CN108955325A - 真空装置用导热板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空装置用导热板及其制造方法。所述真空装置用导热板使用于在LCD、OLED等面板显示器等的基板玻璃使电极膜等各种薄膜成膜的步骤。该真空装置用导热板包含：具有用以形成导热介质流道的流道沟的由铝合金板材所构成的基材构件、及成为所述基材构件的所述流道沟的盖体的由铝合金板材所构成的插塞构件。而且，在所述基材构件及所述插塞构件设有较所述流道沟的宽度更宽的防偏移节段。所述导热介质流道借由将所述插塞构件嵌合于所述基材构件的流道沟所形成。将插塞构件嵌合于基材构件时，可应用锻接方法。

Description

真空装置用导热板及其制造方法

技术领域

本发明涉及具备由铝合金板材所构成的流通导热介质的导热介质流道的真空装置用导热板。还涉及该真空装置用导热板的制造方法，且为形成确保高度真空密封性的导热介质流道的方法。

背景技术

液晶面板显示器(LCD)、有机EL显示器(OLED)的制造中，有在基板玻璃进行电极膜、涂覆膜等各种薄膜的成膜的步骤。该薄膜的成膜步骤中，为了控制基板的温度而使用导热板。导热板的构造为配合其目的而具有各式各样的形状，但从确保基板玻璃的温度一致性的观点来看，作为LCD用、OLED用所使用的导热板，为使用大小符合基板玻璃的由铝合金板材所构成的导热板。

铝合金板材制导热板在其内部设有导热介质流道，导热介质流道的尺寸、形状为配合其对象而适宜设计。具备如此的导热介质流道的导热板以预先设有考量到所希望的导热介质流道的沟的铝合金板材(基材构件)、及导热介质流道沟的盖体(插塞构件(plugmember))所构成。而且，是将插塞构件接合于基材构件而形成密闭的导热介质流道。另外，在此的所以成为密闭，是因为所述LCD等的制膜所使用的导热板是在真空装置内的高度真空环境下使用，故要求与其对应的气密性。

若由铝合金板材制导热板的详细构成及其制造步骤来看，例如在专利文献1中，为在基材构件设置凹沟，于凹沟中插入热介质用管，并将盖板(插塞构件)借由焊接与基材构件接合。而且，导热材是借由旋转工具沿着凹沟所产生的磨擦热而沿着凹沟流入塑性流动材。另外，专利文献2的加热板由一对的铝合金构件所构成，加热电路在其内部配置于加热板整体。在加热板外周部及加热电路的整体周围的两面设有沟作为接合用嵌合部。而且，设有多个补强用嵌合部。

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1：日本特开2010-17739号公报

专利文献2：日本特开2006-172970号公报。

发明内容

[发明欲解决的课题]

所述专利文献1、2记载的导热板为任一导热板均于基材构件内配置独立的构件作为所谓冷介质用管或加热电路的导热介质流道。而且，借由使导热介质流道密接于基材构件及盖构件以确保导热效果。如此，若使用冷介质用管、加热电路等配管作为导热介质流道，自然会产生其构件的相关费用，使导热板整体的成本增加。

而且，就该种导热板而言，近年来有为减少材料费用而将构件的厚度薄化的倾向。构件的薄化对于导热而言属有用，但是无法避免强度方面的降低。而且，以配管形态来供给导热介质流道的传统导热板，会有在使配管密接并埋入基材构件所设的沟时，基材构件的沟的形状变形的情形。传统的导热板中，由于当配管与包围配管的基材构件及盖构件未密接时，热交换效率会降低，故在配管及沟之间无法设定必要以上的净空间距(clearance)。因此，有因为嵌入配管时、使用过程的热膨胀/收缩而造成构件变形之虞。

此外，专利文献1记载的导热板为在基材构件配置冷介质用管，并配置盖体，之后在经焊接后借由磨擦搅拌进行接合而制造。但是，随着导热板的薄化，基材构件及插塞构件也被薄化，故变得容易因为接合时的加热而产生构件的变形。若于构件产生变形，则会因为接合不当无法确保气密性而产生冷媒泄漏。其结果无法发挥作为导热板的功能，且有破坏真空环境，而在成膜步骤也产生障碍的情形。

本发明为依以上所述的背景而成，有关提供一种由铝合金板材所构成的真空用途的导热板，该导热板为减少构件个数以求降低成本，同时也可抑制薄化制造时的变形。而且，提供一种不须担心导热介质路的密闭性，无导热介质泄漏，使用时不会破坏真空环境的导热板。而且，还提供一种适宜的方法作为该导热板的制造方法。

[用以解决课题的手段]

为了解决上述课题，本发明人等经专心研究，研究出不使用配管而形成导热介质流道，同时即使流道不使用配管，也可抑制导热介质的泄漏的装置。在该研究中，本发明为分别制造铝合金制的二个构件，也就是，分别制造形成导热介质流道的基材构件、及用以盖住设于基材构件的沿着导热介质流道的形状的沟的插塞构件。而且，为将插塞构件以确保气密性的方式嵌合在基材构件的沟，并将沟直接作为导热介质流道而制造导热板制造。另外，在以下，有将由导热介质流道所形成的流道形状称为沟图型的情形。

如此，借由基材构件的沟与插塞构件的组合形成导热介质流道时，为了确保流道的气密性，确保两构件接合时的密接性是重要的。在此，本发明中用以确保气密性的基材构件与插塞构件的接合方法，为采用如后所述的将两构件进行加热并加压的锻接方法(forgewelding method)。

在此，于如锻接方法的伴随加热的接合中，必须考量到基材构件及插塞构件的热膨胀差。就此点而言，基材构件的体积及插塞构件的体积通常是大为不同的。设有导热介质流道的基材构件中，必须具备用以形成导热介质通路的深度以及可承受导热介质的压力的厚度，因此认为基材构件及插塞构件的体积的差会变得更大。

基材构件与插塞构件的体积差，会产生加热时的蓄热量的差，且因热膨胀差等引起变形。在将作为基材构件的沟的凹部及成为盖材的插塞构件(凸部)进行接合时，仅是将与沟图型为相同形状的插塞构件嵌入，由于热膨胀差所致的变形，插塞构件会偏移而未被固定/接合在按照设计的位置的可能性变高。构件的大型化和基材构件与插塞构件的体积差愈大，则该偏移愈显著。

于是，本发明人等更进一步研究，在基材构件嵌合并接合具有体积差的插塞构件时，为了防止变形所致的偏移，对于基材构件及插塞构件局部性地设定了防偏移用的节段。

也就是，本发明的真空装置用导热板，包含：具有用以形成导热介质流道的流道沟的由铝合金板材所构成的基材构件、及成为所述基材构件的所述流道沟的盖体的由铝合金板材所构成的插塞构件；并具备借由所述插塞构件嵌合于所述流道沟所形成的导热介质流道；所述真空装置用导热板中，在所述基材构件及所述插塞构件设有较所述流道沟的宽度更宽的防偏移节段。

而且，本发明的真空装置用导热板的制造方法包含：借由将基材构件及插塞构件于250℃至400℃的范围进行加热并加压的锻接方法，以将插塞构件嵌合于基材构件的步骤。

[发明的效果]

有关本发明的铝合金制导热板，为废除传统技术所应用的成为导热介质流道的配管，并借由基材构件的流道沟及插塞构件的组合形成导热介质流道。借此，除了降低导热板的成本之外，可抑制制造时基材构件的变形、导热介质由配管泄漏。而且，在本发明，为在流道适当设定防偏移节段，抑制在制造步骤中的插塞构件及基材构件的偏移。并且，可制造气密性优异的导热板。

附图说明

图1为表示本发明的导热板的具体例的图。

图2为表示本发明的导热板的具体例的图。

图3为说明防偏移节段的具体形态的例子的图。

图4为说明以本实施形态制造的导热板的基材构件的外观的图。

图5为说明以本实施形态制造的导热板的插塞构件的外观的图。

图6为说明以本实施形态制造的导热板在剖面观察中被判定为合格的剖面的一例。

具体实施方式

以下，具体说明本发明的由铝合金板材所构成的真空装置用导热板及其制造方法。在以下的说明中，首先说明本发明的真空装置用导热板的结构。

本发明为由铝合金板材所构成的2个构件，也就是，由形成有导热介质流道用的流道沟的基材构件、及具有沿着沟图型的形状的插塞构件所构成。而且，是在基材构件的流道沟嵌合并接合插塞构件，借此形成导热介质流道，而构成导热板。在本发明，为排除用以流通冷媒等导热介质的配管，而直接利用基材构件的流道沟来作为导热介质流道。如此，借由不使用配管而削减构件个数，可求降低导热板的成本。而且，也无对于以传统技术所会产生的将配管埋入基材构件时的沟形状的变形或来自配管的导热介质的泄漏的疑虑。此外，废除配管而直接将基材构件的流道沟作为导热介质流道时，可提升导热效果，同时也可抑制在配管的使用过程中的变形以及因此所致的导热板的变形。

在此，就本发明的真空装置用导热板的各构成构件进行说明时，基材构件由铝合金板材所构成，形成用以形成导热介质流道的流道沟。就用以形成导热介质流道的流道沟整体的平面形状而言，也就是，就沟图型而言并无特别限制。而且，也不限制流道沟的尺寸、剖面形状。沟图型的形状/尺寸可依照其用途、尺寸、加热(冷却)用的热容量等而任意地形成。

本发明的真空装置用导热板的另一构件的插塞构件，是由铝合金板材所构成，而成为形成于基材构件的流道沟的盖体。插塞构件的平面形状形成为相对于基材构件的沟图型形状是除了后述防偏移节段的形成部位以外为相同的形状。另外，插塞构件的厚度并无特别限定，考量到导热介质流道内流通的导热介质的压力等，设定为确保耐压性/气密性的厚度。

在此，基材构件的流道沟的结构之例，较优选为在基材构件的表面附近，具备较流道沟更宽的接合沟。借由在插塞构件也设有对应于接合沟的形状，基材构件及插塞构件会嵌合，可借由在既定温度下的加压进行接合。此外，在本发明中，为以设定防偏移节段，基材构件在对应于插塞构件的防偏移节段的部分具备较基材构件的流道沟更宽、且与防偏移节段大致相等的宽度的防偏移沟为较优选。也就是，基材构件的流道沟周围的剖面形状形成为阶梯形状(参照表示本发明的实施形态的图4的剖面图)。借由设定接合沟及防偏移沟，可确保必要的流道并且卡止插塞构件，而可稳定地接合。另外，接合沟较优选为较流道沟的宽度更宽数毫米(10mm以下)。此外，接合沟的深度为浅的即可，较优选为与插塞构件的厚度大致相等。

而且，相对于如上所述的形成有具有接合沟及防偏移沟的流道沟的基材构件，插塞构件的宽度较优选为与包含防偏移节段的部分的基材构件的流道沟的宽度大致相同。

基材构件与插塞构件的接合，是借由加热至后述的既定温度后，进行加压来接合。在此，有由于基材构件与插塞构件的体积差等造成在加热步骤产生偏移的情形。因此，在本发明中，为了防止基材构件的沟图型与插塞构件的偏移，而在插塞构件设有防偏移节段。该防偏移节段用于防止因加热时的变形所致的插塞构件的偏移，同时在将插塞构件接合于基材构件的流道沟时也发挥定位的作用。

防偏移节段为于原本具有一样宽度的插塞构件局部性地设定的较宽的部位。组合有具有该防偏移节段的插塞构件及基材构件的导热板的具体例为表示于图1、图2。基材构件的沟图型如上所述，是依所需的冷却/加热能力等而设计，但多数情况下是以长短的流道来构成。具有如此的流道的导热板，通常在以导热介质流入口作为起点时，是如图1、图2所示般，以导热介质流道在宽度方向折返的方式配置长的流道及短的流道。

其次，说明有关防偏移节段的形状。在本发明中，以下说明仅是表示其中一例，只要为类似的形状等，即可满足本发明。将导热板中的基材构件及插塞构件的接合部的俯视图及剖面图表示于图3。如图3的剖面图所示，相对于较基材构件的流道沟的宽度更宽些许的接合沟，担任沟的盖的插塞构件的宽度为大致相等。但是，就插塞构件的宽度而言，为了使接合牢固，能够容许较接合沟更宽些许。而且，防偏移节段的宽度如图3所示，为成为较流道沟的宽度更宽。

防偏移节段的平面形状，如由图3的俯视图可知，可设定为各种形状而无特别限定。就此等防偏移节段及防偏移沟的平面形状的轮廓而言，以R连接角度变化的部位为理想。此是为了防止接合时的基材构件与插塞构件的磨擦所致的材料变形、材料的勾扯所致的卷入。该R形状的设定，特别是在从通常的流道沟(接合沟)至防偏移沟的突起部位(连接两者的部位)为属重要。该R较优选为20至30。R未达20时，基材构件与插塞构件的接合时，以R为顶点在其两侧磨擦变大，R部朝接合方向也就是沟深度方向被拉偏，而产生泄漏(leak)、流道变形等接合不良。此外，虽然即使R超过30也可维持其效果，但是为了确实地防止偏移，较优选为将其上限R设为30。

接着，就防偏移节段的平面形状而言，以其长度(流道沟的长方向的长度)具有可以R圆滑地连接节段部分的程度的长度为理想。而且，如上述般在基材构件形成接合沟及防偏移沟时，防偏移沟的宽度、也就是防偏移节段的宽度以相对于接合沟的宽度为宽5倍以上为优选。另外，防偏移沟的宽度及接合沟的宽度分别是指设在流道沟的两外侧的沟的宽度的总和。也就是，所谓接合沟宽度为接合沟的整体宽度与流道沟的宽度的差，所谓防偏移沟宽度为防偏移沟的整体宽度与流道沟的宽度的差。通常，接合沟宽度及防偏移沟宽度较优选为以相对流道沟宽度的中心为对象的方式而设置。

此外，因为防偏移节段与形成基材构件的导热介质流道的流道沟及插塞构件同样为有助于接合强度，故可以于除去氧化皮膜而接合时使新生面露出的方式，设为于流道剖面的深度方向成为上广的梯形状。

有关防偏移节段的设置个数，为依据导热介质流道的形状、长度而成，防偏移节段可验证其效果同时适当设定偏移。但是，若依据本发明人等的研究，就具有直线部分的沟图型而言，在不设置防偏移节段的状况下直线部分的长度超过500mm时，会由于接合的际升温时的热膨胀，有插塞构件从基材构件浮起的情形，而产生接合不良。因此，就以直线所构成的沟图型而言，较优选为在长度500mm内设定1个以上的防偏移节段，借此可适当地发挥基材构件与插塞构件的防偏移效果。例如，如图1、图2般设置防偏移节段。

而且，就在该适宜的长度500mm的范围内的防偏移效果的设定位置而言，只要在500mm以内，即可设定于任意位置，但即便设定1个防偏移节段时，为以设置在其中央，也就是，设置在相对于沟图型长度500mm成为均等的位置为较优选。设置多个的防偏移节段时，较优选为以相对于沟图型长度成为均等的方式设定。另外，就沟图型长度未达500mm的部分而言，也可设定1个以上的防偏移节段，但也可不设置防偏移节段。也就是，对于超过沟图型长度500mm时的沟图型，只要于沟图型长度500mm以内具有1个以上的防偏移节段，便可确认到本发明的效果。就流道沟的长度较短的部分的防偏移节段的设定而言，只要考量其效果及加工等的生产性等而决定即可。

就以上说明的本发明的导热板而言，基材构件与插塞构件的材质若为铝合金板即无特别限定。较优选的铝合金可举例如：JIS 1050、1100、3003、3004、5052、5005、6061、6063、7003、7N01等铝合金。

其次，说明有关本发明的真空装置用导热板的制造方法。本发明的导热板的制造中，为采用将设有导热介质流道的基材构件及插塞构件予以组合，将其等加热至既定温度并进行加压、接合的锻接方法。

基材构件与插塞构件的接合为在基材构件所设的流道沟及符合沟图型的形状的插塞构件之间进行。锻接方法中，在基材构件嵌合并接合插塞构件时，由于各构件的接触部的表面的磨擦，氧化被膜被破坏，而进一步在该表面露出铝新生面，借此进行接合。就借由该锻接进行的接合步骤的具体条件而言，为在基材构件与插塞构件经嵌合的状态下，以250℃至500℃加热，在基材构件与插塞构件的界面以热变形阻抗以上的高压进行加压。借由该加热，在基材构件与插塞构件的接触面，基材构件与插塞构件的接合面中的变形阻抗会降低，变得容易进行后续的加压时的接合，也就是，插塞构件变得容易被压入至基材构件。而且，如所述般，因为插塞构件压入基材构件时的磨擦而在各个接合面产生新生面，将产生新生面的各构件进一步加压，借此进行金属接合。在此，就将加热温度设为250℃至500℃而言，未达250℃时，基材构件与插塞构件的接合面的变形阻抗较小，不易产生新生面，基材构件与插塞构件的接合变得不充分。当超过500℃时，变形阻抗变得过少，过度地变形而使接合变得不充分。加热温度较优选为300℃至450℃的范围，更优选为350℃至420℃。

将基材构件与插塞构件接合时，为了提升生产性，以采取尽可能地快速的升温速度为优选。但是，升温速度快速时，插塞构件较基材构件更能明显观察到热膨胀。这是因为就基材构件与插塞构件的体积差而言，体积小的插塞构件的升温快之故。在此，插塞构件为沿着基材构件的流道沟的沟图型的形状，也就是为近似线状的形状，故其膨胀为可以线膨胀显现。线膨胀所致的长度变化为依据原来的长度，借由各材料的固有膨胀系数及温度的差的积来求出。在此，铝合金的线膨胀系数为23×10^-6/℃，大于铁或铜等其他金属的线膨胀系数。另外，就如图1、图2的具有长短的沟长度的沟图型而言，担任其盖的插塞构件在长短上也有所差异。此种情形下，在长度较长的部位因热膨胀所致的长度变化会变显著。其结果是在插塞构件较长的部位产生与基材构件的沟图型的偏移，而有从沟图型浮起、或从沟图型错位之虞。防偏移节段对于防止在该插塞构件较长的部位的偏移特别有效。也就是，防偏移节段用于加速升温速度而谋求导热板的生产性，同时有助于防止偏移的品质确保。

基材构件与插塞构件的接合，须为将两构件加热至所述温度之后加压，或是在将两构件加热至所述温度同时进行加压。该加压力须为插塞构件在基材构件内部仅引起塑性变形的加压力。也就是，插塞构件是经由承受压力的面积及素材的热变形阻抗导出加压力。

另外，铝材料通常在大气中会于表面形成氧化被膜，故在将基材构件与插塞构件接合之前，是以事前预先除去氧化被膜为优选。氧化被膜的除去方法可列举：借由酸/碱蚀刻将构件进行洗净。借由除去该氧化皮膜，在基材构件与插塞构件的接合面，接合强度更为增加，可避免冷媒泄漏等不良情形。

此外，在将基材构件与插塞构件接合之前，须有两构件的定位等前置作业，但在本发明中不需要两构件的定位等暂时固定的焊接等。在本发明为借由防偏移节段的存在而容易定位，而且也可以抑制加热中的偏移，故不需要焊接。因而，本发明也有助于缩减导热板制造的步骤数。

[实施例]

其次，对于成为本发明的具体实施形态的实施例，其与图面一并进行说明。另外，本实施形态为本发明的一例，而不限定于此。

在该实施例中，制造具有既定的沟图型的导热板，并研究防偏移节段的效果。首先，说明导热板的制造方法。在基材构件形成成为导热媒流道的图4的沟图型的流道沟，同时准备符合该沟图型的形状的插塞构件。基材构件的大小为长度1000mm×宽度1000mm×高度50mm，于其中借由切削而形成如图4所示的具有长短的直线的沟图型的流道沟。就该流道沟的剖面尺寸而言，底部的宽度为20mm，表面侧的接合沟成为较流道沟底部的宽度更宽6mm(单侧各3mm)，形成阶梯的形状。此外，就设有流道沟的防偏移节段的部分，形成较流道沟的宽度更宽30mm(单侧各15mm)的防偏移沟。另外，接合沟及防偏移沟的厚度(深度)为15mm。

接着，将相同材质的铝合金进行切削加工而制造插塞构件。图5为其俯视图及剖面图。插塞构件的平面形状与基材构件的沟图型相同的形状。在插塞构件中，形成有宽度50mm的防偏移节段。插塞构件的宽度及防偏移节段的宽度设为与基材构件的接合沟及防偏移沟相同。插塞构件的厚度为15mm。在防偏移节段中，为在其平面形状的轮廓中产生角度变化的部位形成R，在此实施例中，是将节的突起部分的R设为25，节的宽方向端部的R设为25。

就基材构件与插塞构件的接合而言，是将构件定位后，升温至所设定的接合温度，并以荷重5000顿进行加压而使插塞构件嵌合并接合于基材构件。在此的接合温度设定为200℃至500℃之间的温度。另外，在本实施例中，制造了数个导热媒流道的直线部的长度相异的导热板。此外，也制造了无防偏移节段的导热板。继而，对所制造的导热板进行导热介质流道部的剖面观察及泄漏测试的评估。

(1)剖面观察

就导热介质流道最长的流道而言，观察其中央的剖面，确认基材构件与插塞构件为接合。接合后，将观察部位切出，之后以机械加工而精加工为镜面(Ra3.2以下)，以目视进行观察。在基材构件与插塞构件的接合面，若为无间隙的状态则设为合格「○」，若为有部分间隙但未连通至外部，则设为「△」，若为未完全接合则设为「×」。图6表示在接合后剖面观察中设为合格的剖面的一例，以供参考于。

(2)泄漏测试

泄漏测试将已完成的导热板的电路的流道单侧塞起，并将另一侧连接至氦气测漏机，在成为真空的状态下从外部吹入He(真空喷吹法)，并确认无He泄漏。未确认到泄漏时设为合格「○」，确认到泄漏时设为「×」。

【表1】

将接合后的评估结果表示于表1。试验No.1至No.4可谓是本案发明的实施例。此等实施例适当设定有防偏移节段，且接合温度设为妥适范围。就此等实施例而言，在剖面观察、及泄漏测试中为合格。另一方面，试验No.6(比较例)虽为流道的长度超过500mm，但并未设置防偏移节段，故在剖面观察中可看到接合不良，且以泄漏测试为有泄漏。此外，试验No.7(比较例)由于接合温度低，故为接合不良。另外，No.5由于未设定防偏移节段，故在本发明的范围外(参考例)。此导热板因为流道长度未达500mm，故即使未设有防偏移节段，也不产生接合不良。

[产业上的可利用性]

依据本发明，可以低成本且有效率地制造导热介质流道的气密性优异的导热板。本发明在LCD、OLED等的制造中，有用于作为能够应用在电极膜等各种制膜步骤所使用的真空装置的导热板。

Claims (4)

1.一种真空装置用导热板，包含：

基材构件，其由铝合金板材所构成，具有用以形成导热介质流道的流道沟、及

插塞构件，其由铝合金板材所构成，成为所述基材构件的所述流道沟的盖体；并具备

导热介质流道，其借由所述插塞构件嵌合于所述流道沟所形成；

在所述基材构件及所述插塞构件设有较所述流道沟的宽度更宽的防偏移节段。

2.根据权利要求1所述的真空装置用导热板，其中，流道沟在基材构件的表面附近具备较所述流道沟更宽的接合沟，并且在对应于插塞构件的防偏移节段的部分具备较所述流道沟更宽的防偏移沟；

所述插塞构件的宽度及所述接合沟的宽度为大致相等。

3.根据权利要求1或2所述的真空装置用导热板，其中，关于防偏移节段的平面形状的轮廓中的角度变化部，其形成20至30的R。

4.一种真空装置用导热板的制造方法，其为权利要求1至3中任一项所述的真空装置用导热板的制造方法，包含：借由将基材构件及插塞构件加热至250℃至400℃的范围并进行加压的锻接方法，使插塞构件嵌合于基材构件的步骤。