TW201416155A - 製造水冷式散熱器之方法及其所製成之水冷式散熱器 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種製造水冷式散熱器之方法，其係應用摩擦攪拌銲接將基板及蓋板接合以形成水冷氣散熱器，基板具有用於容置該蓋板之容置槽及凹陷於容置槽底面的流體通道，且容置槽上係界定有與蓋板之底面靠合之靠合部，其中，藉由第一銲道使蓋板與基板接合，且第一銲道係與蓋板之邊緣重合，以及，藉由第二銲道加強蓋板與基板之間的接合強度，第二銲道係不與第一銲道相連且位於對應靠合部之範圍內，據此，本發明之蓋板係無須對應流體通道之外形，而可簡化蓋板之設計且使蓋板與基板易於組裝，並可降低摩擦攪拌銲接之加工難度與製造成本。
Description
本發明係關於一種製造水冷式散熱器之方法，尤指一種應用摩擦攪拌銲接製造水冷式散熱器之方法。
請參照第1圖及第2圖，習知的水冷式散熱器係包含一蓋板30與一基板40，該基板40上係設有凹陷的一嵌槽41及一流體通道42，該嵌槽41係用於容置嵌設該蓋板30，而該流體通道42係凹陷於該嵌槽41之底面，且該嵌槽41之外形係與該流體通道42之外形平行，即該蓋板30及該嵌槽41之外形係相似於該流體通道42之外形；當欲接合該蓋板30與該基板40時，係將該蓋板30容置嵌設於該嵌槽41內，並藉由摩擦攪拌銲接設備於該蓋板30之邊緣與該嵌槽41之側壁間形成一銲道W，該銲道W處的材料係產生塑性變形而形成固態接合，進而銲接接合該蓋板30與該基板40，以製成該水冷式散熱器。
其中，該摩擦攪拌設備係具有包含探針110與肩部120之刀具100，當進行摩擦攪拌銲接製程時，該刀具100係旋轉並以該探針110插入工件之接合區，同時以肩部120對該接合區與其附近施加壓力，高速旋轉之刀具100與工件相對移動，探針110與接合區的材料摩擦產生之高溫及肩部120之施壓係使接合區附近之材料半熔融而產生塑化現象，塑化之材料係被攪拌而接合，進而達成工件的銲接
接合。
然而，該銲道W係由該蓋板30與該基板40相對該刀具100移動而形成，同時，該銲道W係為沿著該蓋板30與該嵌槽41之接合處，故需要定位精確與移動路徑控制等高加工精度；並且，由於該蓋板30之外形係與該流體通道12相對應，故當該流體通道12之外形因產品需求而設計複雜時，該蓋板30需相應地製造成複雜之外形，而導致蓋板30本身之製造成本增加，也連帶提高了摩擦攪拌銲接之加工難度。
本發明之目的為提供一種製造水冷式散熱器之方法，其係可簡化摩擦攪拌銲接之加工難度並降低製造成本。
本發明之另一目的為提供一種水冷式散熱器，其係應用摩擦攪拌銲接製造而成。
為了達成上述目的，本發明提供一種製造水冷式散熱器之方法，其係應用摩擦攪拌銲接設備將一基板及一蓋板接合以形成該水冷氣散熱器，該基板具有用於容置該蓋板之一容置槽，該容置槽中係凹陷有一流體通道，且該容置槽上係界定有與該蓋板之底面靠合之一靠合部，該方法包含以下步驟：(S10)將該基板放置於該摩擦攪拌銲接設備之工作台上，且該蓋板係容置並固定在該容置槽中；(S20)該摩擦攪拌銲接設備之刀具係旋轉並插入該容置槽之側壁與該蓋板之邊緣之間；(S30)該基板與該蓋板係相對該刀具移
動並形成一第一銲道，該第一銲道係與該蓋板之邊緣重合，以使該蓋板與該基板接合並密封該容置槽；以及(S40)該基板與該蓋板係相對該刀具移動並形成一第二銲道，該第二銲道係不與該第一銲道相連且位於對應該靠合部之範圍內。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，該蓋板之外形係與該容置槽相同，且該蓋板之厚度係與該容置槽之深度相同。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，該蓋板之外形係與該流體通道不同。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，該蓋板係為幾何形狀。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，該流體通道係彎折形成複數流道區段，該等流道區段之其中至少二者彼此相鄰，且該第二銲道係位於相鄰之該等流道區段之間。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，該第二銲道係位於相鄰之該等流道區段之中央處。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，該流體通道係形成至少一U型形狀，該等流道區段之其中至少二者係相互平行。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，該蓋板與該基板之材料係相同，該蓋板與該基板之材料係為鋁或銅。
上述之製造水冷式散熱器之方法中，步驟S10中，該蓋板係容置在該容置槽中，並藉由夾具夾持固定該蓋板與
該基板。
為了達成上述另一目的，本發明提供一種水冷式散熱器，其係藉由上述之方法製造而成。
因此，上述本發明之製造水冷式散熱器之方法中，蓋板係無需與基板中的流體通道之形狀相對應而可為簡單易加工之幾何形狀，並藉由第一銲道將蓋板與基板銲接接合，再藉由第二銲道加強蓋板與基板之間的接合強度，據此，相較於習知技術，本發明係可簡化蓋板形狀之設計，並可使該蓋板可輕易地容置組裝於該基板中再進行摩擦攪拌銲接，且以第一銲道及第二銲道之方式更可大幅降低水冷式散熱器之製造難度，進而降低製造成本。
為充分了解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由以下具體實施例，並配合所附圖式，對本發明作一詳細說明。
請參照第3圖至第6圖，第3圖係本發明實施例中製造水冷式散熱器之方法的流程示意圖；第4圖係本發明實施例中摩擦攪拌銲接設備之刀具與蓋板及基板的示意圖；第5圖係本發明實施例中水冷式散熱器之蓋板與基板的示意圖；第6圖係本發明實施例中第一銲道與第二銲道之示意圖。
本發明實施例係為製造水冷式散熱器1之方法中，如第4圖及第5圖所示，該水冷式散熱器1係包含一基板10及一蓋板20，該基板10具有用於容置該蓋板20之一容置
槽11，該容置槽11中係凹陷有一流體通道12，且該容置槽11上係界定有與該蓋板20之面(該蓋板20相對該容置槽11之一面)靠合之一靠合部13，即該流體通道12係由該容置槽11底面凹陷一深度的區域，而該容置槽11底面的其他區域係為該靠合部13，當該蓋板20容置於該容置槽11中時，該蓋板20之底面係與該靠合部13接觸。
本發明實施例中係應用摩擦攪拌銲接設備(圖未示)將該基板10及該蓋板20接合，以形成該水冷氣散熱器1，並如第4圖所示，該摩擦攪拌設備係具有包含探針110與肩部120之刀具100，當進行摩擦攪拌銲接製程時，該刀具100係旋轉並以該探針110插入工件之接合區，同時以肩部120對該接合區與其附近施加壓力，高速旋轉之刀具100與工件相對移動，探針110與接合區的材料摩擦產生之高溫及肩部120之施壓係使接合區附近之材料半熔融而產生塑化現象，塑化之材料係被攪拌而接合，進而達成工件的銲接接合。
接著藉由第3圖並配合第4至6圖來說明本發明實施例中製造水冷式散熱器之方法，該方法係包含步驟如下：步驟(S10)：將該基板10放置於該摩擦攪拌銲接設備之工作台(圖未示)上，且該蓋板20係容置並固定在該容置槽11中。
步驟(S20)：該摩擦攪拌銲接設備之刀具100係旋轉並插入該容置槽11之側壁與該蓋板20之邊緣之間。
步驟(S30)：該基板10與該蓋板20係相對該刀具100
移動並形成一第一銲道W1，該第一銲道W1係與該蓋板20之邊緣重合，以使該蓋板20與該基板10接合並密封該容置槽11。
步驟(S40)：該基板10與該蓋板20係相對該刀具100移動並形成一第二銲道W2，該第二銲道W2係不與該第一銲道W1相連且位於對應該靠合部13之範圍內。
於本實施例中，該蓋板20係容置在該容置槽11中並藉由該摩擦攪拌銲接設備之工作台上的夾具(圖未示)夾持固定該蓋板20與該基板10，並使該基板10及該蓋板20相對該刀具100移動而形成該第一銲道W1與第二銲道W2。
據此，本發明係應用摩擦攪拌銲接來製造水冷式散熱器1，其係藉由刀具100將該蓋板20之邊緣與該基板10之容置槽11側壁以該第一銲道W1銲接接合，藉以密封該容置槽11且同時蓋合封閉該流體通道12；接著，再藉由刀具100於該蓋板20上對應該靠合部13的位置形成該第二銲道W2，換言之，該第二銲道W2係設於該容置槽11底面除了流體通道12之外的區域，因此，係可增加該基板10與該蓋板20之間銲接接合之面積，藉此加強該基板10與該蓋板20的接合強度，使得水冷式散熱器1運作時可具有較佳的耐壓特性。
於本實施例中，如第4圖至第6圖所示，該蓋板20之外形係與該容置槽11相同，且該蓋板20之厚度係與該容置槽11之深度相同，即該蓋板20係可嵌合至該基板10之
容置槽11內，並該蓋板20之上表面係可與該基板10之上表面齊平。其中，該蓋板20之外形係可與該流體通道12不同，較佳地是，該蓋板20係為幾何形狀，故當水冷式散熱器1之流體通道12為複雜或甚至不規則之設計時，該蓋板20係可例如為矩形等幾何形狀，而使對應該蓋板20邊緣之第一銲道W1的路徑簡化，進而降低製造困難度與所需之精密度。
本發明之製造水冷式散熱器之方法係有利於簡化具有複雜流體通道之水冷式散熱器的製造，該流體通道12係可彎折形成複數流道區段，該等流道區段之其中至少二者彼此相鄰，該第二銲道W2係位於相鄰之該等流道區段之間，即該第二銲道W2係為在相鄰之該等流道區段之間所形成之銲接接合區域，而可加強該基板10與蓋板20的接合強度。
是以，該流體通道12係可彎折形成至少一U型形狀，即該流體通道12係可具有至少二個相鄰且相互平行之流道區段，該第二銲道W2係位於相鄰之該等流道區段之間；以第4圖至第6圖作為示例說明，該流體通道12係概呈雙U型或蛇型，而彎折延伸成多個相鄰且平行之流道區段C1,C2,C3,C4(如第4圖及第6圖所示)，而三道之第二銲道W2係可位於相鄰之該等流道區段C1,C2,C3,C4之間，其係選擇性地在該等流道區段C1,C2之間、該等流道區段C2,C3之間及該等流道區段C3,C4之間的至少其中一處形成有該第二銲道W2，較佳為三處均分別形成有一道第二銲道
W2，以更加強該基板10與蓋板20的接合強度；另外，該第二銲道W2係較佳位於相鄰之該等流道區段C1,C2之間、該等流道區段C2,C3之間及該等流道區段C3,C4之間的中央處，即該第二銲道W2上的每一點距離該等流道區段C1,C2,C3,C4中的相鄰兩者係為等距，而使該基板10與該蓋板20接合後的水冷式散熱器可具有較佳之機械性質。
熟悉該項技術者應了解的是，該流體通道12的形狀係不限於本實施例圖中所示例，只要該流體通道12係可彎折形至少一U型形狀或其他形狀，例如單一U型形狀、多個連通之U型形狀(蜿蜒之蛇型)、或不規則彎曲形狀等，均可應用於本發明；此外，該第二銲道W2之數量、路徑形狀及長度均不限於圖中所示例，其係可依實際流體通道12之流體流動路徑設計而變換，例如，相鄰之流道區段間之距離較大時，可形成有複數道第二銲道W2，以使該基板10與該蓋板20之間更具有較佳之接合強度。
此外，該蓋板20與該基板10之材料係可為相同，其係可為鋁或銅之導熱性良好之金屬，於本實施例係以鋁材料且以該蓋板20之厚度與該容置槽11之深度為3 mm作為示例，摩擦攪拌銲接設備之刀具100的探針110之種類係採具有螺旋斜面之型式，探針110之長度係為3 mm、直徑係為3 mm、傾斜角度係小於5度，於進行該蓋板20與該基板10之摩擦攪拌銲接製程時，該探針110之攪拌轉速係為小於4000 rpm、肩部120下壓深度係為0.2-0.4 mm，而刀具之銲接進給速率係大於800 mm/min，藉此，該蓋板
20與該基板10之間係可藉由該第一銲道W1與該第二銲道W2而銲接接合在一起，以製成該水冷式散熱器1；當然，熟悉該項技術者係可了解，上述各項參數範圍係為本發明其中的一實施範例，而不應限制本發明申請專利之範圍，以上各項參數係可依實際應用進行變換與調整。
因此，上述本發明實施例之製造水冷式散熱器之方法中，蓋板係無需與基板中的流體通道之形狀相對應而可為簡單易加工之幾何形狀，並藉由第一銲道將蓋板與基板銲接接合，再藉由第二銲道加強蓋板與基板之間的接合強度，據此，相較於習知技術，本發明係可簡化蓋板形狀之設計，並可使該蓋板可輕易地容置組裝於該基板中再進行摩擦攪拌銲接，且以第一銲道及第二銲道之方式更可大幅降低水冷式散熱器之製造難度，進而降低製造成本。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，上述實施例僅用於說明本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍應以下文之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧水冷式散熱器
10‧‧‧基板
11‧‧‧容置槽
12‧‧‧流體通道
13‧‧‧靠合部
20‧‧‧蓋板
30‧‧‧蓋板
40‧‧‧基板
41‧‧‧嵌槽
42‧‧‧流體通道
100‧‧‧刀具
110‧‧‧探針
120‧‧‧肩部
C1,C2,C3,C4‧‧‧流道區段
W‧‧‧銲道
W1‧‧‧第一銲道
W2‧‧‧第二銲道
S10~S40‧‧‧步驟
第1圖係為習知技術中水冷式散熱器之蓋板與基板的示意圖。
第2圖係為習知技術中摩擦攪拌銲接設備之刀具於蓋
板與基板上形成銲道的示意圖。
第3圖係本發明實施例中製造水冷式散熱器之方法的流程示意圖。
第4圖係本發明實施例中水冷式散熱器之蓋板與基板的示意圖。
第5圖係本發明實施例中摩擦攪拌銲接設備之刀具與蓋板及基板的示意圖。
第6圖係本發明實施例中第一銲道與第二銲道之示意圖。
S10~S40‧‧‧步驟
Claims (10)
- 一種製造水冷式散熱器之方法，其係應用摩擦攪拌銲接設備將一基板及一蓋板接合以形成該水冷氣散熱器，該基板具有用於容置該蓋板之一容置槽，該容置槽中係凹陷有一流體通道，且該容置槽上係界定有與該蓋板之底面靠合之一靠合部，該方法包含以下步驟：(S10)將該基板放置於該摩擦攪拌銲接設備之工作台上，且該蓋板係容置並固定在該容置槽中；(S20)該摩擦攪拌銲接設備之刀具係旋轉並插入該容置槽之側壁與該蓋板之邊緣之間；(S30)該基板與該蓋板係相對該刀具移動並形成一第一銲道，該第一銲道係與該蓋板之邊緣重合，以使該蓋板與該基板接合並密封該容置槽；以及(S40)該基板與該蓋板係相對該刀具移動並形成一第二銲道，該第二銲道係不與該第一銲道相連且位於對應該靠合部之範圍內。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該蓋板之外形係與該容置槽相同，且該蓋板之厚度係與該容置槽之深度相同。
- 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該蓋板之外形係與該流體通道不同。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該蓋板係為幾何形狀。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之方法，其中該 流體通道係彎折形成複數流道區段，該等流道區段之其中至少二者彼此相鄰，且該第二銲道係位於相鄰之該等流道區段之間。
- 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該第二銲道係位於相鄰之該等流道區段之中央處。
- 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該流體通道係形成至少一U型形狀，該等流道區段之其中至少二者係相互平行。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該蓋板與該基板之材料係相同，該蓋板與該基板之材料係為鋁或銅。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟S10中，該蓋板係容置在該容置槽中，並藉由夾具夾持固定該蓋板與該基板。
- 一種水冷式散熱器，其係藉由如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之方法製造而成。
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