JP2006150454A - Cooling plate, manufacturing method thereof, sputtering target and manufacturing method thereof - Google Patents

Cooling plate, manufacturing method thereof, sputtering target and manufacturing method thereof

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JP2006150454A
JP2006150454A JP2006060446A JP2006060446A JP2006150454A JP 2006150454 A JP2006150454 A JP 2006150454A JP 2006060446 A JP2006060446 A JP 2006060446A JP 2006060446 A JP2006060446 A JP 2006060446A JP 2006150454 A JP2006150454 A JP 2006150454A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhisa Aono
Kinya Aota
Masayuki Doi
Satoshi Hirano
Manabu Kagawa
Kazutaka Okamoto
Hisanobu Okamura
昌之 土井
和孝 岡本
久宣 岡村
平野  聡
欣也 青田
泰久 青野
学 香川
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Hitachi Cable Ltd
日立電線株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin cooling plate which has high cooling efficiency and a large area shape, a manufacturing method therefor, a sputtering target and a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The cooling plate is formed with a groove which becomes a passage of a coolant and is provided inside a main body, and the groove is covered with a cover having a width larger than that of the groove. The cover is joined to the main body by friction stir welding, and a joining bead formed by the friction stir welding is located outside the passage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、新規な冷却板とその製造方法及びスパッタリングターゲットとその製造方法に係り、バッキングプレートとその製造方法及びスパッタリングターゲットとその製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing the novel cooling plate and its manufacturing method and a sputtering target, backing plate and its manufacturing method and a sputtering target manufacturing method thereof.

冷却板は工業的に広く利用されているが、効率的な冷却機能が必要である。 Cooling plates have been industrially widely used, there is a need for an efficient cooling function. 例えばスパッタリング装置では、ターゲット材で発生する熱を効率的に放散することが、得られる薄膜の性能に影響を及ぼす。 For example, in the sputtering apparatus, to dissipate the heat generated in the target material effectively influence the performance of the resulting thin film. 特に液晶製造装置用のスパッタリング装置の場合、大面積のターゲット材が用いられ、発せする熱も大きい。 Especially in the case of the sputtering device for a liquid crystal manufacturing apparatus, a large area of ​​the target material is used, heat is large to emitted. このため銅または銅合金またはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる平滑な板の内部に水路を有し、これを蓋で覆い、金属的に接合して密閉する構造のバッキングプレートを冷却板として用いる。 Therefore a waterway inside the flat plate made of copper or a copper alloy or aluminum or an aluminum alloy, which is covered with a lid, using a backing plate structure for sealing by the metal bonded as a cooling plate. 従来、バッキングプレートの本体と蓋の接合は、電子ビーム溶接、拡散接合、ろう付け法などにより金属的に接合されて作製されている。 Conventionally, the body and the lid bonding of the backing plate, electron beam welding, diffusion bonding, which is metallically bonded is fabricated by brazing or the like method. またバッキングプレートの他にも、各種の水冷ジャケットや水冷チルなどが放熱板として用いられており、いずれも前記バッキングプレートと同様に内部に水路を有する構造となっている。 The addition to the backing plate, various kinds of water-cooling jacket and water cooling chill has a structure having a water passage therein similarly to be and, both the backing plate used as a heat sink.

又、液晶製造装置用として使用するバッキングプレートは、スパッタリング工程においてターゲット材を保持し、かつ効率的な冷却機能が必要である。 Further, the backing plate to be used as a liquid crystal manufacturing apparatus, holds the target material in the sputtering process, and there is a need for an efficient cooling function. このため銅または銅合金またはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる平滑な板の内部に冷却用の水路を有し、これを蓋で覆い、金属的に接合して密閉する構造となっている。 Therefore it has a waterway for cooling the inside of the smooth plate made of copper or a copper alloy or aluminum or an aluminum alloy, which is covered with a lid, and has a structure for sealing by the metal bonded. 従来、前記バッキングプレートの本体と蓋の接合は、電子ビーム溶接、拡散接合、ろう付け法などにより金属的に接合されて作製されている。 Traditionally, the backing plate body and the lid bonding, the electron beam welding, diffusion bonding, are produced are metallically joined by brazing or the like method.

このバッキングプレートの製造については、特許文献1があり、この公報には、板状のベース部に、内部に冷媒通路を有する板状の冷却部が摩擦攪拌接合によって一体に接合するバッキングプレートが示されている。 The preparation of this backing plate, there is Patent Document 1, this publication, the base portion of the plate, the backing plate plate-shaped cooling portion having a refrigerant passage therein are bonded together by the friction stir welding shown It is.
特開2000−73164号公報 JP 2000-73164 JP

バッキングプレートは冷却効率を高める必要があり、ターゲット材などと接触するバッキングプレートの表面は高い平坦度と平滑度が要求される。 The backing plate must increase the cooling efficiency, the surface of the backing plate in contact with such target material high flatness and smoothness are required. バッキングプレート本体と水路を覆う蓋の接合は、従来、電子ビーム溶接、レーザー溶接、拡散接合、ろう付け法などで行われている。 Bonding the lid covering the backing plate body and waterways, conventionally, an electron beam welding, laser welding, diffusion bonding, is done in such a brazing process. しかしこれらの溶接法はいずれも接合後の熱歪みが大きく、接合後の修正作業または機械切削により表面を平滑にする必要があり、品質、精度、更に生産性、コストの点で問題があった。 However, these welding methods are both large thermal strain after bonding, it is necessary to smooth the surface by modifying the working or machining after bonding, the quality, accuracy, a problem further productivity, in terms of cost .

更に、上述の公知例においては、冷媒通路を有する板状の冷却部の上に設けられた板状のベース部を介してターゲットが設けられる構造が示されており、直接的な冷却が得られないだけでなく、コンパクトな冷却通路の形成が得られないものである。 Furthermore, in the known examples described above, there is shown the structure in which the target is provided via a plate-shaped base portion provided on the plate-shaped cooling portion having a refrigerant passage, a direct cooling is obtained not only no, in which the formation of a compact cooling passages can not be obtained.

本発明の目的は、冷却効率が高く、又、薄型で、大面積形状の冷却板とその製造方法及びスパッタリングターゲットとその製造方法を提供するにある。 An object of the present invention has high cooling efficiency, and, a thin, is to provide a cooling plate of large area shape their preparation and a sputtering target and its manufacturing method.

本発明は、本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が該溝より幅の大きい蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、該接合によって形成された接合ビードが前記通路の外側にあることを特徴とする冷却板にある。 The present invention has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a large lid width than the groove, the lid is joined by friction stir welding to the body, the junction welding bead formed by is in the cooling plate, characterized in that on the outside of said passageway.

更に、本発明は、本体内部に複数本の独立した冷媒の通路となる溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、該接合によって形成された接合ビードが前記通路の外側にあることを特徴とする冷却板にある。 Furthermore, the present invention has a groove for passage of the independent refrigerant plurality of inside the main body, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to the body, the bonding bead formed by the junction is in the cooling plate, characterized in that on the outside of said passageway.

又、本発明は本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、該接合によって形成された接合ビードの少なくとも終端が接合部以外の前記本体内に形成されていること、又本体内部に冷媒の通路となる溝を有し該溝が該溝より幅の大きい蓋で覆われており、前記蓋が前記には1個以上のフィンを有し該溝が該溝より幅の大きい蓋で覆われ前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており該接合によって形成された接合ビードが前記通路の外側にあること、又前記通路が前記本体内で閉じた経路となっていること、又前記通路を形成する部分に空気孔が設けられていること、又該接合の接合ビードの少なくとも終端を前記接合部以外にすることのいずれか、又は Further, the present invention has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to the body, junction formed by the joint that at least the end of the bead is formed in the body other than the joints, also the groove has a groove for passage of the refrigerant inside the main body is covered with a large lid width than the groove, the cover one or more grooves having a fin is covered with a large lid width than groove said lid said passage welding bead is formed by the joint is joined by friction stir welding to the body in but the of that there outside, and that the passage has a closed path within the body, and the air holes in the portion forming the passage is provided, also at least the end of the welding bead of the bonding either be in addition to the joint, or れらの組み合せから成ることを特徴とする冷却板にある。 In the cooling plate, characterized in that it consists of a combination of these.

特に、本発明は、閉じた水路としての経路を持った溝が形成された本体に対してその溝を塞ぐ蓋を溝内に嵌め込んで接合するので、突合わせ部の互いの広がりが無く、良好な接合返えられると共に、本体自身が一体のものであり、余分な接合のないので、面積に関係なく大面積でも薄型のコンパクトな冷却板が得られるものである。 In particular, the present invention, since joining the lid for closing the groove with respect to the body of a groove having a path as a closed water channel is formed by fitting in the groove, there is no mutual spreading of butt portion, good with are bonded Kaee are of integral body itself, so no extra joint, in which a compact cooling plate thin can be obtained in a large area regardless of the area.

前記水路は、I字型、U字型、S字型、M字型、円型及び螺旋型の少なくとも一つであり、これらが1本又は複数本あることが好ましい。 The water channel, I-shaped, U-shaped, S-shaped, M-shaped, at least one of circular and helical, it is preferable that these are one or a plurality. 各水路は閉じた流路を有するので、各流路には入り口と出口とが有り、複数本の流路では入り口と出口とはお互いに並列的な結合によって冷却板全体として均一な冷却ができる。 Since having each waterway closed flow path, each flow path there is a inlet and an outlet, the plurality of flow paths can uniformly cool the entire cooling plate by the parallel coupling to each other and the inlet and outlet . より均一な冷却が出来る流路の接続とすることが好ましい。 It is preferred that a more uniform cooling flow path connection possible.

前記本体及び蓋が銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、ステンレス鋼のいずれかから成ることが好ましいが、前者の熱伝導の高いのがより好ましい。 It said body and lid copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloys, titanium, it is preferably made of either stainless steel, and more preferably higher former heat conduction.

本発明は、本体内部に冷媒の通路となる第1の溝と、該溝より幅が大きく前記第1の溝に蓋を載置する第2の溝とを有し、前記第2の溝に前記蓋を載置し前記本体に接合する冷却板の製造方法において、前記蓋と本体とをショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合すると共に、該接合によって形成される接合ビードを前記通路の外になるように前記接合を行うことを特徴とする。 The present invention includes a first groove for passage of the refrigerant in the main body, and a second groove for mounting the cover to the first groove than the width a large groove, the second groove in the method for manufacturing a cooling plate joined to the body by placing the lid, welding bead while joined by friction stir joining by insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin with said cover and body, which is formed by the joint the and performing the joint so that the outside of the passage. 前記接合方法は、銅またはアルミの融点以下の温度で接合ができる。 The bonding method may bonding of copper or a temperature below the melting point of aluminum. さらに前記接合は水、オイル、不活性ガスなどの冷却剤のなかでまたは接合部近傍に前記冷却剤をかけて強制的に冷却しながら接合する。 Further, the bonding of water, oil, joined forcibly cooled while over the coolant at or near the junction among the coolant such as an inert gas.

本発明の摩擦攪拌接合法は、実質的に前記アルミニウムまたは銅合金よりも硬い材質のショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入と移動による回転ツールを回転させながら挿入し、被接合材と相対的に移動させることにより、前記回転ツールと前記接合材との間で発生する摩擦熱と塑性流動を利用して接合する方法である。 Friction stir welding of the present invention inserted while rotating the rotating tool by moving the insertion of the rotary tool having a hard material of the shoulder and the pin than substantially the aluminum or copper alloy, relative to the material to be joined by moved, which is the rotating tool and a method of bonding by utilizing the frictional heat and plastic flow that occur between the bonding material. これは特公表7-505090号公報等で知られている。 This is known in Japanese publication 7-505090 Patent Publication. つまり前記回転ツールと被接合材との摩擦熱による塑性流動現象を利用したものであり、アーク溶接や電子ビーム溶接などの従来の溶接法とは異なり、被接合材を溶かして接合(溶接)するものではない。 That is obtained by utilizing the plastic flow phenomenon caused by frictional heat between the rotating tool and the material to be joined, different from the conventional welding methods such as arc welding or electron beam welding, joining by dissolving the materials to be joined (welded) not. さらに摩擦攪拌接合法は、従来の摩擦溶接法のように加工物同士を回転させてその摩擦熱により接合する方法とは異なり、加工物を接合線長手方向に連続的に接合材の融点以下で接合できる方法である。 Furthermore the friction stir welding method, unlike the method of joining by its frictional heat the workpieces to each other is rotated as in conventional friction welding method, the workpiece at a temperature lower than the melting point of the bonding wire longitudinally continuous bonding material a joining can process.

前記摩擦攪拌接合法では、接合材の融点以下の低温で接合できるため、従来の溶接法に比べて接合による歪みが小さく、精度の高い冷却板を製造できる。 Wherein in the friction stir welding method, since it joined at the melting point or less of the low temperature of the bonding material, small distortion due bonding as compared with conventional welding methods, can be produced with high precision the cooling plate. 従って接合後の修正作業行程が簡略化でき、修正作業時間の短縮により低コスト化も図れる。 Therefore it simplifies correction operation stroke after bonding, thereby also cost by shortening the correction work time.

更に、接合方法は水、オイル、不活性ガスなどの冷却剤の中または接合材近傍に前記冷却剤をかけながら接合できる。 Furthermore, the joining method is water, oil, can be joined while applying the coolant in the vicinity in or bonding material of the coolant such as an inert gas. このとき接合部から数ミリ離れた位置での温度上昇は小さくすることが可能であり、接合後の熱歪みが極限まで小さくできる。 Temperature rise at several millimeters away from the junction at this time it is possible to reduce the thermal distortion after joining can be reduced to a minimum. 従って前記シリコンウエハと接触する面が平滑かつ高精度にでき、信頼性の高いバッキングプレートの製造が可能となる。 Thus the surface in contact with the silicon wafer can be smooth and accurately, it becomes possible to produce a reliable backing plate.

即ち、本発明は、銅または銅合金あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金製で、本体と蓋からなり、内部に冷却用水路を有し、前記水路は蓋で覆われており、前記蓋は本体と金属的に接合されているバッキングプレートの製造方法において、前記蓋と本体は摩擦攪拌接合により接合されていることを特徴とする。 That is, the present invention is made of copper or a copper alloy or aluminum or an aluminum alloy, consists of a body and a lid, which incorporates a cooling canals, the waterway is covered by a lid, said lid body and metallically the method of manufacturing a backing plate are joined, the lid and the body is characterized in that it is joined by friction stir welding.

摩擦攪拌接合に用いるショルダー及びピンからなる回転ツールは左回転する場合、水路は回転ツールの進行方向に対して左側にあることが好ましい。 If the rotational tool made of the shoulder and the pin used to the friction stir welding to counterclockwise rotation, waterway is preferably on the left side with respect to the traveling direction of the rotary tool. また回転ツールが右回転ならば、水路は右側がよい。 In addition, if the rotary tool is right rotation, waterways good is the right side. 回転ツールが左回転の場合、非常に微細な欠陥がまれに回転ツールの進行方向に対して右側に発生する。 If the rotary tool is rotated counterclockwise, very fine defects are generated on the right side with respect to the traveling direction of the rare rotary tool. このとき水路が右側にあると水路の壁面近傍に欠陥ができることになる。 Waterways this time so that it is defective in the vicinity of the wall surface of the water channel to be in the right. ところが水路が左側にあれば、欠陥は本体の内部に生じ、水路近傍には欠陥は生じない。 However, if the water channel on the left, a defect occurs in the body, there is no defect in waterways vicinity. もちろん回転ツールが右回転の場合はこれを逆に考えればよい。 Of course when the rotation tool of the right rotation may be considered this to reverse.

又、摩擦攪拌接合に用いるショルダー及びピンからなる回転ツールの中心は、水路からピン部の最大半径以上離れた位置にあるとよい。 Further, the center of the rotary tool consisting of a shoulder and a pin used for friction stir welding, may be in the maximum radius than away of the pin portion from waterways. すなわち摩擦攪拌接合では加工物は回転ツールから約10kNの下向き荷重を受ける。 That workpieces in friction stir welding is subjected to a downward load of about 10kN from rotating tool. 水路上の蓋に回転ツールがあると、この荷重により銅などは座屈して変形し、水路に肉が逃げ、接合がうまくできない。 If there is rotation tool in the lid on waterways, this by the load such as copper is deformed buckles, waterways relief meat, bonding can not be well. なお一般的な場合として、水路の形状は深さ5mm、幅50mm程度であり、蓋の厚さは約5mmである。 Note the general case, the shape of the channel is the depth 5 mm, a width of about 50 mm, the thickness of the cover is about 5 mm.

冷却用の水路を覆う蓋は、水路よりも一回り大きく、本体とインロー構造になっている。 Lid covering the water channel for cooling, slightly larger than the water passage, which is the main body and spigot structure. 前記蓋は機械加工により作製され、本体にはめ込みやすくするためにコーナー部には3Rから10R(単位はmm)程度の曲線部が設けられている。 The lid is manufactured by machining, and curved portions of the order of 10R (unit mm) from the 3R is in the corner portion is provided for easy fitting to the body. 摩擦攪拌接合で本体と蓋を接合する際、このような曲線を接合することが必要となる。 When joining the body and the lid friction stir welding, it is necessary to bond such curve. 前述したように、例えば回転ツールが左回転をする場合、欠陥はまれに回転ツール進行方向に対して右側に生じる。 As described above, for example, when the rotary tool has a left rotation, defects occur on the right side of the rare rotational tool advancing direction. すなわち曲線部を通過する際は、回転ツールの右側の欠陥をなくすために相対的に右側の接合領域を小さくすることが必要となる。 That when passing through the curved portion, it is necessary to reduce the junction region of relatively right to eliminate the right of the defect of the rotary tool. 従って、回転ツールが平面曲線部(R部)を通過する際、その曲がる方向は回転ツールの回転方向と逆方向がよい。 Therefore, when the rotational tool passes plane curve portion (R portion), the bend direction good direction opposite to the direction of rotation of the rotary tool.

一般的に摩擦攪拌接合では、回転ツールを進行方向に対してやや後方に傾けて接合する。 In general, the friction stir welding, bonding slightly inclined rearward with respect to the traveling direction of the rotating tool. バッキングプレートの接合は、2次元平面の接合であるため、回転ツールの後退角が常に接合方向に対して一定となるように制御する必要がある。 Bonding of the backing plate are the junctions of the two-dimensional plane, it is necessary to control the receding angle of the rotating tool is always constant with respect to welding direction. このため接合装置としてはその制御軸を1つ有する必要がある。 Therefore as bonding apparatus needs to have one its control axis. ところが本発明によれば、回転ツールは必ずしも後退角を持つ必要はなく、すなわち回転ツールは接合材に対して常に垂直であっても品質の良い接合が可能であり、これにより装置の簡略化が可能となる。 However, according to the present invention, the rotary tool is not necessarily required to have a receding angle, that is, the rotational tool is capable of always a good bonding even quality be perpendicular to the bonding material, the simplification of this by the device It can become. また回転ツールに後退角を持たせた場合でも、直線及び曲線となる接合部をすべて直線のみで接合することも可能である。 Even if the subject to have a receding angle rotating tool, it is also possible to bond the bonding portion serving as lines and curves all only a straight line. 即ち、直線部から折り返しとなる平面曲線部(R部)を2本の直線形態で接合する方法も可能である。 That is, the method of bonding plane curve portion to be folded from a straight portion (R portion) by two straight lines configurations are possible.

又、摩擦攪拌接合では回転する回転ツールを言わば強引に加工物に対して移動するため、加工物は回転ツールから大きな力を受ける。 Moreover, to move relative to it were forcibly workpiece rotation tool to rotate the friction stir welding, the workpiece receives a large force from the rotating tool. このため加工物を強固に固定しておく必要がある。 Therefore it is necessary to firmly fix the workpiece. バッキングプレートの場合、その形状にもよるが、本体の固定は比較的容易である。 If the backing plate, depending on its shape, the fixation of the body is relatively easy. しかしながら蓋の固定は水路が蛇行して複雑形状のため比較的難しい。 However fixation of the lid is relatively difficult because of the complex shape by meandering waterways. そこであらかじめ蓋と本体を仮付けする必要がある。 Therefore, it is necessary to put a pre-lid and the body temporary. 仮付けは本接合と異なり、接合部分が少なく、入熱も大きくないため、従来の溶接方法でもよい。 Unlike tack this bonding, the bonding portion is small, since heat input not be large, it may be a conventional welding method. しかし好ましくは、摩擦攪拌接合することが望まれる。 Preferably, however, it is desirable to friction stir welding. これはプロセスの複数化によるコスト高に繋がるためである。 This is because lead to cost by a plurality of processes. すなわち、まずショルダーのみで構成される回転ツールを回転させながら接合部に挿入する。 That is, to insert the joint while rotating the formed rotary tool is first only in the shoulder. このときの挿入量はこのあと本接合するときのショルダー挿入量よりも小さくする必要がある。 Insertion amount at this time must be smaller than the shoulder insertion amount when this later main bonding.

この後、回転ツールを引き抜き、これを何点かに施す。 After this, pull out the rotation tool, applied to this several points. これにより接合部は表面部のみ接合される。 Thus the joint is bonded only the surface portion. 仮付けを行った後、回転ツールを取り替えて本接合する。 After the tack, to this joining replace the rotation tool.

本発明は、本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝に蓋を接合する冷却板の製造方法において、前記本体及び蓋との接合部に他の部分より厚い突起を有し、該突起部にショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入と移動による摩擦攪拌接合により接合すること、又前記蓋と本体とを摩擦攪拌接合により接合するとともに、前記通路を形成する部分に空気孔が設けられていること、又前記蓋と本体とをショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入と移動による摩擦攪拌接合により接合すると共に、前記接合の少なくとも終了部を前記接合部以外に形成すること、又前記本体と蓋をあらかじめショルダーのみを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により部分的に仮接合した後、次いで、接合部全体を摩擦攪拌接合により接合する The present invention has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate for joining the cover to the groove, has a thicker projections than other portions at the junction between the main body and the lid, It is joined by protrusion portion the friction stir joining by inserting a movement of the rotary tool having a shoulder and pin, and thereby joined by friction stir welding and said lid and body, the air hole is provided in the portion forming the passage that is, also with joined by friction stir joining by moving the insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin with said cover and body, forming at least the end of a the joint other than the joint portion, and the after partial temporarily joined by friction stir joining by insertion of the rotary tool having only previously shoulder body and a lid, then the entire joint be joined by friction stir welding とを特徴とする冷却板の製造方法にある。 In the manufacturing method of the cooling plate, wherein the door.

本体及び蓋との接合部に他の部分より厚く形成した突起は、接合に際し、ショルダーとピンとを有する回転ツールの挿入によって接合部に凹部が形成されるので、この凹部の凹み深さを平板部よりも高くなる厚さにして接合後の切削加工において平板部での切削を無くすようにするものである。 Projections formed thicker than other portions at the junction of the body and lid, upon joining, since the recess is formed at the junction by the insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin, the flat plate portion a recess depth of the recess it is intended to eliminate the cutting of a flat plate portion in cutting after bonding in the thickness to be higher than the.

通路を形成する部分に空気孔を設けることにより接合の際に、蓋を溝に設置する時、回転ツールの挿入による接合の時に溝内の空気を外に逃がし、健全な接合が出来るようにするものである。 During joining by providing an air hole in the portion forming the passage, when installing the cover into the groove, escape of air-groove outside when bonding by insertion of the rotary tool, to allow a healthy joint it is intended. 本発明における溝は、冷却板本体内部で閉じた流路を形成するものであり、蓋は溝の平面形状と同じものを用いるのがこのましく、そのため互いにぴったり一致しているものである。 Grooves in the present invention is to form a closed flow channel inside the cooling plate body, the lid is preferably to use the same as the planar shape of the groove, therefore those that match closely with each other. そのため空気抜けが必要である。 Therefore it is necessary to deflation.

接合部の終端部は、回転ツールの挿入孔が形成されるので、その終端部を接合部以外の冷却板本体内部に誘導してその部分に回転ツールの挿入孔が形成させることによって健全な接合ができるものである。 End of the junction, since the insertion holes of the rotating tool is formed, healthy joint by by inducing its end portion to the cooling plate inside the body other than the joints to the insertion hole of the rotary tool is formed in that portion it is those that can.

従来の電子ビーム溶接などでは、接合後の接合物の変形量が大きいため、接合後に反りを矯正した後バッキングプレートの表裏面を研削する。 In such conventional electron beam welding, since the amount of deformation of the bonding material after bonding is large, grinding the front and back surfaces of the backing plate after correcting the warp after the bonding. 摩擦攪拌接合による接合を用いた場合、接合後の変形は抑制できるため、前述のように工程数が削減でき、低コスト化が可能である。 When using the joining by friction stir welding, the deformation after joining can be suppressed, reduces the number of steps as described above, cost reduction is possible. しかし摩擦攪拌接合により接合した接合部では、回転ツールを接合部に挿入したまま接合するため、接合部の近傍でバリが発生し、接合部は他の部分に比べて薄肉化する。 However, in the joint portion joined by friction stir welding, for joining while inserting the rotary tool to the joint, a burr is generated in the vicinity of the junction, the junction thinning than other portions. 接合のままでは、表面の平滑性は完全ではなく、いずれの場合も表面研削は必要となるが、本体及び蓋の接合部は局部的に厚い構造であれば、接合後の接合部の厚さは他の部分とほぼ同等とすることが可能であり、接合後の表面切削代を減少することが可能となり、製造コストの低減に繋がる。 It remains junction, smoothness of the surface is not perfect, the surface grinding is necessary in any case, if the joint portion of the main body and the lid is a locally thicker construction of the joint after joining thick is able to substantially the same as other portions, it is possible to reduce the surface machining allowance after bonding, leading to a reduction in manufacturing cost.

摩擦攪拌接合は、回転ツールを接合部に押し当てて、回転ツールと接合部に発生する摩擦熱を利用して回転ツールを接合部に押込み、回転ツールを移動して塑性流動を起こして素材を攪拌し、固相接合するものである。 Friction stir welding, by pressing the rotary tool to the joint portion, push the rotation by using the frictional heat generated at the junction with the rotating tool tool joint, the material undergoing plastic flow by moving the rotary tool stirring is for solid phase bonding. ここで問題となることは、回転ツールを接合部に挿入または移動するときに発生する抵抗力が約10kN以上と大きいことである。 Here be a problem, the resistance force generated when inserting or moving the rotary tool to the joint portion is as large as about 10kN or more. このためこの力に耐える接合物の構造と接合物自体の拘束が必要となる。 Therefore restraint structure as conjugate itself conjugate to withstand this force becomes necessary. バッキングプレートの場合、その形状にもよるが、本体の固定は比較的容易である。 If the backing plate, depending on its shape, the fixation of the body is relatively easy. しかしながら蓋の固定は冷却孔が蛇行して複雑形状のため比較的難しい。 However fixation of the lid is relatively difficult because of the complex shape cooling holes meanders.

そこであらかじめ蓋と本体を仮付けする必要がある。 Therefore, it is necessary to put a pre-lid and the body temporary. 仮付けは本接合とは異なり、接合部分が少なく、入熱も大きくないため、従来の溶接方法でもよい。 Unlike tack this bonding, the bonding portion is small, since heat input not be large, it may be a conventional welding method. しかし好ましくは、摩擦攪拌接合することが望まれる。 Preferably, however, it is desirable to friction stir welding. これはプロセスの複雑化による製造コストの上昇に繋がるためである。 This is because lead to increase in production cost due to complication of the process. すなわち本体と蓋をあらかじめ摩擦攪拌接合によりショルダーのみからなる回転ツールを回転させながら接合部に挿入する。 That is inserted into the joint while rotating the rotary tool consisting of only the shoulder in advance by friction stir welding a body and a lid. このときの挿入量はこのあと本接合するときのショルダー挿入量よりも小さくする必要がある。 Insertion amount at this time must be smaller than the shoulder insertion amount when this later main bonding.

この後、回転ツールを引き抜き、これを何点かに施す。 After this, pull out the rotation tool, applied to this several points. これにより接合部は表面部のみ接合される。 Thus the joint is bonded only the surface portion. 仮付けを行った後、回転ツールを取り替えて本接合する。 After the tack, to this joining replace the rotation tool. またバッキングプレートの本体及び蓋の接合部のうち、曲線接合部のみを既存の溶接法で行うことにより、摩擦攪拌接合する部分は直線部のみとなる。 Of the joints of the body and the lid of the backing plate, by performing only curved junction with the existing welding method, the portion friction stir welding is only linear portion. こうすることにより、摩擦攪拌接合装置の軸構成は簡略化され、装置コストの低減が可能である。 By doing so, the axial configuration of the friction stir welding apparatus is simplified, it is possible to reduce the apparatus cost.

摩擦攪拌接合では、接合の開始点と終了点は他の定常状態での接合部と入熱や幾何学的な相違がある。 In friction stir welding, the start and end points of the junction is the junction and the heat input and geometrical differences in other steady state. 開始点では回転ツールを接合部に言わば強引に挿入するため、回転ツールが受ける抵抗力が大きく、入熱も大きくなる。 Since the starting point for it were forcibly inserting the rotary tool to the junction, the resistance force the rotation tool receives is large, the heat input also increases. 開始点での抵抗力を低減するため、あらかじめ回転ツール挿入部にピンよりやや小さい穴を空けておくことも対策の一つである。 To reduce the resistance at the start point, which is also one of measures to keep at a slightly smaller hole than the pin to advance the rotary tool insert. また終了点では前述のようにピンと同等の容積の穴が空く。 The hole of the pin and the equivalent volume as described above availabe at the end point. 従って、接合の開始点または終了点は、冷却孔から離れた本体または別途準備したダミー部にすることでこれらの問題は解決できる。 Therefore, the start or end point of the joint, these problems can be solved by the dummy part body or separately prepared away from the cooling holes.

バッキングプレートはその用途により種々の大きさのものがある。 The backing plate is of various sizes according to the use purpose. 例としては大型フラットパネル液晶ディスプレー用のスパッタ装置用バッキングプレートの場合、面積が約1m 以上となる。 For sputtering apparatus for a backing plate for a large flat panel LCD display as an example, an area of about 1 m 2 or more. この場合には高さ5mm、幅50mm程度の冷却孔が蛇行して4〜5本配置するのが好ましい。 In this case, the height 5 mm, preferably cooling holes having a width of about 50mm to 4-5 this arrangement serpentine. このように大型のバッキングプレートでは、接合部の長さが長く、1本の回転ツールで1ヶ所づつ接合を行うより、複数の回転ツールにより同時に、または接合進行方向に対して複数の回転ツール間に一定の距離を設けて接合することが望ましい。 In this way, large backing plate, long the length of the joint, than doing one place one by joining in one rotating tool, among simultaneously by a plurality of rotary tool, or a plurality of rotating the joint direction of travel tools it is desirable to bond provides certain distance. また複数の回転ツールは互いに交差する方向に移動して接合することで、各回転ツールを制御する軸構成が簡略化され、接合装置の低コスト化が可能となる。 The plurality of rotary tools by bonding to move in a direction crossing each other, are simplified axial configuration for controlling each rotating tool, the cost of the bonding apparatus becomes possible. ターゲットは冷却板に対してどちらの面でも、製造後の曲がりをプレス成形し、次いで研削、研磨によって平滑に仕上げる事が出来るので、どちらの面でもよいが、接合面とは反対側がよい。 The target in both faces with respect to the cooling plate, bending and press-molded after production, then grinding, since smooth finish that can be by polishing, may be on either surface, it is opposite to the joint surface.

これまで、摩擦攪拌接合を用いて製造された製品は、例えば鉄道車両、船舶、ロケット燃料タンクなどがある。 Previously, products produced using the friction stir welding, for example railway vehicles, ships, and the like rocket fuel tank. これらの製品はいずれもアルミ製のものである。 Both of these products are made of aluminum. バッキングプレートはアルミ製、銅製などあるが、熱効率の面から熱伝導率に優れた銅合金が主流となっている。 The backing plate made of aluminum, although some like copper, excellent copper alloy thermal conductivity from the viewpoint of thermal efficiency has become mainstream. 銅の場合、アルミに比べて融点が高く強度も高いため、摩擦攪拌接合を行う場合には、攪拌部の温度を約700℃程度まで昇温する必要がある。 For copper, for higher higher strength melting point than aluminum, in the case of performing the friction stir welding, it is necessary to raise the temperature of the temperature of the agitating portion up to about 700 ° C.. ちなみにアルミの場合は融点が低く、強度も低いため、高々450℃程度でよい。 By the way, if the aluminum a low melting point, the strength is low, or at most 450 ° C. approximately.

銅製バッキングプレートを摩擦攪拌接合で製造するとき、前述のように接合部温度が高温になるため、いくつかの問題点が生じる。 When manufacturing copper backing plate with a friction stir welding, since the junction temperature as described above becomes high, some problems arise. これは素材が銅故の課題である。 This material is an issue of copper late. まず問題となるのは、接合温度が高いため、回転ツール自体の温度も高温となり、回転ツールを回転するモーターやスピンドルも熱伝達により高温となることである。 The first becomes a problem, because the junction temperature is high, the temperature of the rotating tool itself also becomes hot, motor and spindle for rotating the rotary tools is that a high temperature by the heat transfer. 回転ツール自体の消耗もあるが、むしろ装置の消耗が問題である。 There is also the consumption of the rotation tool itself, but rather consumption of the device is a problem. 接合を完全に行うためには、接合部の温度は低下することはできない。 To effectuate the joining completely, the temperature of the joint portion can not be reduced. 従って回転ツールと接合部の摩擦熱を装置側に伝達させないため、回転する回転ツールに冷却剤を吹付けながら接合することが必要となる。 Therefore order not to transmit the frictional heat of the joint portion and the rotary tool apparatus, it is necessary to bond with sprayed coolant to the rotating tool to rotate. これによりスピンドルへの熱伝達は顕著に抑制され、装置の長寿命化を達成できる。 Thus the heat transfer to the spindle is remarkably suppressed, thereby achieving long life of the device.

大型のバッキングプレートの場合、接合長が長くなり発熱量も大きくなる。 For larger backing plate, the greater the amount of heat generated bonding length becomes long. このときバッキングプレートを保持するテーブルへも熱が伝達し、テーブルを駆動する部位の特に周動部の潤滑剤の消耗が問題となる。 At this time, heat is also transmitted to the table for holding a backing plate, exhaustion of a lubricant, especially Shudo of sites for driving the table becomes a problem. そこでテーブル等の装置側への熱伝達を抑制するため、バッキングプレートをこれとは別のヒートシンク上に乗せたまま接合することが望ましい。 Therefore in order to suppress heat transfer to the device side of the table or the like, it is desirable to bond the backing plate while placed on a separate heat sink to this. 更に、前述の回転ツール寿命を考慮すると、1つの回転ツールで長距離を接合するのではなく、1つの水路を覆う蓋と本体を1つの回転ツールで接合し、回転ツールを取り替えた後、次の接合を行うことが望ましい。 Further, after considering the above-mentioned rotation tool life, rather than joining the long distance with a single rotary tool, which joined the cover and body for covering one of the channel in one rotating tool, replacing the rotary tool, the following it is desirable to perform bonding. これにより始めに使用した回転ツールは、他の回転ツールで接合している間に十分に冷却され、回転ツールの寿命延長が達成される。 Rotation tool thereby used at the beginning is sufficiently cooled while bonding with other rotary tools, life extension of the rotary tool is achieved.

前述のように、摩擦攪拌接合では接合部近傍にバリが発生する。 As described above, burrs are generated in the vicinity of the junction in the friction stir welding. すべての接合が終了した後、回転ツールを接合用のものから切削用のものに取替え、接合部に発生したバリを除去することが可能である。 After all of the joint is completed, replace the one for cutting the rotary tool from one for bonding, it is possible to remove burrs generated in the joint portion. これらの回転ツールの取替えは人手で行うよりは、回転ツールは高温になっているため、むしろ回転ツールマガジンを設けて、自動でシーケンスを組んで行うとよい。 Replaceable than do manually these rotary tools, since the rotary tool is hot, but rather to provide a rotating tool magazine preferably performed up a sequence automatically.

このように摩擦攪拌接合を用いて冷却板としてのスパッタリング用バッキングプレートを作製することにより、接合後の熱歪みが小さく、高品質のバッキングプレートの製造が可能となる。 By making thus the sputtering backing plate as a cooling plate by using a friction stir welding, thermal distortion after joining it is small, it becomes possible to produce a high-quality backing plate.

本発明は、冷却板としてのバッキングプレート上にスパッタリング用ターゲット材を接合する冷却板の製造方法において、前述に記載の冷却板の製造方法によって製造することを特徴とするものである。 The present invention provides a method of manufacturing a cooling plate for joining the sputtering target material to the backing plate as a cooling plate, it is characterized in that produced by the production method of a cooling plate according to the above.

本発明によれば、摩擦攪拌接合による健全な接合を有する冷却板が得られ、その結果、バッキングプレートは、冷却効率が高く、熱歪みが小さく、薄型で、大面積形状で、高品質のバッキングプレートが得られるものである。 According to the present invention, the cooling plate is obtained having a sound joining by friction stir welding, as a result, the backing plate has a high cooling efficiency, thermal distortion is small, thin, large-area shape, quality of the backing one in which the plate is obtained.

以下、発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって説明する。 Hereinafter, specific examples illustrating the best mode for carrying out the invention.

図1は、無酸素銅製、又5%以下のZrやCrを含む銅合金製の冷却板としてのバッキングプレートの概略正面である。 Figure 1 is a schematic front made of oxygen-free copper, and the backing plate as a cooling plate made of copper alloy containing 5% or less of Zr and Cr. バッキングプレートは本体1と蓋2からなる。 The backing plate is comprised of main body 1 and a lid 2. 本体1にはU字型の水路4が設けられ、蓋2は水路4を覆うものであり、蓋2と水路4の形状はU字形状の大きさが異なるが、同じ平面形状を有し、蛇行する形状である。 Waterways 4 are provided with U-shaped in the main body 1, the lid 2 is intended to cover the water channel 4, the shape of the lid 2 and the water channel 4 is the magnitude of the U-shape are different, have the same planar shape, it is a meandering shape. 他に、I字型、S字型等が好ましい。 Other, I-shape, S-shape, etc. are preferred. また蓋2のコーナー部は蓋2を本体1にはめ込みやすくするためにR部3が設けられている。 The corner portions of the lid 2 is R 3 is provided in order to facilitate fitting the lid 2 on the body 1. 蓋2は、本体1に対して段差によって受ける構造を有し、摩擦攪拌接合に際して回転ツール6の力を受けることができる。 The lid 2 has a structure to receive by the step with respect to the main body 1, can receive the force of rotating the tool 6 during the friction stir welding.

本体1の大きさは、長さ1500mm、幅1200mm、厚さ15mm程度である。 The size of the main body 1, the length 1500 mm, width 1200 mm, and a thickness of 15mm around. この図1の場合には、冷却用の水路4が5本ある。 In the case of FIG. 1, waterway 4 is five for cooling. 長さ1300mm、幅900mm、厚さ15mmに対しては同じくU字型水路4が4本設けられる。 Length 1300 mm, width 900 mm, also provided a U-shaped water channel 4 is present 4 to the thickness 15 mm. 本実施例において、水路4は長さ1m当たり3本有する。 In this embodiment, waterways 4 are 3 innate per length 1 m. 各水路4は独立した、閉じた経路を有しており、各々の端部には接合後に冷却材の入り口と出口とが設けられて用いられる。 Each waterway 4 is independently have a closed path, the end of each used in the inlet and outlet of coolant are provided after bonding. I字、S字型のいずれにおいてもU字型と同様である。 I-is also similar to the U-shaped at any S-shape. 蓋2には、空気孔が端部に1個設けられている(図視せず)。 The lid 2, air holes are formed one on the end portion (not FIG view). 空気孔を設けることによって蓋2の設置と接合が容易になった。 It has facilitated bonding and installation of the cover 2 by providing the air hole.

特に、本実施例では、閉じた水路4としての経路を持った溝が形成された本体1に対してその溝を塞ぐ蓋2を溝内に嵌め込んで接合するので、突合わせ部の互いの広がりが無く、良好な接合返えられると共に、本体自身が一体のものであり、余分な接合のないので、面積に関係なく大面積でも薄型のコンパクトな冷却板が得られるものである。 In particular, in this embodiment, it closed since joining by fitting the lid 2 for closing the groove in the groove path relative to the main body 1 having a groove formed having as waterways 4, butt of one another spread without with is good bonding Kaee are of integral body itself, so no extra joint, in which a compact cooling plate thin can be obtained in a large area regardless of the area.

図2はバッキングプレートの水路近傍の断面図である。 Figure 2 is a cross-sectional view of a water channel near the backing plate. 本体1の内部には断面が矩形の水路4となる第1の溝が機械加工により施されており、その溝の上に水路4よりも断面空間が大きく、段差を有して第2の溝が形成され、その第2の溝の部分に蓋2がはめ込まれる。 Inside the main body 1 has a first groove section becomes a rectangular waterway 4 is applied by machining a large cross-sectional space than waterways 4 over the groove, the second groove has a step There are formed, the lid 2 is fitted to the portion of the second groove. このとき本体1と蓋2はインロー構造になっており、インロー幅5はおよそ2.5mmである。 In this case body 1 and the lid 2 has become a spigot structure, spigot width 5 is approximately 2.5 mm. また水路3の幅は約50mm、高さは5mm、さらに蓋2の高さは5mmで本体1にはめ込んだとき、同じ高さとなる。 Further a width of about 50mm waterways 3, when the height 5 mm, more height of the lid 2 is fitted to the main body 1 at 5 mm, the same height. これらの形状または寸法はバッキングプレートのタイプにより異なり、本体1の平面形状もこのように角型のほか、丸型もある。 Depends on the type of shape or size backing plate, the planar shape of the body 1 also other thus rectangular, is also round. 従って、接合部の裏波は、水路6には入らず、健全な接合が得られる。 Thus, the back of the weld does not enter the water channel 6, a sound joining is achieved. 接合後、バッキングプレートは接合側に曲がりが生じたので、先端がI型を有する刃でプレス成形して曲がりを矯正し、その後研削と研磨を行った。 After bonding, the backing plate caused to bend the joint side, the tip is correct bending by press-forming at a blade having type I, was then ground and polished.

次に摩擦攪拌接合の実施例を述べる。 Described below an embodiment of a friction stir welding. 摩擦攪拌接合はショルダー部7及びピン部8からなる回転ツール6を回転させながら接合材に挿入する。 Friction stir welding is inserted into the joining material while rotating the rotary tool 6 consisting of the shoulder portion 7 and a pin 8. その後、回転ツール6を接合線に沿って移動させ接合する。 Then, bonding is moved along the rotary tool 6 the welding line. 本実施例では、ショルダー部7の直径は15mm、ピン部8の最大直径は8mmとし、回転ツール6の回転方向は左方向とした。 In this embodiment, the diameter of the shoulder portion 7 is 15 mm, the maximum diameter of the pin portion 8 and 8 mm, the rotation direction of the rotary tool 6 was left. また回転ツール6は接合進行方向とは逆方向に3度の角度で傾斜した場合と傾斜させない場合について回転数は1300rpm又は1500rpm、接合速度は270mm/min又は300mm/minであり、回転ツール6の中心線を接合開先から水路4とは逆方向に3.0mm又は1.5mmずらして前者又は後者にて実施した(オフセット3.0mm又は1.5mm)。 The rotational speed for when the rotational tool 6 is not tilted as in the bonding traveling direction inclined at an angle of 3 degrees in the opposite direction 1300rpm or 1500 rpm, welding speed is 270 mm / min or 300 mm / min, the rotation tool 6 the center line from the junction GMA and waterways 4 were carried out at the former or the latter is shifted 3.0mm or 1.5mm in the opposite direction (offset 3.0mm or 1.5mm).

即ち、図3に示すように、回転ツール6を接合線に沿って、水路が左側に常に位置するように接合した。 That is, as shown in FIG. 3, along a rotation tool 6 the welding line, waterways are joined to always located on the left side. なお摩擦攪拌接合の場合、接合最終端に穴10ができるため、ダミー9を設けて、終端部とした。 In the case of friction stir welding, since it is hole 10 in the joint terminal end, provided with a dummy 9 and a terminal end. ダミー9はすべての蓋を本体と接合後に切断した。 Dummy 9 was cut all the lids after bonding the body. ここで重要なことは、回転ツール6の回転方向と水路と回転ツール6の進行方向の関係であり、すべてを左右逆としても問題はない。 It is important that a traveling direction of the relationship between the rotational direction and waterways of the rotary tool 6 rotating tool 6, there is no problem even all the left and right opposite.

図4は接合ビードの断面の顕微鏡写真を示す。 Figure 4 shows a photomicrograph of a cross section of the welding bead. 接合ビードには欠陥はないが、回転ツール6を被接合材にやや挿入するため接合部は他の部分に比べてやや低くなる。 No defect in the welding bead, but the joint to slightly insert a rotary tool 6 in the welded material is slightly lower than other portions. しかし先にも述べたように、バッキングプレートの表面は平滑である必要があり、いずれにしても表面は機械研削するため、このような凹みは問題ない。 However, as mentioned above, the surface of the backing plate must be smooth, to surface mechanical grinding Anyway, such recess is no problem. また接合ビードが凹む分、バリとなってその部分の肉が外へ排出されるわけであるが、同様の理由で問題はない。 The amount that the welding bead is recessed, but not meat of the part is discharged to the outside become a burr, no problem for the same reason. ただしそのときの機械研削量は従来の溶接法の場合に比較して約1/4の半分以下の時間で可能な量となった。 However mechanical grinding amount at that time became compared to the amount available in about 1/4 less than half of the time in case of conventional welding methods. これは摩擦攪拌接合法による接合の熱歪みが、電子ビーム溶接の場合の約1/10と小さいことに起因し、接合後の反りの矯正や表面を平滑にするための切削の工程が大幅に短縮できたためである。 This thermal distortion of the joining by friction stir welding, electron due to the beam as small as about 1/10 of the case of welding, cutting to smooth the correction or surface of warpage after the bonding process is greatly This is because that can be shortened. 又、接合ビードは図4に示す様に、左下の水路4の外側に形成されており、接合時の接合ビードが水路4に流失することなく健全な接合が得られることが明らかである。 Further, the welding bead is as shown in FIG. 4, are formed on the outside of the lower left of the channel 4, it is clear that sound joining is achieved without welding bead at the time of bonding is washed away in the water channel 4. 接合部はショルダー7の押圧によって凹みが出来るように行われる。 Joint is performed such indentations can be the pressing of the shoulder 7. 又、回転ツールの始まりと終わりはいずれも接合部からはずれた位置で行った。 In addition, both the beginning and end of the rotation tool was carried out at a position deviated from the junction.

表1に本方法による水路4のHeリークテストの結果を示す。 Table 1 shows the results of a He leak test of the water channel 4 according to the present method. リークテストは1×10 -7 Paでの漏洩試験であり、比較材として現用の方法すなわち電子ビーム溶接材を用いた。 Leak test is the leakage test at 1 × 10 -7 Pa, using the method of working as a comparative material i.e. electron beam welding material. 摩擦攪拌接合材では回転ツール6を2度傾けた場合と傾けない場合ともに不良率は0%で全数合格であったが、電子ビーム溶接材では不良率は5%と高い。 Although the friction stir welding material was all pass 0% both failure rate if not tilt and by tilting the rotary tool 6 twice, failure rate in electron beam welding material 5% and higher. この場合、漏洩部を再度補修せねばならず、補修のコストも考慮すると摩擦攪拌接合は非常にコストメリットが高い。 In this case, must take into repairing a leak portion again, the cost considers the friction stir welding repair is very cost merit.

スパッタリング用ターゲットは、ロー付け、又は摩擦攪拌接合、電子ビーム接合の何れでも良く、蓋2の接合側及びその反対側のいずれでも良いが、接合側に設けることが好ましい。 Sputtering target, brazing, or friction stir welding may be any of the electron-beam bonding, it may be any of the bonding side and the opposite side of the lid 2, is preferably provided on the joint side.

本実施例では、図1と同様のタイプのバッキングプレートの接合に関し、特にR部3についての接合例を説明する。 In this embodiment, it relates to joining of similar type backing plate and FIG. 1, in particular illustrating a bonding examples for R 3. 回転ツール回転数、接合速度や回転ツール形状は実施例1と同じである。 Rotation tool rotational speed, welding speed and rotation tool shape is the same as in Example 1. 図5に示すように、まず回転ツール6を位置aに挿入した後、前述の条件でa→b→c→dの経路で接合し、終端部10はダミー9とした。 As shown in FIG. 5, after the first insert the rotary tool 6 in position a, joined in the path of a → b → c → d at the above conditions, the termination section 10 was dummy 9. 次に再度回転ツール6を位置aに挿入した後、a→e→f→dの経路で接合し、終端部10は同様とした。 Then after inserting again the rotary tool 6 in position a, joined in the path of a → e → f → d, termination unit 10 was the same. このとき重要なことはR部3で回転ツール6は常に右に曲がるようになっていることである。 At this time rotating it important in R 3 the tool 6 is always adapted to turn right. これとは逆に回転ツールの回転方向が右回転のときは、回転ツールは常に左曲がりになるように接合すればよい。 At the when the rotation direction of the rotary tool to the opposite right rotation, rotating the tool at all times may be joined so as to bend the left. いずれの場合も、接合部には欠陥は生じないが、まれに回転ツールの回転方向と回転ツールの曲がり方向が上述と逆になった場合、図6に示すような微細な欠陥がR部に生じることがある。 In either case, does not occur a defect in the joint, rarely if bending direction of the rotating direction and the rotating tool in rotational tool becomes above the opposite, a fine defect as shown in FIG. 6 to R portion it may be caused. 但し、この程度の大きさの欠陥は特に耐リーク性には悪影響を及ぼさず、問題とはならない。 However, the defect of this order of magnitude does not adversely affect the particular leakage resistance, not a problem. 本実施例でも、その他の構造と接合方法は前述と同様である。 Also in this embodiment, the bonding method and the other structure is the same as described above.

接合において、本実施例では、R部3を有するが、直線によって形成する事が出来る。 In joining, in this embodiment, has a R portion 3, it can be formed by a straight line. 又、接合ビードは図6に示す様に、左下の水路4の外側に形成されており、接合時の接合ビードが水路4に流失することなく、更に、その裏波は本体内にあり、健全な接合が得られることが明らかである。 Also, as the welding bead is shown in Figure 6, are formed on the outside of the lower left of the channel 4, without welding bead at the time of bonding is washed away in the water channel 4, further its penetration is in the body, healthy it is clear that the Do junction obtained.

本実施例では、図2に示したインロー幅5、回転ツール6の中心線の接合開先から水路4とは逆方向に離した距離(オフセット)について検討した。 In this embodiment, spigot width 5 shown in FIG. 2, from the junction GMA center line of the rotary tool 6 and waterways 4 was examined distance apart in the opposite direction (offset). 用いた回転ツール形状は実施例1、2と同じである。 Rotation tool shapes used are the same as in Examples 1 and 2. また接合条件も同様である。 The joining conditions are also the same.

表2に示したように、健全な接合部を得るためには、w+x≧rであることが好ましい。 As shown in Table 2, to obtain a sound joint, it is preferable that w + x ≧ r. 即ち、形成された接合ビードが水路の外側にあることが求められる。 That is, the formed welding bead is determined to be outside of the channel. 又、接合がうまくいかなかった試料では、回転ツールから受ける荷重により蓋が座屈したことに原因がある。 Further, the bonding was not successful sample, lid by a load applied from the rotary tool is caused to buckled.

本実施例では、蓋の仮付けについて検討した。 In this embodiment, it was examined tacking of the lid. 図7に仮付け部の断面の顕微鏡写真を示す。 Figure 7 shows a photomicrograph of a cross section of the tacking portion. 仮付けは、ショルダー直径が13mmでピン部のない回転ツールを用いて、回転ツール回転数1500rpmで、1つの蓋に対して12ヶ所行った。 Tacking, using a rotating tool shoulder diameter no pin portion at 13 mm, at a rotational tool rotation speed 1500 rpm, it was carried out 12 locations for one lid. 図7に示したように、仮付け部は深さ2mm程度接合されている。 As shown in FIG. 7, the tack portion is joined a depth of about 2 mm. 次に本接合を実施例1と同条件で行った。 Then this junction as in Example 1 was carried out under the same conditions. その結果、仮付けにより蓋は強固に固定されており、本接合は精度よく行われた。 As a result, the lid is firmly fixed, the bonding was carried out accurately by tacking. このように摩擦攪拌接合では接合材の強固な固定が重要であり、他の方法を用いずとも確実かつ簡単に仮付けができることがわかった。 Thus rigid fixation of the bonding material in the friction stir welding is important, it was found that it is reliable and easy to tack without using other methods.

本実施例は、本体及び蓋の接合部近傍を局部的に厚い構造の突起を有する場合のものである。 This embodiment is for the case having a projection of locally thicker structures near the junction of the body and the lid. 図8に実施例の接合部近傍の拡大断面図を示す。 Figure 8 shows an enlarged cross-sectional view of the junction near the Examples. 本体1及び蓋2の厚さが局部的に厚いことが特徴であり、他の寸法等は実施例1に記載のものと変わらない。 The thickness of the main body 1 and the lid 2 is characterized by locally thick, other dimensions and the like are not the same as that described in Example 1. ここで局部的に厚い突起11及び12の幅は、前記回転ツール6のショルダー7の直径とほぼ同等かやや広い程度が望ましい。 Wherein the width of the locally thicker projections 11 and 12 is substantially equal to or slightly larger extent as the diameter of the shoulder 7 of the rotary tool 6 is desirable. また局部的に厚い突起11及び12は、他の部分より0.3〜2mm高いことが望ましい。 The locally thicker projections 11 and 12 is preferably 0.3~2mm higher than other portions. 接合後、接合部の高さは実施例1の場合のように低くならず、その後の表面切削工程が簡略化できる。 After bonding, the height of the joint does not become lower as in Example 1, followed by surface cutting process can be simplified. 本実施例でも、その他の構造と接合方法は前述と同様である。 Also in this embodiment, the bonding method and the other structure is the same as described above.

図9は水路がI型の構造のバッキングプレートの平面図である。 Figure 9 is a plan view of a backing plate structure of the water channel type I. また図10は水路近傍の断面図である。 The 10 is a sectional view of a water channel near. 本体1及び蓋2は無酸素銅である。 Body 1 and the lid 2 are oxygen-free copper. 本体1の大きさは、長さ1200mm、幅900mm、厚さ15mmであり、水路4は5本有り、幅40mm、高さ5mmである。 The size of the main body 1, the length 1200 mm, width 900 mm, and a thickness of 15 mm, waterway 4 is five there, width 40 mm, a height of 5 mm. またR部3はR=3mmであり、インロー幅5は5mmである。 The R 3 is R = 3 mm, the spigot width 5 is 5 mm. また接合条件、すなわち回転ツール形状、回転数及び接合速度は実施例1と同じとし、オフセットはゼロとした。 The joining conditions, that is, the rotational tool shape, rotation speed and joining speed same city as in Example 1, the offset is set to zero. また回転ツール6は進行方向と逆に2°傾斜させた。 The rotary tool 6 was 2 ° tilt in the direction opposite to the traveling. 本実施例でも、その他の構造と接合方法は前述と同様である。 Also in this embodiment, the bonding method and the other structure is the same as described above.

本実施例では、前記水路4を気密にするため、蓋2の接合は2個の回転ツール6を用いて接合する。 In this embodiment, in order to make the water channel 4 airtight joining of the lid 2 is joined with the two rotating tools 6. まず蓋2は本体1にショルダーのみで構成される回転ツールで仮付けされる。 First cover 2 is temporarily attached at a rotation tool consists of only a shoulder on the body 1. 次に接合線a−a'とb−b'に沿って2個の回転ツール6を用いて同時に接合する。 Then bonded simultaneously using two rotary tools 6 along 'b-b and' junction line a-a. 接合線a−a'とb−b'の距離はおよそ50mmと狭く、2つの回転ツール6は互いに干渉しないように間隔(L)を保持している。 Distance joining lines a-a 'and b-b' is as narrow as about 50 mm, holds as two rotary tool 6 do not interfere with each other spacing (L). このときLは約200mmである。 At this time, L is about 200mm. 次にc−c'とd−d'、e−e'とf−f'を順次接合する。 Then c-c 'and d-d', sequentially joining the e-e 'and f-f'. 次に接合線a−j、a'−j'を同時に接合する。 Then joining line a-j, joined a'-j 'at the same time. このときR部のR=3mm、ピンの直径が8mmであり、R部3は互いに直行する2つの接合線で接合される。 In this case R of R = 3 mm, a diameter of the pin is 8 mm, R 3 is bonded at two joining lines orthogonal to each other. 従って、前記接合は直線のみの接合で行うことが可能となり、前記接合装置の構成が簡略化され、装置の低コスト化が可能となった。 Therefore, the bonding it is possible to perform the joining of a straight line only, the configuration of the joining device is simplified and enables low cost of the apparatus. また本実施例の場合も、接合の開始点及び終了点はいずれもダミー9を用い、接合完了後にそれを切断した。 Also in the present embodiment, both the start and end points of the joint using the dummy 9 and it was cut after completion of bonding.

ところで本実施例では2個の回転ツールを用いて同時に接合するため、回転ツールと接合部で発生する摩擦熱は大きい。 However for joining simultaneously using two rotary tools, in this embodiment, frictional heat generated by the rotary tool and the joining portion is large. このため接合部の近傍及びバッキングプレートの全体と水路に冷却水を流しながら接合を行うことも試みた。 Therefore also it tried to perform the joining while flowing cooling water across the waterway in the vicinity of the joint portion and the backing plate. 接合条件は冷却水なしの場合とほぼ同等であるが、回転ツール回転数を2000rpmとした。 Welding conditions is almost equivalent to that of no cooling water, but the rotational tool speed and 2000 rpm. これにより接合部から約4mm離れた部分の本体1の表面温度は100℃以下であり、接合後の熱歪みは水冷しない場合の約1/2となった。 Thus the surface temperature of the body 1 of the portion a distance of about 4mm from the junction is at 100 ° C. or less, the heat distortion after joining was about half of that which is not water-cooled. 従って接合後の歪みの矯正が不要となる。 Therefore, correction of distortion after bonding is not required. なお接合部の温度は約700℃であり、その部分では水は沸騰しており、接合部内への水分の進入等はなく、欠陥の発生や機械的性質の低下はない。 Note junction temperature is about 700 ° C., at which portion the water is boiling, no ingress of moisture or the like into the junction portion, there is no reduction in the generation and mechanical properties of the defect.

図11は逆S字型の水路4を有するバッキングプレートの平面図である。 Figure 11 is a plan view of a backing plate having an inverted S-shaped waterway 4. 本体1及び蓋2は無酸素銅である。 Body 1 and the lid 2 are oxygen-free copper. 水路4と蓋2の平面形状は同じであるが、大きさが若干異なる。 Although the planar shape of the channel 4 and the lid 2 are the same, different sizes slightly. 蓋2は一体のものである。 The lid 2 is one of the integral. 本体1の大きさは、長さ1200mm、幅900mm、厚さ15mmであり、水路4は2本又は4本有り、幅40mm、高さ5mmである。 The size of the main body 1, the length 1200 mm, width 900 mm, and a thickness of 15 mm, waterways 4 two or four there, width 40 mm, a height of 5 mm. またR部3はR=15mmであり、インロー幅5は5mmである。 The R 3 is R = 15 mm, the spigot width 5 is 5 mm. また接合条件、すなわち回転ツール形状、回転数及び接合速度は実施例1と同じとし、オフセットはゼロとした。 The joining conditions, that is, the rotational tool shape, rotation speed and joining speed same city as in Example 1, the offset is set to zero. また回転ツール6は進行方向と逆に2°傾斜させた。 The rotary tool 6 was 2 ° tilt in the direction opposite to the traveling. 本実施例では、TIG溶接によるR部接合を用い仮付けとした。 In this embodiment, the tack using R portion joining by TIG welding. まず蓋2を本体1にはめ込み、図11に太線で示した部分(TIG溶接部)をTIG溶接した。 First Fit the lid 2 on the body 1, the portion indicated by a thick line a (TIG welds) was TIG welded in Figure 11. 次に未接合部を回転ツール6を用いて摩擦攪拌接合した。 It was then unbonded portion and the friction stir welding using a rotary tool 6. このとき回転ツールの軌跡は、紙面上下方向のみとなり、接合装置としては紙面上下方向の制御のみの単純化された装置となり、設備の低コスト化を実現できる。 Locus of this time rotating tool, only makes up-down direction, becomes simplified apparatus only controls the up-down direction as the bonding apparatus, it is possible to realize a cost reduction of the equipment.

図12はバッキングプレートの概略図である。 Figure 12 is a schematic view of the backing plate. 本体1及び蓋2は無酸素銅である。 Body 1 and the lid 2 are oxygen-free copper. また図13は図12の接合部近傍の断面図である。 The 13 is a cross-sectional view near the junction of Figure 12. 本体1の形状や接合条件等は実施例7と同じである。 The shape and bonding conditions body 1 and the like are the same as in Example 7. 又、蓋2には端部に空気孔が設けられており、U字型の一体のものである。 Also, the lid 2 has an air hole provided in the end portion, it is of the U-shaped piece. 本実施例では、回転ツール6の長寿命化について検討した。 In this embodiment, the examined life of the rotary tool 6. 本体1は内部に冷媒が循環する水路を有するヒートシンク14上に固定されている。 Body 1 is fixed on a heat sink 14 having a water channel that the refrigerant therein is circulated. また回転ツール6近傍には回転ツール6を冷却する冷却装置15があり、冷却ガス16を回転ツール6に吹き付けるようになっている。 Also in the vicinity of the rotation tool 6 has a cooling system 15 for cooling the rotating tool 6, so that the blown cooling gas 16 to the rotary tool 6. 接合中、回転ツール6の表面温度は400℃程度まで昇温することがわかっている。 During bonding, the surface temperature of the rotating tool 6 has been found that the temperature is raised to about 400 ° C.. 回転ツール6を回転するモーターまたはスピンドルはこのように高い温度にさらされると不具合を起こす。 Motor or spindle for rotating the rotary tool 6 causes a problem when exposed to such high temperatures. 出力5kWのモーターを使用した場合、回転ツール6からの熱伝達によりスピンドルの温度は上昇し、冷却装置15がない場合には安全装置が働きモーターが停止することがしばしば発生した。 When using the motor output 5 kW, rotational temperature of the spindle rises by heat transfer from the tool 6, the motor triggers a safeguard in the absence cooling device 15 is that the stops frequently occur.

冷却ガス16はエアーの他、不活性ガスでもよく、また流量は10L/minとした。 The cooling gas 16 other air, may be an inert gas, also the flow rate was 10L / min. 冷却装置15を用いることにより、回転ツール6の表面温度は約150℃となり、回転ツール6の損傷防止が可能となった。 By using the cooling device 15, the surface temperature of the rotating tool 6 about 0.99 ° C., and the became possible to prevent damage of the rotary tool 6. またバッキングプレートは製造後に水路4内に水分等が残った場合、その後の搬送時等にその水分が製品として使用する面に付着し表面汚れを発生する可能性があり、水中での摩擦攪拌接合に供せない場合がある。 The backing plate if moisture or the like remaining in the water channel 4 after manufacture, there is a possibility that moisture subsequent conveyance or the like to generate a surface dirt adhering to the surface to be used as a product, the friction stir welding in water there is a case in which not subjected to. この場合には、低歪み化の手法として、これとは別のヒートシンク14を用いた。 In this case, as a method of lowered strain was using another heat sink 14 to this. ヒートシンク14中には常に20℃の冷媒が循環されており、摩擦攪拌接合による熱歪みを水中で行った場合と同様に小さくすることが可能であった。 During the heat sink 14 is constantly circulating 20 ° C. of refrigerant, it was possible to reduce as in the case of performing the thermal distortion due to the friction stir welding in water. また本実施例では、すべての接合をNC制御で行った。 In this embodiment also, all of the bonding was carried out by an NC control. 接合は1つの水路あたり1本の回転ツールを用いて行った。 Bonding was performed using a single rotating tool per waterways.

図12の左の蓋の接合の手順は以下の通りである。 Procedure for joining the left of the lid of Figure 12 is as follows. まず回転ツール6をダミー9に挿入後、前記接合条件でd→f→e→a→b→c→dの順に回転ツールを移動し、終端部10はダミー9上にした。 First After inserting a rotary tool 6 to the dummy 9, to move the rotating tool in the order of d → f → e → a → b → c → d at the joining condition, terminal portion 10 and on the dummy 9. これらの回転ツール6の軌跡は、図示していないNC制御器を用いて行った。 Locus of these rotating tools 6 was performed using the NC controller (not shown). 次にツールマガジン17にある予備の回転ツール6に回転ツールを取り替える。 Next to spare the rotation tool 6 in the tool magazine 17 replace the rotation tool. そして次の蓋の接合を行う。 And carry out the joining of the next lid. 回転ツールを蓋毎に取替えて接合を行うことにより、回転ツールマガジン17内で回転ツールは冷却され、回転ツールの負荷が軽減される。 By performing the joining rotation tool replacement for each lid, the rotary tool in the rotating tool magazine 17 is cooled, the load of the rotary tool is reduced. すべての蓋の接合が終了した段階で、次にツールマガジン17内にある切削用のツール18に取替え、バッキングプレートの加工した側の面を平滑化した。 At the stage where joining is completed all of the lid, then replaced the tool 18 for cutting in the tool magazine 17, the surface of the processed side of the backing plate was smoothed. このような一連のプロセスはすべてシーケンスを組んで、まったく自動化されている。 Teamed all such series of process sequences, it is all automated.

従来の製造手法では、(1)バッキングプレートの洗浄(その後の電子ビーム溶接では真空中で行うため、汚れを除去する必要があるため)、(2)電子ビーム溶接用の冶具へのバッキングプレートの固定、(3)真空引き、(4)電子ビーム溶接、(5)真空リークと冶具からの取り外し、(6)接合歪み取り熱処理、(7)切削加工による平滑化と複雑な工程であった。 In conventional manufacturing methods, (1) (for performing in a vacuum at a subsequent electron beam welding, it is necessary to remove dirt) washing of the backing plate, (2) of the backing plate to the jig for electron beam welding fixing, (3) evacuation, (4) the electron beam welding, (5) removal from the vacuum leakage and jigs (6) joining the strain removing heat treatment was a complex process smoothing by (7) cutting. 本発明の如き手法によれば、これら一連のプロセスが一つの装置のみでツールを取り替えて行え、また接合歪み取り熱処理も必要ないことから、あたかも溶接が機械加工の延長線上となる機械加工プロセスとして理解でき、生産性が高く、製造コストの大幅低減が可能となった。 According to such method of the present invention, can these series of processes by replacing the tool only a single device, and because there is no need for bonding the strain removing heat treatment, as the machining process though welding is an extension of machining Understanding can, high productivity, and can greatly reduce the manufacturing cost.

図14は蓋をバッキングプレートと同じ形状にした断面図である。 Figure 14 is a sectional view of the lid in the same shape as the backing plate. 本体1及び蓋2は無酸素銅である。 Body 1 and the lid 2 are oxygen-free copper. 本体1の厚さは10mmであり、水路4は幅30mm、高さ5mm、間隔15mmである。 The thickness of the body 1 is 10 mm, waterways 4 the width 30 mm, a height of 5 mm, distance 15 mm. また蓋2は、複数ある水路4すべてを覆い、接合は蓋2と本体1の重ね接合となる。 The lid 2, a plurality of water channels 4 covers all, bonding is the lap joint of the cover 2 and the body 1. 水路4の形状は前述の実施例と同じく、いずれも閉じた経路のものが用いられる。 Shape of the channel 4 is as in the previous embodiment, any one of the closed path is used. 従って、各水路4に対して1個の空気孔が水路4の端部に設けられる。 Therefore, one of the air holes for each waterway 4 is provided at the end of the channel 4. 回転ツール形状はショルダー部7の直径は14mm、ピン部8の最大直径は8mm、長さ7mmとし、回転数及び接合速度は実施例1と同じとし、隣り合う水路の中間部を接合した。 Rotation tool shape and the diameter of the shoulder portion 7 14 mm, the maximum diameter of the pin section 8 8 mm, and a length of 7 mm, the rotational speed and joining speed was joined to the intermediate portion of the waterway same city, adjacent to the first embodiment. また回転ツール6は進行方向と逆に2°傾斜させた。 The rotary tool 6 was 2 ° tilt in the direction opposite to the traveling.

本実施例では、接合形態がこれまでの突合わせ接合ではなく、重ね接合であるが、いずれの接合箇所にも欠陥は発生せず、また接合時の熱変形も小さく製造可能であった。 In this embodiment, the bonding form is not a butt joint so far, is a lap joint, the defect does not occur in any of the joints, also was less manufacturable the thermal deformation during joining. すなわち継ぎ手形状によらず本プロセスによりバッキングプレートは製造可能である。 That backing plate by the present process regardless of the joint shape can be manufactured. 本実施例における接合は、水路4の平面形状に合わせてバッキングプレートの全周と、各水路間の全部について行った。 Bonding in this embodiment, the entire periphery of the backing plate in accordance with the planar shape of the channel 4, was performed on all between the waterways. ダミーを設けた接合も同様に行うことが出来る。 Junction in which a dummy can also be performed in the same manner. 接合後のプレス成形、研削、研磨も前述と同様に行うことが出来る。 Press forming after bonding, grinding, polishing also can be performed in the same manner as described above.

図15は長尺のバッキングプレートに水路4が縦長のM字型に形成された平面図である。 Figure 15 is a plan view of waterway 4 is formed in a vertically long M-shaped backing plate long. 本体1及び蓋2は無酸素銅である。 Body 1 and the lid 2 are oxygen-free copper. 本体1は長さ2000mm、幅300mm、厚さ15mmであり、水路4は幅30mm、高さ5mm、間隔15mmである。 Body 1 is the length 2000 mm, a width of 300 mm, thickness 15 mm, waterways 4 the width 30 mm, a height of 5 mm, distance 15 mm. また蓋2は、水路と同じ平面形状を有し、長さ及び幅共に水路4より若干大きく形成され、断面は実施例1と同様である。 The lid 2 has the same planar shape as the waterways are slightly larger than water passage 4 in the length and width both cross-section is the same as in Example 1. 接合は蓋2と本体1の突合わせ接合となる。 Bonding the butt joint of the cover 2 and the body 1. 水路の形状は前述の実施例と同じく、いずれも閉じた経路のものが用いられる。 The shape of waterway as in the previous embodiment, any one of the closed path is used. 又、水路に対しては1個の空気孔が水路の端部に設けられる。 Moreover, one air hole is provided at the end of the channel for water passage. 回転ツール形状はショルダー部7の直径は14mm、ピン部8の最大直径は8mm、長さ7mmとし、回転数及び接合速度は実施例1と同じとし、隣り合う水路の中間部を接合した。 Rotation tool shape and the diameter of the shoulder portion 7 14 mm, the maximum diameter of the pin section 8 8 mm, and a length of 7 mm, the rotational speed and joining speed was joined to the intermediate portion of the waterway same city, adjacent to the first embodiment. また回転ツール6は進行方向と逆に2°傾斜させた。 The rotary tool 6 was 2 ° tilt in the direction opposite to the traveling.

本実施例では、接合形態がこれまでの突合せ接合と同様であり、接合は欠陥が発生せず、また接合時の熱変形も小さく製造可能であった。 In the present embodiment, is similar to the butt joint of the joining form ever, bonding does not occur a defect, also it was less manufacturable the thermal deformation during joining. 接合ビードの終端部は接合部以外に設けた。 End of the welding bead is provided in addition to the joint. 又、ダミーを設けた接合も前述と同様に行うことが出来る。 Further, it is also bonded in which a dummy performed in the same manner as described above. 接合後のプレス成形、研削、研磨も前述と同様に行うことが出来る。 Press forming after bonding, grinding, polishing also can be performed in the same manner as described above.

本発明に係るバッキングプレートの平面図である。 It is a plan view of a backing plate according to the present invention. 本発明の図1の部分断面図である。 It is a partial cross-sectional view of FIG. 1 of the present invention. 本発明の図1の回転ツールの移動を示す平面図である。 Is a plan view showing the movement of the rotary tool of FIG. 1 of the present invention. 本発明の摩擦攪拌接合後の断面の顕微鏡写真による図である。 Diagrams microscopic photograph of a cross section after the friction stir welding of the present invention. 本発明の回転ツールの移動を示す平面図である。 Is a plan view showing the movement of the rotary tool of the present invention. 本発明の摩擦攪拌接合後の断面の顕微鏡写真による図である。 Diagrams microscopic photograph of a cross section after the friction stir welding of the present invention. 本発明の摩擦攪拌接合後の断面の顕微鏡写真による図である。 Diagrams microscopic photograph of a cross section after the friction stir welding of the present invention. 本発明の本体と蓋との接合部に突起を設けて接合する断面図である。 It is a cross-sectional view of bonding provided with projections at the junction of the body and lid of the present invention. 本発明に係るバッキングプレートの平面図である。 It is a plan view of a backing plate according to the present invention. 本発明の図9の部分断面図である。 It is a partial cross-sectional view of FIG. 9 of the present invention. 本発明に係るバッキングプレートの平面図である。 It is a plan view of a backing plate according to the present invention. 本発明に係るバッキングプレートの平面図である。 It is a plan view of a backing plate according to the present invention. 本発明の図12の部分断面図である。 It is a partial cross-sectional view of FIG. 12 of the present invention. 本発明に係るバッキングプレートの部分断面図である。 It is a partial cross-sectional view of a backing plate according to the present invention. 本発明に係るバッキングプレートの平面図である。 It is a plan view of a backing plate according to the present invention.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…本体、2…蓋、3…R部、4…水路、5…インロー幅、6…回転ツール、7…ショルダー、8…ピン、9…ダミー、10…終端部、11、12…突起、13…TIG溶接部、14…ヒートシンク、15…冷却装置、16…冷却ガス、17…ツールマガジン、18…研削用ツール。 1 ... body 2 ... cover, 3 ... R unit, 4 ... waterways, 5 ... spigot width, 6 ... rotary tool 7 ... shoulder, 8 ... pin, 9 ... dummy, 10 ... termination section, 11 ... projection, 13 ... TIG weld, 14 ... heat sink, 15 ... cooling unit, 16 ... cooling gas, 17 ... tool magazine, 18 ... tool for grinding.

Claims (25)

  1. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が該溝より幅の大きい蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、該接合によって形成された接合ビードが前記通路の外側にあることを特徴とする冷却板。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a large lid width than the groove, the lid is joined by friction stir welding to the body, formed by the joint cold plate welding bead, characterized in that the outside of the passageway.
  2. 本体内部に複数本の独立した冷媒の通路となる閉じた経路の溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、該接合によって形成された接合ビードが前記通路の外側にあることを特徴とする冷却板。 A groove of the plurality of independent for passage of refrigerant closed path inside the main body, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to the body, by the joint cooling plate formed welding bead, characterized in that the outside of the passageway.
  3. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、該接合によって形成された接合ビードの少なくとも終端が接合部以外の前記本体内に形成されていることを特徴とする冷却板。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to the body, at least the end of the welding bead formed by the joint cooling plate, characterized by being formed in said body other than the joint.
  4. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が該溝より幅の大きい蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合と溶融溶接とにより接合されており、該接合によって形成された接合ビードが前記通路の外側にあることを特徴とする冷却板。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a large lid width than the groove, the lid is joined by a fusion welding and friction stir welding to the body, the junction cold plate bonding bead formed, characterized in that the outside of the passageway by.
  5. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝の内部には1個以上のフィンを有し、該溝が該溝より幅の大きい蓋で覆われ、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、該接合によって形成された接合ビードが前記通路の外側にあることを特徴とする冷却板。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the inside of the groove have one or more fins, grooves are covered with a large lid width than the groove, said lid friction stir the body are joined by bonding, cold plate welding bead formed by the joint, characterized in that the outside of the passageway.
  6. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、前記通路が前記本体内で閉じた経路となっていることを特徴とする冷却板。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to the body, a path in which the passage is closed in the body cooling plate, characterized in that is.
  7. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、前記通路を形成する部分に空気孔が設けられていることを特徴とする冷却板。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to the body, an air hole provided in a portion forming the passage cooling plate, characterized in that is.
  8. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体にショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合されており、該接合の接合ビードの少なくとも終端が前記接合部以外であることを特徴とする冷却板。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the groove is covered with a lid, are joined by friction stir joining by insertion of the rotary tool, wherein the lid has a shoulder and a pin to said body, said bonding cooling plate at least the end of the welding bead is equal to or other than the junction.
  9. 本体内部に冷媒の通路となるU字型溝を幅1m当たり2個以上有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、前記通路が前記本体内で閉じた経路となっていることを特徴とする冷却板。 Has a U-shaped groove for passage of the refrigerant in the main body 2 or more per width 1 m, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to said main body, said passage cooling plate, characterized in that has a closed path within said body.
  10. 長尺平板の本体内部に冷媒の通路となる縦長のM字型溝を有し、該溝が蓋で覆われており、前記蓋が前記本体に摩擦攪拌接合により接合されており、前記通路が前記本体内で閉じた経路となっていることを特徴とする冷却板。 Has a vertically elongated M-shaped grooves for passage of the refrigerant within the body of the elongated flat plate, the groove is covered with a lid, the lid is joined by friction stir welding to said main body, said passage cooling plate, characterized in that has a closed path within said body.
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の冷却板の上にスパッタリング用ターゲット材が接合されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。 Sputtering target for sputtering target material onto a cooling plate according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it is joined.
  12. 本体内部に冷媒の通路となる第1の溝と、該溝より幅が大きく前記第1の溝に蓋を載置する第2の溝とを有し、前記第2の溝に前記蓋を載置し、前記本体に接合する冷却板の製造方法であって、前記蓋と本体とをショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合すると共に、該接合によって形成される接合ビードを前記通路の外になるように前記接合を行うことを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a first groove for passage of the refrigerant in the main body, and a second groove for mounting the cover to the first groove than the width a large groove, placing said lid on said second groove and location, a manufacturing method of a cooling plate to be bonded to the body, while joined by friction stir joining by insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin and said lid and body, the welding bead that is formed by the joint method for manufacturing a cooling plate which is characterized in that the junction so that the outside of the passageway.
  13. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝に蓋を接合する冷却板の製造方法において、前記蓋と本体とをショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合する際、該接合を前記回転ツールを左回転するとき前記接合の進行方向に対して前記溝の左側にて行い、前記回転ツールを右回転するとき前記接合の進行方向に対して前記溝の右側にて行うことを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate for joining the cover to the groove, when joining by friction stir joining by insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin with said cover and body performed at the left of the groove the bonding of the rotary tool with respect to the traveling direction of the joint when the left turn at the right side of the groove to the direction of movement of the joint when the right rotating the rotating tool method for manufacturing a cooling plate, which comprises carrying out.
  14. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝に蓋を接合する冷却板の製造方法において、前記蓋と本体とをショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合する際、前記回転ツールの中心を前記溝の端から前記ピンの半径以上離れた位置に設定することを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate for joining the cover to the groove, when joining by friction stir joining by insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin with said cover and body the method of cooling plate and sets a center of the rotary tool radially more distant position of the pin from the end of the groove.
  15. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝に蓋を接合する冷却板の製造方法において、前記蓋と本体とをショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合すると共に、前記回転ツールの接合方向が曲線部を通過する際、前記回転ツールの接合方向は前記回転ツールの回転方向と逆方向であることを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate for joining the cover to the groove, as well as joined by friction stir joining by insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin with said cover and body when joining direction of the rotary tool passes through the curved portion, the junction direction of the rotary tool manufacturing method of the cooling plate, which is a direction opposite to the direction of rotation of the rotary tool.
  16. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝に蓋を接合する冷却板の製造方法において、前記蓋と本体とを摩擦攪拌接合により接合すると共に、該接合の折り返しとなる接合を2つの直線での接合とすることを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate for joining the cover to the groove, as well as joined by friction stir welding and said lid and body, the joint comprising a wrapping the joint 2 method for manufacturing a cooling plate, characterized in that the One bonding of a straight line.
  17. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝に蓋を接合する冷却板の製造方法において、前記本体及び蓋との接合部に他の部分より厚い突起を有し、該突起部にショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合することを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate for joining the cover to the groove, has a thicker projections than other portions at the junction between the main body and the lid, the protrusion portion method for manufacturing a cooling plate, wherein the joining by friction stir joining by insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin.
  18. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝を蓋で覆う冷却板の製造方法において、前記蓋と本体とを摩擦攪拌接合により接合するとともに、前記通路を形成する部分に空気孔が設けられていることを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate to cover the groove in the lid, as well as joined by friction stir welding and said lid and body, the air hole in the portion forming the passage method for manufacturing a cooling plate, characterized in that are provided.
  19. 本体内部に冷媒の通路となる溝を有し、該溝を蓋で覆う冷却板の製造方法において、前記蓋と本体とをショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により接合するとともに、前記接合の少なくとも終了部を前記接合部以外に形成することを特徴とする冷却板の製造方法。 Has a groove for passage of the refrigerant inside the main body, the manufacturing method of the cooling plate to cover the groove in the lid, as well as joined by friction stir joining by insertion of the rotary tool having a shoulder and a pin with said cover and body, method for manufacturing a cooling plate, which comprises forming at least the end of a said junction in addition to the joint.
  20. 請求項12〜19のいずれかにおいて、前記本体と蓋を予めショルダーのみを有する回転ツールの挿入による摩擦攪拌接合により部分的に仮接合した後、次いで、接合部全体を前記ショルダー及びピンを有する回転ツールの挿入による前記摩擦攪拌接合により接合することを特徴とする冷却板の製造方法。 In any one of claims 12 to 19, after partially temporarily joined by friction stir joining by insertion of the rotary tool having only previously shoulder of the body and the lid, then rotate with the entire junction the shoulder and the pin method for manufacturing a cooling plate, wherein the joining by the friction stir joining by insertion of the tool.
  21. 請求項12〜19のいずれかにおいて、前記本体と蓋を予め融溶接又は前記摩擦攪拌接合により部分的に仮接合した後、次いで、接合部全体を前記摩擦攪拌接合により接合することを特徴とする冷却板の製造方法。 In any one of claims 12 to 19, after partially temporarily joined in advance by fusion welding or the friction stir welding the body and the lid, then characterized by the entire joint be joined by the friction stir welding method of manufacturing a cooling plate.
  22. 請求項12〜21のいずれかにおいて、水、オイル及び不活性ガスのいずれかの冷却剤中、又は接合部及び前記回転ツール内を前記冷却剤によって強制的に冷却しながら接合することを特徴とする冷却板の製造方法。 In any one of claims 12 to 21, and wherein water in any of the coolant oil and inert gas, or the joints and in the rotary tool can be joined while forcibly cooled by the cooling agent method for manufacturing a cooling plate for.
  23. 請求項12〜16、18〜22のいずれかにおいて、前記本体と蓋との接合部の前記ピンの挿入側に突起を有することを特徴とする冷却板の製造方法。 In any of claims 12~16,18~22 method of cooling plates, characterized in that it comprises a projection on the insertion side of the pin of the joint between the body and the lid.
  24. 請求項12〜23のいずれかにおいて、前記接合部の接合ビード部表面が前記ショルダーの押圧によって凹んでいることを特徴とする冷却板の製造方法。 In any one of claims 12 to 23, a manufacturing method of a cooling plate, characterized in that the welding bead portion surface of the joint portion is recessed by the pressing of the shoulder.
  25. 冷却板上にスパッタリング用ターゲット材を接合するスパッタリングターゲットの製造方法において、前記冷却板を請求項12〜24のいずれかに記載の製造方法によって製造することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a sputtering target bonded to a sputtering target material onto a cooling plate, a manufacturing method of a sputtering target, characterized by manufactured by the method according to the cooling plate to one of claims 12 to 24.
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