CN101209513A - 用以升温基材的加热板的接合方法及加热板 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用以升温基材的加热板的接合方法及加热板，此方法包含提供一承载导板步骤、提供一加热导线步骤，提供一加热导板步骤，二导板分别开设沟槽而构成容置空间供加热导线容置，且还分别也具有接合面供相互接合，进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合承载导板及加热导板操作步骤，使二导板接合成一体，提供一导线导引管步骤，供加热导线延伸容置，进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合导线导引管于承载导板操作步骤。

Description

用以升温基材的加热板的接合方法及加热板

技术领域

本发明涉及一种加热板的接合方法及加热板，尤其涉及一种能提升热传导效率、维持最小温度梯度而达到加热板表面温度均匀的用以升温基材的加热板的接合方法及加热板。

背景技术

近期多媒体技术能急速进步，多半受惠于半导体组件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，冷阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)因具有优异的显示品质与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作显示器装置的环境或是以环保的观点观之，若能以节省能源的潮流加以预测，阴极射线管因空间利用以及能源消耗上仍存在很多问题，故若单只以轻、薄、短、小及低消耗功率的需求已无法有效降低提供解决之道。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)已逐渐成为市场的主流。

液晶显示器(LCD)可略分为主动矩阵式液晶显示器(Active Matrix LCD)以及被动矩阵式液晶显示器(Passive Matrix LCD)两种，其中又以主动矩阵式液晶显示器的应用层面较为广泛。一般常见的主动矩阵式液晶显示器为薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)，其主要由薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)来控制每个像素电极的状态，进而达到显示的效果。

薄膜晶体管数组主要由多道光罩制造过程所形成的图案化导体层以及介电层堆栈所形成。其大致制造过程为，图案化导体层在制作上必须经过反复的溅镀成膜、光阻涂布、软烤、曝光、曝光后升温、显影、硬烤、蚀刻以及光阻玻璃等步骤。其中，用以定义导体层的光罩制造过程主要先将光阻液涂布于形成有导体层的玻璃基材上(通常为玻璃基材的中心处)，并由旋转的方式使光阻液均匀地分布在玻璃基材上，接着将玻璃基材置于一加热板上进行软烤的动作，而在软烤之后再进行曝光、曝光后升温、显影、硬烤、蚀刻以及光阻剥离等步骤，如此即完成了图案化导体层的制作。

而目前不管是薄膜晶体管液晶显示器制造业或半导体制造业，皆须广泛由加热板进行升温操作，故现有加热板朝向高导热效果及加热大面积方向发展，然而目前运用于上述制造业的现有加热板通常包含有加热导线，其主要运用铝合金铸造制造过程将加热导线包覆于铝合金中，再对铝合金表面及尺寸做最后加工操作，其虽有着接合表面良好，却因其加热导线为达较佳的热导分布，多采用环绕型的设计型态，故在放入模仁进行铝合金浇铸时，会因局部过冷区或因铝合金熔液与加热线圈接触产生冷凝速度不均，导致加热板内部会生成气孔缺陷，进而会影响其加热导线的加热传导效率及加热板表面热导分布。而在铝合金导线导引管与加热板接合处多采用高能量焊接制造过程，如雷射、电子束焊接等，易造成铝合金固溶汽化现象而于焊道内产生气孔缺陷，当用于真空腔体内时，便有气密不良等缺点，一般经氦气测漏，其泄漏率需达少于或等于1×10^-8Torr liter/sec，因当加热器在真空腔体内泄漏率过大时，将造成加热均匀性降低，同时也使加热效率降低，将影响制造合格率及加热器寿命，且使用在5.7×10^-4Pa以下的真空环境下，加热温度范围多只在100℃～500℃。

再者，请参阅图1，现有另一加热板接合方式，运用上下板材将加热导线包覆于内，再利用锻压紧密组配方式，达到加热导线P30与上、下金属构件P10，P20紧密接合效果，然而紧密组配对大尺寸加热板需极大锻压压力，且表面加压压力须达均匀性，故易对组件产生变形，且增加设计或制造的复杂度及难度。除上述现有制造过程外，也有使用雷射焊接制造过程或电子束等高能量焊接制造过程，然而对铝合金材质在焊道处也容易产生气孔缺陷等问题，而无法使用于真空腔体内。

因此，针对上述的现有加热板接合方式，因以铸造制造过程有着流动不良与固溶后气体残留的问题，故易生成气孔缺陷影响热导分布及传导效率，而以锻压紧密组配方式对大尺寸加热板有着易增加设计或制造复杂度或困难度，又或以高能量焊接制造过程进行接合也有着合格率不佳及增加设备投资及整体生产成本的劣势，所以如何重新设计一种用以升温基材的加热板的接合方法及加热板，其能使加热板与加热线圈紧密接触，达气密与低变形的包覆性进而提升热导分布及传导效率，并改善整体生产成本与合格率不佳的缺点，即为本发明的标的。

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，本发明提供一种用以升温基材的加热板的接合方法及加热板，用以解决以铸造制造过程成形，易造成流动不良与气体残留生成气孔的缺陷，影响热导分布及传导效率并无法用于真空环境的缺点，同时也克服以锻压方式或以一般焊接制造过程接合，导致分别对大尺寸加热板易增加制造复杂度或困难度，及合格率不佳与整体生产成本增加的缺点。

为实现上述目的，本发明提供一种用以升温基材的加热板的接合方法，其先进行提供一承载导板步骤，此承载导板开设一沟槽且具有一接合面，再者，提供一加热导线步骤，此加热导线设置于上述承载导板的沟槽，提供一加热导板步骤，上述加热导板开设有一沟槽并与上述承载导板的沟槽构成一容置空间，且承载导板还具有一接合面供与加热导板接合，又，进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合加热导板及承载导板操作步骤，将加热导板与承载导板的接合面相互贴合，并于上述接合面运用搅拌头，进行摩擦搅拌焊接使接合面形成塑性流动以形成接合焊道，使加热导板及承载导板接合成一体，同时增加此些沟槽与加热导线的紧密结合状态，后续，提供一导线导引管步骤，此导线导引管供加热导线延伸容置于其中，进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合导线导引管于承载导板操作步骤。另外，本发明还包含一种用以升温基材的加热板。

本发明提供一种用以升温基材的加热板的接合方法及加热板，具备下述数点优于现有作法，并增加如下所述的显着功效。

1.本发明一种用以升温基材的加热板的接合方法及加热板，由本发明加热板的接合方法及加热板的实施运用，由于其运用摩擦搅拌焊接制造过程接合加热板，其能适用于接合异种金属的加热板，且成形的加热板具有低变形量的优点。

2.本发明一种用以升温基材的加热板的接合方法及加热板，由本发明加热板的接合方法及加热板实施运用，由于其运用摩擦搅拌焊接制造过程接合加热板，且能搭配不留余孔式的搅拌头，故能提出无背衬且易于接合的加热板接合面设计，并同样能达到低变形量与良好紧密结合性。

3.本发明一种用以升温基材的加热板的接合方法及加热板，由本发明加热板的接合方法及加热板实施运用，因搅拌头摩擦搅拌焊接过程中，会有一下压力于表面进行搅动，故加热导线容置于沟槽的容置空间时，也增加此些沟槽与加热导线的紧密结合状态，以提高加热导板、承载导板与加热导线三者的紧密接触状态，进而达到最佳的传导效果，并使加热板表面能均匀升温，且维持恒温时呈最小温度梯度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1现有加热板接合方式示意图；

图2本发明用以升温基材的加热板的接合方法流程示意图；

图3本发明加热板的接合示意图；

图4A本发明加热板的接合直线焊道示意图；

图4B本发明加热板的接合圆周线焊道示意图；

图5本发明加热板的接合完成示意图；

图6本发明加热板的接合面接触部位系的施加补强接合焊道示意图；

图7为图6加热板的补强接合焊道形状示意图；

图8本发明加热板的接合面剖面形状第一状态完成示意图；

图9本发明加热板的接合面剖面形状第二状态完成示意图；

图10本发明加热板的接合面剖面形状第三状态完成示意图；以及

图11本发明加热板的接合面剖面形状第四状态完成示意图。

其中，附图标记

P10        上金属构件

P20        下金属构件

P30        加热导线

S1         用以升温基材的加热板的接合方法

步骤S10    提供一承载导板

步骤S20    提供一加热导线

步骤S30    提供一加热导板

步骤S40    进行运用摩擦搅拌焊接制程接合承载导板及加热导板操作

步骤S50    提供一导线导引管

步骤S60    进行运用摩擦搅拌焊接制程接合导线导引管于承载导板操作

步骤S70    进行运用摩擦搅拌焊接制程补强接合操作

10         用以升温基材的加热板

11         承载导板

111、121   沟槽

112、122   接合面

12         加热导板

13         导线导引管

20         加热导线

30         搅拌头

A          接触部位

R          补强接合焊道

具体实施方式

请参阅图2，本发明一种用以升温基材的加热板的接合方法，此用以升温基材的加热板的接合方法S1包含以下步骤，提供一承载导板(步骤S10)、提供一加热导线(步骤S20)、提供一加热导板(步骤S30)、进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合承载导板及加热导板操作(步骤S40)、提供一导线导引管(步骤S50)、进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合导线导引管于承载导板操作(步骤S60)及进行运用摩擦搅拌焊接制造过程补强接合操作(步骤S70)。

请再参阅图2及图3，本发明一种用以升温基材的加热板的接合方法，此用以升温基材的加热板的接合方法S1，先进行提供一承载导板(步骤S10)，上述承载导板11开设有一沟槽111，且承载导板11还具有一接合面112，再者，提供一加热导线(步骤S20)，此加热导线20设置于上述承载导板11的沟槽111，又，提供一加热导板(步骤S30)，此加热导板12开设一沟槽121，并与承载导板11的沟槽111构成一容置空间，且加热导板12还具有一接合面122供与承载导板11接合，又再，进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合加热导板及承载导板操作(步骤S40)，将承载导板11的接合面112与加热导板12的接合面122相互贴合，并于上述接合面112，122运用搅拌头30，搅拌头30为不留余孔式或留余孔式，进行摩擦搅拌焊接使得接合面112，122形成塑性流动以形成接合焊道，此接合焊道大致呈直线(如图4A所示)、曲线或圆周线(如后述图4B所示)，使承载导板11及加热导板12接合成一体，同时因摩擦搅拌焊接提供一下压力，故加热导线20容置于由上述二者的沟槽111，121的容置空间时，也增加此些沟槽111，121与加热导线20的紧密结合形态，后续，请参阅图5所示，提供一导线导引管(步骤S50)及进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合导线导引管于承载导板操作(步骤S60)，即是将导线导引管13供加热导线20延伸容置于其中，如此即完成此加热板的制作，此处的接合焊道便如上所述大致呈圆周线如图4B所示。

另外，请参阅图6及图7，为增加承载导板11与加热导板12的密封性，可于进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合导线导引管于承载导板操作(步骤S60)后，再继续进行运用摩擦搅拌焊接制造过程补强接合操作(步骤S70)，在上述接合面112，122的接触部位A运用摩擦搅拌焊接制造过程施加补强接合焊道R，以增加承载导板11与加热导板12的密封性，而此些补强接合焊道R可为线段状、不规则曲线或封闭线路状。

再者，本发明一种用以升温基材的加热板的接合方法，此用以升温基材的加热板的接合方法S1，其承载导板11的接合面112及加热导板12的接合面122能有多种形状，请参阅图8，此承载导板11的接合面112及加热导板12的接合面122为剖面形状大致分别呈凹形与平面状的接合，或者，请参阅图9，此承载导板11的接合面112及加热导板12的接合面122为剖面形状大致分别呈斜凹形与斜面状的接合，又或者，请参阅图10，此承载导板11的接合面112及加热导板12的接合面122为剖面形状大致分别呈L形的接合，再或者，请参阅图11，此承载导板11的接合面112及加热导板12的接合面122为剖面形状大致分别呈倒角状的接合，当然除上述多种接合状态，上述承载导板11的接合面112及加热导板12的接合面122形成接合焊道处相对一水平面(一般现有呈水平状态的虚拟平面)呈任意角度。

请再参阅图5，本发明还包含一种用以升温基材的加热板10，其运用如上述所揭露的一种用以升温基材的加热板的接合方法S1，所接合成形的一用以升温基材的加热板10，其包含一承载导板11、一加热导板12、一加热导线20及一导线导引管13，此承载导板11开设一沟槽111，且具有一接合面112，而加热导板12开设一沟槽121并与上述承载导板11的沟槽111构成一容置空间，且加热导板12具有一接合面122供与承载导板11接合，又加热导线20设置于承载导板11的沟槽111，且导线导引管13接合于承载导板12并供加热导线20延伸容置于其中，而上述加热导板11呈矩形、圆形、方形或多边形，同理承载导板12呈矩形、圆形、方形或多边形，另外，上述加热导板11及承载导板12的材质为轻金属材质，更具体而言，此轻金属材质为铝合金、镁合金、钛合金或比重值恒小于5g/cm3的金属材质，当然上述接合面112，122的接触部位A还施加一补强接合焊道R，以增加承载导板11与加热导板12的密封性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该加热板的接合方法包含以下步骤：

提供一承载导板，该承载导板开设一沟槽，且该承载导板具有一接合面；

提供一加热导线，该加热导线设置于该承载导板的该沟槽；

提供一加热导板，该加热导板开设一沟槽并与该承载导板的该沟槽构成一容置空间，且该加热导板具有一接合面；

进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合该承载导板及该加热导板操作，将该承载导板的该接合面与该加热导板的该接合面相互贴合，并于该些接合面进行摩擦搅拌焊接使得该些接合面外周缘形成塑性流动以形成接合焊道，使该承载导板及该加热导板接合成一体，同时也增加该些沟槽与该加热导线的紧密结合状态；

提供一导线导引管，该导线导引管供该加热导线延伸容置于其中；以及

进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合该导线导引管于该承载导板操作。

2.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该方法的进行运用摩擦搅拌焊接制造过程接合该导线导引管于该承载导板操作步骤后，还包含进行运用摩擦搅拌焊接制造过程补强接合操作步骤，于该些接合面的接触部位施加一补强接合焊道，以增加该承载导板与该加热导板的密封性。

3.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该接合方法运用一搅拌头于该些接合面进行摩擦搅拌焊接使得该些接合面形成塑性流动以形成接合焊道。

4.根据权利要求2所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该补强接合焊道为一线段或不规则曲线。

5.根据权利要求2所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该补强接合焊道为一封闭线路。

6.根据权利要求3所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该搅拌头为不留余孔式或留余孔式。

7.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该接合焊道大致呈直线、曲线或圆周线。

8.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该承载导板呈矩形、圆形、方形或多边形。

9.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该加热导板呈矩形、圆形、方形或多边形。

10.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该承载导板的该接合面及该加热导板的该接合面，为剖面形状大致分别呈凹形与平面状的接合面。

11.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该承载导板的该接合面及该加热导板的该接合面，为剖面形状大致分别呈凹形与斜面状的接合面。

12.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该承载导板的该接合面及该加热导板的该接合面，为剖面形状大致分别呈L形的接合面。

13.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该承载导板的该接合面及该加热导板的该接合面，为剖面形状大致分别呈倒角状的接合面。

14.根据权利要求1所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该加热导板及该承载导板为轻金属材质件。

15.根据权利要求14所述的用以升温基材的加热板的接合方法，其特征在于，该轻金属材质为铝合金、镁合金、钛合金或比重值恒小于5g/cm3的金属材质。

16.一种用以升温基材的加热板，其特征在于，包括：

一承载导板，该承载导板开设一沟槽且具有一接合面；

一加热导线，该加热导线设置于该承载导板的该沟槽；

一加热导板，该加热导板开设一沟槽并与该承载导板的该沟槽构成一容置空间，且该加热导板具有一接合面供与该承载导板接合；以及

一导线导引管，该导线导引管接合于该承载导板并供该加热导线延伸容置于其中。

17.根据权利要求16所述的用以升温基材的加热板，其特征在于，该些接合面的接触部位还施加一补强接合焊道，以增加该承载导板与该加热导板的密封性。

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