光机用DMD封装及散热结构、小型投影光机及便携式投影仪的制作方法

光机用dmd封装及散热结构、小型投影光机及便携式投影仪
技术领域
1.本发明涉及dmd安装技术领域，特别涉及一种光机用dmd封装及散热结构、小型投影光机及便携式投影仪。


背景技术：

2.dmd(数码微镜器件，digital mirror device)为数字光处理技术(dlp)的核心器件，主要通过调节反射光实现投影图像。光线照射在dmd上会带来dmd散热的问题，现有的dmd的散热方式是通过散热片直接或间接的与dmd的背面接触，dmd上的热量传导至散热片上，通过散热片将热量散出，由于散热片具有较大的表面积，因而散热片所占的空间较大，这就对投影光机的小型化产生了阻碍。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光机用dmd封装及散热结构、小型投影光机及便携式投影仪，dmd封装及散热结构取消了现有的散热片，直接利用电路板进行散热，从而有效减小了小型投影光机所占空间，大大降低了投影光机小型化的难度。
4.本发明所采用的具体实施方式：
5.一种光机用dmd封装及散热结构，包括安装基体、dmd、第一导热垫、导热压板、第二导热垫和电路板，所述安装基体上设有导热垫安装槽，所述导热垫安装槽的槽底设有dmd安装槽，所述dmd嵌设于所述dmd安装槽内，所述dmd的外侧面凸出于所述导热垫安装槽的槽底，所述第一导热垫设置于所述导热垫安装槽内，且所述dmd的外侧面与所述第一导热垫的内侧面贴合，所述第一导热垫的厚度与所述dmd的外侧面凸出于所述导热垫安装槽的槽底的高度之和大于所述导热垫安装槽的高度，以使所述第一导热垫的外侧面凸出于所述安装基体的外表面，所述导热压板固定在所述安装基体上，所述导热压板的内侧面从外向内压接于所述第一导热垫的外侧面，以使所述第一导热垫的外侧面与所述安装基体的外表面齐平；所述第二导热垫的内侧面与所述导热压板的外侧面贴合，所述电路板连接于导热压板或所述安装基体，电路板的内侧面压接于所述第二导热垫的外侧面，所述第一导热垫、所述导热压板、所述第二导热垫和所述电路板形成散热通道，以将dmd上的热量传导至所述电路板上，并通过所述电路板进行散热；
6.所述电路板的外侧不再直接或间接连接散热片。
7.优选地，所述dmd的外侧面还设有第一连接端子，所述电路板的内侧面设有与所述第一连接端子相配合的第二连接端子，所述第一导热垫的中部开设有第一通槽，所述导热压板的中部开设有第二通槽，所述第二导热垫的中部开设有第三通槽，所述第一通槽、所述第二通槽和所述第三通槽在内外方向上至少部分重叠，重叠的部分共同形成连接通道，所述第一连接端子与所述第二连接端子通过所述连接通道插接。
8.优选地，所述第一导热垫覆盖所述dmd与所述dmd安装槽之间形成的缝隙。
9.优选地，所述dmd安装槽的侧壁上设有定位槽，所述定位槽内安装有弹性件，所述
弹性件从垂直于内外方向上，将所述dmd压紧于所述dmd安装槽内。
10.优选地，所述导热压板上设有第一安装孔，第一螺钉穿过所述第一安装孔与所述安装基体连接，以将所述导热压板固定于所述安装基体上。
11.优选地，所述电路板上设有第二安装孔、所述第二导热垫上设有第一过孔、所述导热压板上设有第二过孔，所述安装基体上设有安装定位柱，所述安装定位柱穿过所述第二过孔和所述第一过孔，所述安装定位柱的端面与所述电路板的内侧面抵接，第二螺钉穿过所述第二安装孔与所述安装定位柱上的内螺纹连接，以使得所述电路板固定连接于所述安装基体上。
12.优选地，所述安装定位柱的长度大于所述导热压板的厚度，且小于所述导热压板与第二导热垫的厚度之和；第二螺钉连接所述电路板与所述安装基体时，所述电路板压紧所述第二导热垫，以使所述第二导热垫的外侧面与所述安装定位柱的端面齐平。
13.优选地，所述安装定位柱的数量为两个，两个所述安装定位柱设置于所述dmd安装槽相对的两侧，且两个所述安装定位柱的横截面的形状不同。
14.本发明还提供了一种小型投影光机，包括前述的光机用dmd封装及散热结构，所述小型投影光机的光通量不超过80lm，所述安装基体为光机壳的一部分。
15.本发明还提供了一种便携式投影仪，包括前述的小型投影光机。
16.本发明的有益效果：
17.本发明所涉及的光机用dmd封装及散热结构，能够将dmd上的热量通过第一导热垫、导热压板和第二导热垫传导至电路板上，并通过电路板对外进行散热，从而提出了一种dmd的全新的封装及散热结构，相比现有散热片的散热方式，本发明所涉及的光机用dmd封装及散热结构所占空间大大减小，且省去了与散热片相关的结构，因而其装配也更为容易，最终依靠本发明所涉及的光机用dmd封装及散热结构所制备出的投影光机和投影仪的体型也能够有所减小，为实现便携式投影仪扫平了障碍。
附图说明
18.通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
19.图1是光机用dmd封装及散热结构的一种优选实施方式的示意图；
20.图2是图1的爆炸图；
21.图3是图1中a-a方向的剖视图；
22.图4是图3中s区域的放大图；
23.图5是dmd嵌设于dmd安装槽内时的正视图；
24.图6是安装基体的结构示意图；
25.图7是dmd、第一导热垫设置于安装基体后的示意图；
26.图8是图7中b-b方向的剖视图；
27.图9是dmd、第一导热垫、导热压板设置于安装基体后的示意图；
28.图10是导热压板的结构示意图；
29.图11是小型投影光机的一种优选的实施方式的结构示意图。
30.图中：1、安装基体；2、dmd；3、第一导热垫；4、导热压板；5、第二导热垫；6、电路板；
7、dmd封装及散热结构；8、光机壳；
31.11、dmd安装槽；12、导热垫安装槽；13、安装定位柱；14、安装基体的外表面；
32.21、第一连接端子；
33.31、第一通槽；32、第一导热垫的外侧面；
34.41、第二通槽；42、第二过孔；43、第一安装孔；44、第一螺钉；
35.51、第三通槽；52、第一过孔；
36.61、第二安装孔；62、第二螺钉；63、第二连接端子；
37.111、缝隙；112、定位槽；
38.121、导热垫安装槽的槽底。
具体实施方式
39.以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
40.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
41.除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本发明中，如图2和图8所示，靠近安装基体的一侧为“内”，远离安装基体的一侧为“外”。
44.参见图1、图2、图6-图8，本发明涉及一种光机用dmd封装及散热结构(以下简称“dmd封装及散热结构7”)，包括安装基体1、dmd2、第一导热垫3、导热压板4、第二导热垫5和电路板6，所述安装基体1上设有导热垫安装槽12，所述导热垫安装槽的槽底121设有dmd安装槽11，所述dmd2嵌设于所述dmd安装槽11内，所述dmd2的外侧面凸出于所述导热垫安装槽的槽底121，所述第一导热垫3设置于所述导热垫安装槽12内，因而，所述dmd2的外侧面自然地与所述第一导热垫3的内侧面贴合，自然状态下，所述第一导热垫3的厚度与所述dmd2的外侧面凸出于所述导热垫安装槽的槽底121的高度之和大于所述导热垫安装槽12的高度，以使所述第一导热垫3的外侧面凸出于所述安装基体的外表面14，即第一导热垫的外侧面32在安装基体的外表面14的外侧(如图8所示)，所述导热压板4固定在所述安装基体1上，所述导热压板4的内侧面从外向内压接于所述第一导热垫3的外侧面，直至所述第一导热垫3的外侧面与所述安装基体1的外表面齐平(如图9所示)，以使得第一导热垫3在内外方向上发生一定的变形；所述第二导热垫5的内侧面与所述导热压板4的外侧面贴合，所述电路板6连接于导热压板4或所述安装基体1，电路板6的内侧面压接于所述第二导热垫5的外侧面，所述第一导热垫3、所述导热压板4、所述第二导热垫5和所述电路板6形成散热通道，以将dmd上的热量传导至所述电路板上，并通过所述电路板进行散热；所述电路板6的外侧不再
直接或间接连接散热片。
45.参见图2、图5和图6，安装基体1上的dmd安装槽11为开口设计，dmd2从外向内嵌设于该dmd安装槽11内，dmd2的外侧面凸出于导热垫安装槽的槽底121，在第一导热垫3安装在导热垫安装槽12内时，可确保第一导热垫3的内侧面与dmd2的外侧面充分贴合，进而保证dmd2上的热量能够传导至第一导热垫3上；此外，在第一导热垫3设置于导热垫安装槽12内时，第一导热垫的外侧面32凸出于安装基体的外表面14，导热压板4为刚性材质，在导热压板4压紧第一导热垫3时，能够使得第一导热垫3发生变形(内外方向上)，使得第一导热垫的外侧面32向内压缩至与安装基体的外表面14齐平，由于dmd2的外表面凸出于导热垫安装槽的槽底121，导热压板4的压迫力可有效地透过第一导热垫3传导至dmd2上，从而确保dmd2相对dmd安装槽11的位置恒定，从而确保dmd2能够投射出清晰的投影图像。此外，由于第一导热垫3发生形变，第一导热垫3的内侧面能够有效地、充分地与dmd2的外侧面接触，第一导热垫的外侧面32能够有效地、充分地与导热压板4的内侧面接触，从而确保dmd2上的热量能够有效地、快速地、充分地经第一导热垫3传导至导热压板4上。电路板6再将第二导热垫5压在导热压板4的外侧，电路板6的刚度大于第二导热垫5的刚度，电路板6连接于导热压板4或安装基体1，电路板6压紧第二导热垫5使得第二导热垫5在内外方向上也发生一定的形变，确保第二导热垫5的内侧面充分的与导热压板4的外侧面贴合，同时第二导热垫5的外侧面充分地与电路板6的内侧面贴合，从而形成了经第一导热垫3、导热压板4、第二导热垫5的散热通道，确保dmd2上的热量能够快速地经前述散热通道传导至电路板6上，并通过电路板6进行散热。
46.可以理解的是，dmd2的外侧面处于导热垫安装槽12内，由于dmd2不能够被压缩，以确保导热压板4在压紧第一导热垫3时，能够实现第一导热垫的外侧面32与安装基体的外表面14齐平。
47.进一步地，第一导热垫3的厚度(内外方向)与导热垫安装槽12的高度(内外方向)相同。因而在第一导热垫3设置于导热垫安装槽12内时，第一导热垫3凸出于安装基体的外表面14的高度与dmd2凸出于导热垫安装槽12槽底的高度相等，也就意味着dmd2凸出于导热垫安装槽12槽底的高度为第一导热垫3的变形量，因而可根据导热垫安装槽12的高度控制dmd2凸出于导热垫安装槽12槽底的高度，从而控制第一导热垫3的变形量，进一步控制dmd2与dmd安装槽11的压紧程度及dmd2、第一导热垫3和导热压板4之间的贴合程度。
48.需要说明的是，dmd2的外侧面与第一导热垫3的内侧面贴合、导热压板4的内侧面压接于第一导热垫的外侧面32、第二导热垫5的内侧面与导热压板4的外侧面贴合以及电路板6的内侧面压接于第二导热垫5的外侧面，只是说明dmd2、第一导热垫3、导热压板4、第二导热垫5和电路板6的面与面之间位置的关系，可以理解为：部分dmd2的外侧面与全部或部分第一导热垫3的内侧面贴合、全部或部分导热压板4的内侧面与全部或部分第一导热垫的外侧面32贴合、全部或部分第二导热垫5的内侧面与全部或部分导热压板4的外侧面贴合、部分电路板6的内侧面与全部或部分第二导热垫5的外侧面贴合。只需确保dmd2、第一导热垫3、导热压板4、第二导热垫5和电路板6之间形成有效的散热通道即可。
49.由于dmd封装及散热结构7直接利用电路板6进行散热，因而无需设置专门的散热片，简化了dmd封装及散热结构7，便于dmd封装及散热结构7的组装；此外，第一导热垫3和第二导热垫5均为薄片结构或薄板结构，其所占的空间较为有限，相对现有的带有散热片的
dmd封装及散热结构7，本发明所涉及的dmd封装及散热结构7所占空间大大减小，特别有益于应用在小型投影光机上，在将本发明所涉及的dmd封装及散热结构7应用在小型投影光机上时，由于该小型投影光机上未设置为dmd2散热的散热片，因而小型投影光机所占空间更小；同理将该小型投影光机应用至便携式投影仪上时，该便携式投影仪的尺寸可以进一步缩小，或者在保留原有便携式投影仪的尺寸的基础上，由于小型投影光机所占用便携式投影仪内部空间有所减小，使得便携式投影仪内部能够预留出更大的空间，以便安装便携式投影仪的其它电子元件(如控制电路板等)。
50.优选地，导热压板4为金属材质制成(如铝板、铜板等)，导热压板4的热传导率应高于100w/(m
·
k)，在确保导热压板4的导热性能的同时确保其有足够强的刚度；相对地第二导热垫5为绝缘导热垫，防止电路板6的内侧面上元器件的焊点之间出现短路的情况。
51.参见图2和图3，在一种优选的实施方式中，所述dmd2的外侧面还设有第一连接端子21，所述电路板6的内侧面设有与所述第一连接端子21相配合的第二连接端子63，所述第一导热垫3的中部开设有第一通槽31，所述导热压板4的中部开设有第二通槽41，所述第二导热垫5的中部开设有第三通槽51，所述第一通槽31、所述第二通槽41和所述第三通槽51在内外方向上至少部分重叠，重叠的部分共同形成连接通道，所述第一连接端子21与所述第二连接端子63通过所述连接通道插接。
52.第一通槽31、第二通槽41和第三通槽51形成连接通道，使得电路板6在与导热压板4或安装基体1连接时，电路板6内侧面的第二连接端子63伸入连接通道内，连接通道内的、dmd2的外侧面的第一连接端子21插接。因而在对电路板6装配的过程中就能够同时实现第一连接端子21与第二连接端子63的连接。
53.参见图2-图4，在一种优选的实施方式中，所述第一导热垫3覆盖所述dmd2与所述dmd安装槽11之间形成的缝隙111。
54.为方便dmd2嵌设于dmd安装槽11内，dmd安装槽11的尺寸略大于dmd2的尺寸，以方便dmd2安装至dmd安装槽11内，这就使得dmd2与dmd安装槽11的侧壁之间形成有缝隙111，投影仪在正常的使用场景下，空间内漂浮着灰尘及其他杂物，灰尘会通过缝隙111粘附在dmd2的镜面上，从而影响投射的投影画面的质量。
55.导热压板4固定在安装基体1上后，第一导热垫3压着dmd2的同时，第一导热垫3还覆盖前述缝隙111，使得外界的灰尘等杂物不会通过该缝隙111粘附在dmd2的镜面上，确保最终投射的投影画面的质量。
56.参见图5和图6，在一种优选的实施方式中，所述dmd安装槽11的侧壁上设有定位槽112，所述定位槽112内安装有弹性件，所述弹性件抵靠于定位槽112的侧壁上，所述弹性件压紧于dmd2的相应的侧边，以将所述dmd2压紧于所述dmd安装槽11内。
57.正如前文所述，dmd2嵌设于dmd安装槽11内后，dmd2与dmd安装槽11的侧壁之间存在着缝隙111，因而dmd2在dmd安装槽11内，dmd2相对dmd安装槽11有一个小范围的活动范围，这就导致了dmd2相对dmd安装槽11的位置存在着不稳定的情况，dmd2位置安装偏差会影响投射的投影画面的亮度和清晰度。而通过将弹性件设置在定位槽112内，通过弹性件对dmd2在dmd安装槽11内的位置进行准确定位，由于弹性件的挤压，同时也使得dmd2在dmd安装槽11内的位置相对固定，后续再进行安装第一导热垫3和导热压板4时，dmd2相对dmd安装槽11的位置也不会发生改变，从而确保投射的投影画面的质量。
58.进一步地，参见图5，dmd安装槽11的形状大致为矩形，在两个长边所对应的侧壁的两端分别设置一个定位槽112，两个短边中的一个短边所对应的侧壁的两端分别设置一个定位槽112。因而定位槽112的数量总共为六个，分别通过在这六个定位槽112内选择性的安装弹性件，以实现对dmd2的定位。
59.所述弹性件优选为圆柱形的硅胶塞。
60.参见图2、图9和图10，在一种优选的实施方式中，所述导热压板4上设有第一安装孔43，第一螺钉44穿过所述第一安装孔43与所述安装基体1连接，以将所述导热压板4固定于所述安装基体1上。
61.第一安装孔43可以为沉头孔，第一螺钉44将导热压板4固定在安装基体1上时，第一螺钉44的头部能够埋入沉头孔内，保证导热压板4外侧面的平整性，便于导热压板4的外侧面与第二导热垫5内侧面的贴合。
62.进一步地，第一安装孔43的数量为四个，分别位于导热压板4的四角位置，使得导热压板4较均匀地压在第一导热垫的外侧面32上，确保导热压板4与第一导热垫3之间各处受力较为均匀；此外，导热压板4的四角位置与安装基体1连接，也能够防止导热压板4的边沿后期发生翘曲现象，确保导热压板4与第一导热垫3之间的贴合。
63.当然，第一安装孔43也可为普通的通孔，第一螺钉44的头部位于导热压板4的外侧面的外侧；或者，安装基体1上固定有螺纹杆，并穿过导热压板4上的第一安装孔43，并通过螺母与螺纹杆配合的方式将导热压板4固定在安装基体1上。
64.参见图2、图6、图9和图10，在一种优选的实施方式中，所述电路板6上设有第二安装孔61、所述第二导热垫5上设有第一过孔52、所述导热压板4上设有第二过孔42，所述安装基体1上设有安装定位柱13，所述安装定位柱13穿过所述第二过孔42和所述第一过孔52，所述安装定位柱13的端面与所述电路板6的内侧面抵接，第二螺钉62穿过所述第二安装孔61与所述安装定位柱13上的内螺纹连接，以使得所述电路板6固定连接于所述安装基体1上。
65.导热压板4通过第二过孔42套设在安装定位柱13上，第二导热垫5通过第一过孔52套设在安装定位柱13上，因而导热压板4和第二导热垫5相对准确定位地安装在安装基体1上，第二螺钉62与安装定位柱13上的内螺纹连接时，第二螺钉62的头部向内挤压电路板6，使得电路板6向内挤压第二导热垫5，从而确保第二导热垫5的内侧面与导热压板4的外侧面贴合、第二导热垫5的外侧面与电路板6的内侧面贴合，进而确保导热压板4上的热量能够顺利地传导至电路板6上，以通过电路板6进行散热。
66.在一种优选的实施方式中，所述安装定位柱13的长度(内外方向)大于所述导热压板4的厚度(内外方向)，且小于所述导热压板4与第二导热垫5的厚度(内外方向)之和，导热压板4通过第二过孔42套设在安装定位柱13上时，安装定位柱13的部分凸出于导热压板4的外侧面，方便第二导热垫5与安装定位柱13的配合，且在第二导热垫5与安装定位柱13配合时，安装定位柱13的端部完全位于第二导热垫5的第一过孔52内；第二螺钉62连接所述电路板6与所述安装基体1时，所述电路板6压紧所述第二导热垫5，以使所述第二导热垫5的外侧面与所述安装定位柱13的端面齐平，电路板6从外向内压紧第二导热垫5，使得第二导热垫5的形变量(第二导热垫5的厚度变小)，直至第二导热垫5的外侧面与安装定位柱13的端面齐平，此时安装定位柱13的端面与电路板6的内侧面抵接，在该过程中，第二导热垫5厚度的变化量取决于导热压板4和第二导热垫5的总厚度与安装定位柱13的长度之间的差值，因而可
通过控制安装定位柱13的长度和第二导热垫5的厚度来控制第二导热垫5的形变量，进而控制导热压板4外侧面与第二导热垫5的内侧面、第二导热垫5的外侧面与电路板6的内侧面之间的贴合程度。
67.在一种优选的实施方式中，所述安装定位柱13的数量为两个，两个所述安装定位柱13设置于所述dmd安装槽11相对的两侧，且两个所述安装定位柱13的横截面的形状不同。由于安装定位柱13的数量为两个，相应地，第一过孔52和第二过孔42的数量均为两个，两个第一过孔52的形状分别对应两个安装定位柱13的横截面的形状，两个第二过孔42的形状也分别对应两个安装定位柱13的横截面的形状，因而两个第一过孔52只能分别与对应的两个安装定位柱13配合，从而确保导热压板4只能以唯一的方式与安装定位柱13配合，同理第二导热垫5也只能以唯一的方式与安装定位柱13配合，防止导热压板4和第二导热垫5在与安装定位柱13配合时出现误装配的情况。
68.例如：在两个安装定位柱13的横截面中，其中一个横截面为腰形，另一个横截面为半腰形(即截去腰形的一个半圆)；或者，其中一个横截面为圆形，另一个横截面为椭圆形等。
69.当然，也可以设置更多的安装定位柱来解决前述误装配的情形。
70.相应地，第二安装孔61的数量也为两个，两个第二螺钉62分别穿过对应的第二安装孔61与对应的安装定位柱13上的内螺纹连接。两个第二安装孔61位于电路板6相对的两侧，使得电路板6的内侧面较平稳的压在第二导热垫5的外侧面上，在确保电路板6与安装基体1连接的稳定性和可靠性的前提下，保证前述散热通道的散热功能的可靠性。
71.需要说明的是，安装基体1的外侧面上仅有导热压板4、第二导热垫5和电路板6，由于导热压板4、第二导热垫5和电路板6均为薄片结构或板状结构，且导热压板4、第二导热垫5和电路板6层叠在一起，因而导热压板4、第二导热垫5和电路板6整体所占空间相对有限，最终使得本发明所涉及的dmd封装及散热结构7所占空间相比单独的安装基体1的所占空间变化相对有限。
72.参见图11，本发明还涉及一种小型投影光机，包括前述的光机用dmd封装及散热结构，所述小型投影光机的光通量不超过80lm，所述安装基体1为小型投影光机的光机壳8的一部分。
73.小型投影光机主要应用于便携式投影仪上，由于便携式投影仪的特殊需求，其具备所占空间小的特点，因而，小型投影光机的所占空间应尽量的小，而本发明所涉及的小型投影光机采用前述的dmd封装及散热结构7，使得小型投影光机的体型有较大的缩减，从而减小了小型投影光机的所占空间，从而解决便携式投影仪的需求。
74.此外，便携式投影仪还具有功率小的特点，因而小型投影光机的功率一般不超过5w，例如小型投影光机的功率为2w、3w、4w、5w等。由于受自身功率的限定，小型投影光机实际投影画面的光通量不超过80lm，如40lm、45lm、50lm、55lm、60lm、65lm、70lm、75lm、80lm等。由于光通量的数值较低，因而小型投影光机中所应用的前述dmd封装及散热结构7可完全满足小型投影光机中的散热需求。
75.本发明还涉及一种便携式投影仪，其包括前述的小型投影光机，由于小型投影光机取消了dmd部分的散热片，使得小型投影光机的体型变小，因而本发明所涉及的便携式投影仪的相对现有的便携式投影仪而言，其体型可设计得更小，进一步增强其便携性。
76.应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。