。また、保管していた未焼成の試料を調べたところ、積層したセラミックグリーンシートの接合部に、セラミックグリーンシートを金型21で成形したとき生じたバリが付着しており、このバリによりセラミックグリーンシートの接合が十分に行なわれなかったものであった。
　実施例の試料Ｎｏ．２，11および21は、上記接合不良の発生率が２％であって、評価は良であった。接合不良の原因は試料Ｎｏ．１と同じく金型21によるセラミックグリーンシートへの成形時のバリであり、発生率は少ないものの、隙間４の奥行き４ａが0.02ｍｍと浅いために、セラミックグリーンシートの流路側端面に発生したバリがセラミックグリーンシート圧着時に接合部に挟み込んだものがあったと推測される。
　また、実施例の試料Ｎｏ．６，15および25は、上記接合不良の発生率は２％で、試料Ｎｏ．２と同じく評価は良であったが、接合不良の原因となるようなバリの挟み込みは見つからなかった。セラミックグリーンシートの積層後、加圧したときに圧力伝搬状態を見るために挟み込んだプレスケールを確認したところ隙間４の奥行き４ａが、焼成後の寸法値に換算したときに約0.09ｍｍの付近が赤色発色の濃度が薄くなっているので、加圧の圧力伝搬が不足していたことが接合不良の原因であると考えられる。
　また、試料Ｎｏ．７，８，16，17，26および27は、隙間４の奥行き４ａと最大高さ４ｂとが同じ長さのものであるが、接合不良の発生率はいずれも２％で評価は良であった。接合不良の原因は最大高さ４ｂに対して奥行き４ａが同等であったためバリの一部が接合部に入り込んだためである。
　また、隙間４の奥行き４ａが、0.03，0.04，0.08ｍｍであって、最大高さ４ｂよりも長い試料Ｎｏ．３～５，12～14および22～24は、接合不良の発生率は、いずれも０％で評価は優良であった。なお、未焼成の試料の接合部を確認したがセラミックグリーンシートの流路側端面のバリがセラミックグリーンシートの接合部に巻き込まれて接合不良を起こしているものは見つからなかった。
　以上の結果から、流路部材12を、セラミックグリーンシートを積層して、内部に流路を形成する場合、流路の側面の積層したセラミックグリーンシートの接合部１ｄには、流路３側に開口した隙間４があることにより接合不良の発生を抑制できることが分かる。
　また、隙間４の形状は、流路３側に開口した矩形状，台形状または三角形状のいずれでも良いことが分かる。
　隙間４の形状が矩形状または台形状を選択するときは、製造工程において、セラミックグリーンシートに流路３となる貫通孔の端面に発生するバリを隙間４の中で許容したいときであり、三角形状を選択するときは、バリの大きさを抑えたいときであり、加工方法も適宜選択すればよい。
　また、隙間４の奥行き４ａが、0.03～0.08ｍｍであって、かつ、最大高さ４ｂの長さよりも長いときには、セラミックグリーンシートを積層、加圧したときにバリの接合部への挟み込みによる接合不良および加圧力の伝搬不足による接合不良の発生をさらに抑制することができる。
　次に、酸化アルミニウムの含有量を増減したときの、蓋体部１ａと側壁部１ｃとの接合部１ｄの接合不良への影響の有無を調査した。
　ここでは、図７に示す流路部材12の各寸法は実施例２で用いた試料Ｎｏ．４と同じであるが、酸化アルミニウムの含有量を94.0質量％と97.0質量％とに変更して、残部が酸化珪素，酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムからなる表３に示す試料Ｎｏ．９と10とを製作した。
　各試料50個の流路部材12を実施例１と同様の方法で製作し、また、接合不良の確認も超音波探傷試験により行ない、評価の方法も同じように行なった。
　得られた結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示す結果から分かるように、実施例である酸化アルミニウムの含有量が94.0質量％の試料Ｎｏ．９および、97.0質量％の試料Ｎｏ．10のいずれも接合部１ｄの接合不良の発生率は０％で評価は優良であった。
　ここでは、流路部材12の外形寸法が、長さＬが200ｍｍ、幅Ｄが12ｍｍ、高さＨが4.5ｍｍの構造物であるが、酸化アルミニウムの含有量が94.0～97.0質量％で残部が酸化珪素と酸化カルシウムと酸化マグネシウムからなるときには、焼成温度が1600℃のままであっても、流路部材12の内部の蓋体部１ａと側壁部１ｃとの各接合部１ｄも問題なく接合していることから焼結性の問題も発生が抑制されたと言える。適度な焼結助剤を含有していることから焼結性が高められ焼成温度を高める必要もなく、焼成コストを低減することができる。
　以上のように、本実施例の流路部材12は、側壁部の接合不良の発生のおそれが少なく、流体を高圧で流し冷却用や温熱用などに用いたとしても、層間剥離の発生を抑制できる。さらには、比較的低コストの流路部材を提供できるものである。
　１，11，12，13，14，15：流路部材
　１ａ：蓋体部
　１ｂ：底板部
　１ｃ：側壁部
　１ｄ：接合部
　１ｅ：面取り
　１ｆ：バリ
　１ｇ：端面
　３：流路
　４：隙間
　４ａ：隙間の奥行き
　４ｂ：隙間の最大高さ
　５：金属板
　６：電子部品
　７，８：加工したセラミックグリーンシート
　７ｂ’，８ｂ’：端面
　７ｃ’，８ｃ’：面取り
　20：熱交換器
　30：電子部品装置

Claims (8)

  1. 蓋体部と側壁部と底板部とで構成され、内部に流体が流れる流路を有するとともに、前記蓋体部と前記側壁部との間に前記流路につながる隙間を有することを特徴とする流路部材。
  2. 前記側壁部は、前記流路を形成するための孔を有する板状体を複数備えてなる積層体であって、該積層体を構成する板状体の間に前記流路につながる隙間があることを特徴とする請求項１に記載の流路部材。
  3. 前記流体が流れる方向に対して直交するように断面視したとき、前記隙間が矩形状または台形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流路部材。
  4. 前記流体が流れる方向に対して直交するように断面視したとき、前記隙間は、前記側壁部側に延びる方向に向かって、上下に開口する方向の高さが低くなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流路部材。
  5. 前記流体が流れる方向に対して直交するように断面視したとき、前記隙間は、前記側壁部側に延びる方向の奥行きをａとし、上下に開口する方向の最大高さをｂとしたとき、ａ＞ｂの関係であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流路部材。
  6. 前記奥行きが０．０３ｍｍ以上０．０８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の流路部材。
  7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の流路部材の前記蓋体部の外面に、金属板を設けてなることを特徴とする熱交換器。
  8. 請求項７に記載の熱交換器の前記金属板上に電子部品を搭載してなることを特徴とする電子部品装置。
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JP2011543023A JP5073104B2 (ja) 2010-06-09 2011-06-09 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに電子部品装置
US13/702,948 US20130088837A1 (en) 2010-06-09 2011-06-09 Flow channel member, and heat exchanger using the same, and electronic component device

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013048204A (ja) * 2011-07-28 2013-03-07 Kyocera Corp 流路部材、これを用いた熱交換器および電子部品装置ならびに半導体製造装置
JP2014060393A (ja) * 2012-08-24 2014-04-03 Kyocera Corp 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置
JP2015138910A (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 京セラ株式会社 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置
JP2017044363A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 京セラ株式会社 流路部材
JP2019220611A (ja) * 2018-06-21 2019-12-26 株式会社デンソー 電力変換装置及び冷却システム

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5073104B2 (ja) * 2010-06-09 2012-11-14 京セラ株式会社 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに電子部品装置
US20130308273A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Hamilton Sundstrand Space Systems International Laser sintered matching set radiators
US20130306293A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Hamilton Sundstrand Space Systems International Extruded matching set radiators
JP6909126B2 (ja) * 2017-10-13 2021-07-28 京セラ株式会社 半導体装置の製造方法
CN109819603B (zh) * 2017-11-20 2022-05-27 Tvs电机股份有限公司 用于机动车辆的主控制单元组件
CN108036668B (zh) * 2017-12-07 2024-03-15 程向锋 换热管、包括它的换热器和换热管的制造方法
JP7238635B2 (ja) * 2019-06-27 2023-03-14 株式会社デンソー 電力変換装置及び冷却システム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5626959U (ja) * 1979-08-09 1981-03-12
JPH03296646A (ja) * 1990-04-16 1991-12-27 Fujitsu Ltd 積層体の層間密着度検査方法
JPH07142822A (ja) 1993-09-20 1995-06-02 Fujitsu Ltd 回路基板及びその製造方法
JP2002329938A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Kyocera Corp セラミック回路基板
JP2008071800A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Mitsubishi Electric Corp 放熱板、冷却構造体およびヒートシンク

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS538855A (en) * 1976-07-13 1978-01-26 Hitachi Cable Ltd Condensing heat transmission wall
DE3323830C2 (de) * 1983-07-01 1985-06-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zum Auflöten einer elektrischen Schaltungsplatte auf einen Grundkörper
JPH0676872B2 (ja) * 1989-05-19 1994-09-28 日本発条株式会社 ヒートシンク
US5946188A (en) * 1998-07-29 1999-08-31 Epsilon Electronics, Inc. Car amplifier incorporating a peltier device for cooling
US6490159B1 (en) * 2000-09-06 2002-12-03 Visteon Global Tech., Inc. Electrical circuit board and method for making the same
JP4626082B2 (ja) * 2001-04-16 2011-02-02 株式会社日立製作所 冷却水路を備えた電気装置
US6452798B1 (en) * 2001-09-12 2002-09-17 Harris Corporation Electronic module including a cooling substrate having a fluid cooling circuit therein and related methods
US6819561B2 (en) * 2002-02-22 2004-11-16 Satcon Technology Corporation Finned-tube heat exchangers and cold plates, self-cooling electronic component systems using same, and methods for cooling electronic components using same
US7311137B2 (en) * 2002-06-10 2007-12-25 Wolverine Tube, Inc. Heat transfer tube including enhanced heat transfer surfaces
JP2005166855A (ja) * 2003-12-02 2005-06-23 Hitachi Ltd 電子機器
EP1542516B1 (en) * 2003-12-08 2005-12-14 Asia Vital Component Co., Ltd., Heat dissipating microdevice and method of making the same
US7080683B2 (en) * 2004-06-14 2006-07-25 Delphi Technologies, Inc. Flat tube evaporator with enhanced refrigerant flow passages
US20060196640A1 (en) * 2004-12-01 2006-09-07 Convergence Technologies Limited Vapor chamber with boiling-enhanced multi-wick structure
JP5004423B2 (ja) * 2005-01-27 2012-08-22 京セラ株式会社 電子部品収納用パッケージおよび電子装置
JP4729336B2 (ja) * 2005-04-27 2011-07-20 株式会社豊田自動織機 パワーモジュール用基板
JP2006329439A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Furukawa Sky Kk コールドプレート
JP4826887B2 (ja) * 2005-10-28 2011-11-30 中村製作所株式会社 液冷熱交換器を備えた電子部品用パッケージ、およびその形成方法
JP2007294891A (ja) * 2006-03-30 2007-11-08 Dowa Metaltech Kk 放熱器
JP2009024933A (ja) * 2007-07-19 2009-02-05 Sony Corp 熱拡散装置及びその製造方法
JP5073104B2 (ja) * 2010-06-09 2012-11-14 京セラ株式会社 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに電子部品装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5626959U (ja) * 1979-08-09 1981-03-12
JPH03296646A (ja) * 1990-04-16 1991-12-27 Fujitsu Ltd 積層体の層間密着度検査方法
JPH07142822A (ja) 1993-09-20 1995-06-02 Fujitsu Ltd 回路基板及びその製造方法
JP2002329938A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Kyocera Corp セラミック回路基板
JP2008071800A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Mitsubishi Electric Corp 放熱板、冷却構造体およびヒートシンク

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2582213A4

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013048204A (ja) * 2011-07-28 2013-03-07 Kyocera Corp 流路部材、これを用いた熱交換器および電子部品装置ならびに半導体製造装置
JP2014060393A (ja) * 2012-08-24 2014-04-03 Kyocera Corp 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置
JP2015138910A (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 京セラ株式会社 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置
JP2017044363A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 京セラ株式会社 流路部材
JP2019220611A (ja) * 2018-06-21 2019-12-26 株式会社デンソー 電力変換装置及び冷却システム
JP7087715B2 (ja) 2018-06-21 2022-06-21 株式会社デンソー 電力変換装置及び冷却システム

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Publication number Publication date
JP5502133B2 (ja) 2014-05-28
CN102934528A (zh) 2013-02-13
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