TW201628750A - 液冷套匣之製造方法及液冷套匣 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠提高熱傳導性及耐變形性,且可望小型化的液冷套匣的製造方法,包括:載置步驟,將密封體(3)載置於套匣本體(2);第一正式接合步驟,使旋轉工具(F)沿著周壁階差部的階差側面與密封體(3)的外周側面靠合而成的第一靠合部(J1)繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,使旋轉工具(F)沿著支柱階差部的階差側面與孔部(19)的孔壁(19a)靠合而成的第二靠合部(J2)繞一圈,進行摩擦攪拌。

Description

液冷套匣之製造方法及液冷套匣
本發明係有關於液冷套匣之製造方法及液冷套匣。
近年來,以個人電腦為代表的電子機器隨著性能的提昇,搭載的CPU(發熱體)的發熱量也跟著增大。又,郵電混合車、電動車及高速鐵路車輛等,在馬達的切換開關等會使用發熱量大的功率半導體。要讓發熱量大的電子機器穩定地動作,需要可靠性高的冷卻裝置。
習知技術中,為了冷卻發熱體,會使用空冷風扇方式的散熱器,但風扇噪音、空冷方式下的冷卻極限等問題被提出,因此作為一種新世代冷卻方式,水冷方式的水冷板(水冷套匣)相當受到關注。
例如,專利文獻1記載了冷卻發熱體的液冷套匣。第50圖是顯示習知的液冷套匣的剖面圖。如第50圖所示,習知的液冷套匣300是由套匣本體310、覆蓋套匣本體310的凹部的密封體320所構成。套匣本體310形成有螺絲溝311。密封體320是由基板321、垂直於基板321形成的複數的鰭片322所構成。
套匣本體310與密封體320藉由摩擦攪拌接合。 發熱體H的凸緣H1會被螺絲(安裝構件M)固定於螺絲溝311。
先行技術文獻
專利文獻1:特開2010-69503號公報
第50圖所示的液冷套匣300中,可能會發生發熱體H的熱透過螺絲M及螺絲溝311傳達套匣本體310的壁部312,而熱滯留在壁部312的熱洩漏的情況。又,因為必須在壁部312確保設置螺絲溝311的空間,液冷套匣300會有大型化的傾向。又,密封體320的中央部分沒有被套匣本體310所支持,因此會有耐變形性低的問題。
因此,本發明的目的是提出一種液冷套匣的製造方法及液冷套匣,能夠提高熱傳導性及耐變形性,且能夠嘗試小型化。
為了解決上述問題,本發明(本案第一發明)的特徵是一種液冷套匣的製造方法,其中:該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體具備讓該支柱的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位。該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,在該周壁部的內周緣形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之周壁階差部,形成該支柱的支柱端面於與該周壁部的周壁端面同一高度位置,以及在該支柱的前端的外周形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之支柱階 差部;載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具沿著該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合而成的第一靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,使旋轉工具沿著該支柱階差部的階差側面與該孔部的孔壁靠合而成的第二靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌。又,本發明(本案第二發明)的特徵是一種液冷套匣的製造方法,其中:該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,在該周壁部的內周緣形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之周壁階差部,以及形成該支柱的支柱端面於與該周壁階差部的階差底面同一高度位置;載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具沿著該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合而成的第一靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,使旋轉工具相對於該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合而成的重合部移動,進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,因為密封體被支柱支持,且密封體與支柱被摩擦攪拌接合,所以能夠提高液冷套匣的耐變形性。又,因為支柱配置於液冷套匣的中空部內,所以熱輸送流體也會接觸到支柱的外面。因此,能夠透過安裝構件將熱有效率地從發熱體傳達到支柱。也就是,能夠防止透過將發熱體固 定於液冷套匣的安裝構件的熱洩漏。又,因為固定著發熱體的支柱配置於套匣本體的內部,因此能夠可望液冷套匣的小型化。
又,本案第一發明中,較佳的是,該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。又,本案第二發明中,較佳的是,該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,並且在該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,或者是僅該攪拌桿接觸該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,不讓軸肩部進入密封體,因此能夠縮小塑性化領域的寬度。藉此,能夠縮小周壁階差部的階差底面的寬度以及支柱階差部的階差底面的寬度,因此能夠提高設計的自由度。又,不讓軸肩部進入密封體,因此能夠減低施加於套匣本體及密封體的推壓力。藉此,即使縮小各階差底面的寬度,能夠防止金屬材料從周壁部與密封體構成的內角落部以及支柱與密封體所構成的內角落部流出。又,因為僅攪拌桿插入套匣本體及密封體,或是僅插入密封體,所以比起將旋轉工具的軸肩部壓入的情況下,能夠減輕施加於摩擦攪拌裝置的負荷。又,因為能夠減輕施加於摩擦攪拌裝置的負荷,能夠在不施加大負荷在摩擦攪拌裝置上的狀態下,接合到靠合部的 深處位置,或者是能夠接合位於深處位置的重合部。
又,本案第一發明中,較佳的是,包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟之前,暫時接合該第一靠合部及該第二靠合部中的至少一者。又,本案第二發明中,較佳的是,包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟之前,暫時接合該第一靠合部。
根據此製造方法,能夠藉由暫時接合來防止第一正式接合步驟、第二正式接合步驟時各靠合部的開口。
又,本發明(本案第三發明)的特徵是一種液冷套匣的製造方法,其中:該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位。該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,形成該支柱的支柱端面於與該周壁部的周壁端面同一高度位置;載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具相對於該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合而成的第一重合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,一邊從該密封體插入旋轉工具,一邊對於該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合而成的第二重合部進行摩擦攪拌。又,本發明(本案第四發明)的特徵是一種液冷套匣的製造方法,其中:該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體具備讓該支柱 的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位。該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,在該支柱的前端的外周形成形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之支柱階差部,以及形成該支柱的該階差底面於與該周壁部的周壁端面同一高度位置;載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具相對於該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合而成的重合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,使旋轉工具沿著該支柱階差部的階差側面與該孔部的孔壁靠合而成的靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,因為密封體被支柱支持,且密封體與支柱被摩擦攪拌接合,所以能夠提高液冷套匣的耐變形性。又,因為支柱配置於液冷套匣的中空部內,所以熱輸送流體也會接觸到支柱的外周面。因此,能夠透過安裝構件將熱有效率地從發熱體傳達到支柱。也就是,能夠防止透過將發熱體固定於液冷套匣的安裝構件的熱洩漏。又,因為固定著發熱體的支柱配置於套匣本體的內部,因此能夠可望液冷套匣的小型化。
又,本案第三發明中,較佳的是,該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,或者是僅該攪拌桿接觸該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,不讓軸肩部進入密封體,因此能夠縮小塑性化領域的寬度。藉此,能夠縮小周壁端面的寬度,因此能夠提高設計的自由度。又,不讓軸肩部進入密封體,因此能夠減低施加於套匣本體及密封體的推壓力。藉此,即使縮小周壁部的寬度,能夠防止金屬材料從周壁部與密封體構成的內角落部流出。又,因為僅攪拌桿插入套匣本體及密封體,或是僅插入密封體,所以比起將旋轉工具的軸肩部壓入的情況下,能夠減輕施加於摩擦攪拌裝置的負荷。又,因為能夠減輕施加於摩擦攪拌裝置的負荷,能夠在不施加大負荷在摩擦攪拌裝置上的狀態下,接合到位於深處位置的第一重合部及第二重合部。
又,本案第四發明中,較佳的是,該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,或者是僅該攪拌桿接觸該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,不讓軸肩部進入密封體,因此能夠縮小塑性化領域的寬度。藉此,能夠縮小周壁端面的寬度及支柱階差部的階差底面的寬度,因此能夠提高設計的自由度。又,不讓軸肩部進入密封體,因此能夠減低施加於套匣本體及密封體的推壓力。藉此,即使縮小周壁端面及階差底面的寬度,能夠防止金屬材料從周壁部與密封體構成的內角落部以及支柱及密封部構成的內角落部流出。又,因為僅攪拌桿插入 套匣本體及密封體,或是僅插入密封體,所以比起將旋轉工具的軸肩部壓入的情況下,能夠減輕施加於摩擦攪拌裝置的負荷。又,因為能夠減輕施加於摩擦攪拌裝置的負荷,能夠在不施加大負荷在摩擦攪拌裝置上的狀態下,接合到靠合部的深部位置,或者是,接合到位於深處位置的重合部。
又,本案第三發明中,較佳的是,更包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟之前,暫時接合該第一重合部及該第二重合部中的至少一者。又,本案第四發明中,較佳的是,更包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟之前,暫時接合該靠合部及該重合部中的至少一者。
根據此製造方法,能夠藉由預先暫時接合來穩定地進行第一正式接合步驟、第二正式接合步驟。
又,較佳的是,在該準備步驟中,以壓鑄形成該套匣本體且該底部在表面側形成凸起,且該密封體行在表面側形成凸起。
因為摩擦攪拌接合的入熱,塑性化領域可能發生熱收縮,導致液冷套匣的密封體側變形成凹狀,但根據此製造方法,預先將套匣本體及密封體形成凸狀,能夠藉由利用熱收縮使液冷套匣平坦化。
又,較佳的是,預先量測該套匣本體的變形量,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,一邊配合該變形量調整該旋轉工具的攪拌桿的插入深度,一邊進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,即使將套匣本體及密封體彎曲成凸狀來進行摩擦攪拌接合的情況下,也能夠維持形成於液冷套匣的塑性化領域的長度及寬度。
又,較佳的是,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,將冷卻媒體流過的冷卻板設置於該底部的背面側,一邊以該冷卻板冷卻該套匣本體及該密封體,一邊進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,能夠將摩擦熱抑制更低,因此能夠縮小因為熱收縮導致的液冷套匣的變形。
又,較佳的是,使該冷卻板的表面與該底部的背面面接觸。根據此製造方法,能夠提高冷卻效率。
又,較佳的是,該冷卻板具有該冷卻媒體流過的冷卻流路,該冷卻流路具備在該第一正式接合步驟中沿著該旋轉工具的移動軌跡的平面形狀。
根據此製造方法,因為能夠集中地冷卻摩擦攪拌的部分,能夠更加提高冷卻效率。
又,較佳的是,該冷卻媒體流過的冷卻流路是埋設於該冷卻板中的冷卻管所構成。根據此製造方法,能夠容易地進行冷卻媒體的管理。
又,較佳的是,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,將冷卻媒體流過該套匣本體及該密封體所構成的中空部中,一邊以該冷卻板冷卻該套匣本體及該密封體,一邊進行摩擦攪拌。
根據此製造方法,能夠將摩擦熱抑制更低,因此 能夠縮小因為熱收縮導致的液冷套匣的變形。又,能夠不使用冷卻板等,利用套匣本體本身來冷卻。
又,本發明的特徵是一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,具備讓該支柱的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該周壁部在內周緣具有周壁階差部,且該支柱在前端具有支柱階差部,該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合的第一靠合部、以及該支柱階差部的階差側面與該孔部的孔壁靠合的第二靠合部分別被摩擦攪拌接合。又,本發明的特徵是一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該周壁部在內周緣具有周壁階差部,該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合的第一靠合部、以及該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合的重合部分別被摩擦攪拌接合。
又,本發明的特徵是一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合的第一重合部、以及該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合的第二重合 部分別被摩擦攪拌接合。又,本發明的特徵是一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,具備讓該支柱的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,且在前端的外周具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面,該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合的重合部、以及該支柱的階差側面與該孔部的孔壁靠合的靠合部分別被摩擦攪拌接合。
根據此構造,因為密封體被支柱支持,且密封體與支柱被摩擦攪拌接合,所以能夠提高液冷套匣的耐變形性。又,因為支柱配置於液冷套匣的中空部內,所以熱輸送流體也會接觸到支柱的外面。因此,能夠透過安裝構件將熱有效率地從發熱體傳達到支柱。也就是,能夠防止透過將發熱體固定於液冷套匣的安裝構件的熱洩漏。又,因為固定著發熱體的支柱配置於套匣本體的內部,因此能夠可望液冷套匣的小型化。
根據本發明的液冷套匣的製造方法,能夠提高熱傳導性及耐變形性,且能夠嘗試小型化。
1、1A、1C、1D、1E、1N、300‧‧‧液冷套匣
2、2A、2C、2D、2E、2N、310‧‧‧套匣本體
311‧‧‧螺絲溝
3、3A、3C、3D、3E、3N、320‧‧‧密封體
3c‧‧‧外周側面
10‧‧‧底部
11‧‧‧周壁部
11A、11B、11C、11D‧‧‧壁部
11a‧‧‧周壁端面
12‧‧‧支柱
12a‧‧‧支柱端面
13‧‧‧凹部
14‧‧‧周壁階差部
14a‧‧‧階差底面
14b‧‧‧階差側面
15‧‧‧大徑部
16‧‧‧小徑部
16a‧‧‧支柱端面
17‧‧‧支柱階差部
17a‧‧‧階差底面
17b‧‧‧階差側面
19‧‧‧孔部
19a‧‧‧孔壁
21‧‧‧第一邊部
22‧‧‧第二邊部
23‧‧‧第三邊部
24‧‧‧第四邊部
321‧‧‧基板
322‧‧‧鰭片
B‧‧‧螺絲孔
D‧‧‧旋轉軸
e1、e2、e3‧‧‧結束位置
F‧‧‧正式接合用旋轉工具
F1‧‧‧連結部
F2‧‧‧攪拌桿
F3‧‧‧螺旋溝
G‧‧‧暫時接合用旋轉工具
G1‧‧‧軸肩部
G2‧‧‧攪拌桿
H‧‧‧發熱體
H1‧‧‧凸緣
J1‧‧‧第一靠合部
J2‧‧‧第二靠合部
J3、J4‧‧‧重合部
J11‧‧‧第一重合部
J12‧‧‧第二重合部
J13‧‧‧重合部
J14‧‧‧靠合部
J15‧‧‧第二重合部
K、KA、KB‧‧‧桌面
K1、KA1、KB1‧‧‧基板
KA2、KB2‧‧‧間隙物
KB2a‧‧‧曲面
KB2b‧‧‧立面
Ka‧‧‧第一邊部
Kb‧‧‧第二邊部
Kc‧‧‧第三邊部
Kd‧‧‧第四邊部
K3、KA3、KB3‧‧‧夾鉗
M‧‧‧安裝構件
s1、s2、s3‧‧‧開始位置
X‧‧‧固定孔
W、W1、W2‧‧‧塑性化領域
WP‧‧‧冷卻管
第1a圖係顯示本實施形態的正式接合用旋轉工具的側面圖;第1b圖係顯示正式接合用旋轉工具的接合形態的概略剖面圖。
第2a圖係顯示本實施形態的暫時接合用旋轉工具的側面圖;第2b圖係顯示暫時式接合用旋轉工具的接合形態的概略 剖面圖。
第3圖係顯示本發明第一實施形態的液冷套匣的立體圖。
第4圖係顯示第一實施形態的液冷匣套的分解立體圖。
第5圖係顯示第3圖的I-I剖面圖。
第6圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示載置步驟前,b顯示載置步驟後。
第7圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的暫時接合步驟的平面圖。
第8圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的第一正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的剖面圖。
第9圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的第二正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的II-II剖面圖。
第10圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示穿設步驟,b顯示安裝步驟。
第11圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的第一變形例的立體圖。
第12圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的第二變形例,a是顯示桌面的立體圖,b是顯示套匣本體及密封體固定於桌面的狀態的立體圖。
第13圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的第三變形例的分解立體圖。
第14圖係顯示第一實施形態的液冷套匣的製造方法的第三變形例的套匣本體及密封體固定於桌面的狀態的立體圖。
第15圖係顯示第二實施形態的液冷套匣的分解立體圖。
第16圖係顯示第二實施形態的液冷套匣的剖面圖。
第17圖係顯示第二實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示載置步驟前,b顯示載置步驟後。
第18圖係顯示第二實施形態的液冷套匣的製造方法的暫時接合步驟的平面圖。
第19圖係顯示第二實施形態的液冷套匣的製造方法的第一正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的剖面圖。
第20圖係顯示第二實施形態的液冷套匣的製造方法的第二正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的III-III剖面圖。
第21圖係顯示第二實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示穿設步驟,b顯示安裝步驟。
第22圖係顯示第三實施形態的液冷套匣的分解立體圖。
第23圖係顯示第三實施形態的液冷套匣的載置步驟,a是平面圖,b是剖面圖。
第24圖係顯示第三實施形態的液冷套匣的製造方法的第一正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的剖面圖。
第25圖係顯示第三實施形態的液冷套匣的製造方法的第二正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的IV-IV剖面圖。
第26圖係顯示第三實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示穿設步驟,b顯示安裝步驟。
第27圖係顯示本發明第四實施形態的液冷套匣的立體圖。
第28圖係顯示第四實施形態的液冷匣套的分解立體圖。
第29圖係顯示第27圖的I-I剖面圖。
第30圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示載置步驟前,b顯示載置步驟後。
第31圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的暫時接合步驟的平面圖。
第32圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的第一正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的剖面圖。
第33圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的第二正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的II-II剖面圖。
第34圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示穿設步驟,b顯示安裝步驟。
第35圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的第一變形例的立體圖。
第36圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的第二變形例,a是顯示桌面的立體圖,b是顯示套匣本體及密封體固定於桌面的狀態的立體圖。
第37圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的第三變形例的分解立體圖。
第38圖係顯示第四實施形態的液冷套匣的製造方法的第三變形例的套匣本體及密封體固定於桌面的狀態的立體圖。
第39圖係顯示第五實施形態的液冷套匣的分解立體圖。
第40圖係顯示第五實施形態的液冷套匣的剖面圖。
第41圖係顯示第五實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示載置步驟前,b顯示載置步驟後。
第42圖係顯示第五實施形態的液冷套匣的製造方法的暫時接合步驟的平面圖。
第43圖係顯示第五實施形態的液冷套匣的製造方法的第一正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的剖面圖。
第44圖係顯示第五實施形態的液冷套匣的製造方法的第二正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的III-III剖面圖。
第45圖係顯示第五實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示穿設步驟,b顯示安裝步驟。
第46圖係顯示第六實施形態的液冷套匣的分解立體圖。
第47圖係顯示第六實施形態的液冷套匣的製造方法的第一正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的剖面圖。
第48圖係顯示第六實施形態的液冷套匣的製造方法的第二正式接合步驟,a顯示平面圖,b顯示a的IV-IV剖面圖。
第49圖係顯示第六實施形態的液冷套匣的製造方法的剖面圖,a顯示穿設步驟,b顯示安裝步驟。
第50圖顯示習知技術的液冷套匣的剖面圖。
[第一實施形態]
本發明的第一實施型態的液套匣及液冷套匣的製造方法將參照圖式詳細說明。首先說明本實施型態所使用的正 式接合用旋轉工具及暫時接合用旋轉工具。
正式接合用旋轉工具F如第1a圖所示,由連結部F1與攪拌桿F2所構成。正式接合用旋轉工具F例如以工具鋼形成。連結部F1為連結至第1b圖所示的摩擦攪拌裝置的旋轉軸D的部位。連結部F1呈圓柱狀,形成有螺絲栓入的螺絲孔B、B。
攪拌桿F2從連結部F1垂下,與連結部F1同軸。攪拌桿F2越離開連結部F1就變得越細。攪拌桿F2的長度會比後述的密封體3的板厚大。攪拌桿F2的外周面刻設有螺旋溝F3。本實施型態中,因為使實際接合用旋轉工具F向右旋轉,因此螺旋溝F3從基端朝向前端朝左旋。換言之,從基端朝向前端沿著螺旋溝F3前進,螺旋溝F3從上往下觀看是朝左旋地形成。
將正式接合用旋轉工具F朝左旋轉的情況下,則螺旋溝F3最好由基端而尖端朝右旋地形成。換言之,在這個情況下,從基端朝向前端沿著螺旋溝F3前進,螺旋溝F3從上往下觀看是朝右旋地形成。將螺旋溝F3做這樣的設定,摩擦攪拌時塑性流動化的金屬會因為螺旋溝F3而導引至攪拌桿F2的前端側。藉此,能夠減少金屬溢出被接合金屬構件(後述的套匣本體2與密封部3)的外部的量。
如第1b圖所示,使用正式接合用旋轉工具F進行摩擦攪拌接合時,僅將旋轉的攪拌桿F2插入被接合金屬構件,並且在被接合金屬構件與連結部F1分離的狀態下移動。換言之,在攪拌桿F2的基端部露出的狀態下進行摩擦攪拌接 合。正式接合用旋轉工具F的移動軌跡會因為被摩擦攪拌的金屬硬化而形成塑性化領域W1(或塑性化領域W2)。
暫時接合用旋轉工具G如第2a圖所示,由軸肩部G1與攪拌桿G2所構成。暫時接合用旋轉工具G例如以工具鋼形成。軸肩部G1如第2b圖所示,是連結摩擦攪拌裝置的旋轉軸D的部位,也是按壓塑性流動化的金屬的部位。軸肩部G1呈圓柱狀。軸肩部G1的下端面形成防止流動化的金屬流出外部的凹狀。
攪拌桿G2從軸肩部垂下,與連結部G1同軸。攪拌桿G2越離開軸肩部G1就變得越細。攪拌桿G2的外周面刻設有螺旋溝G3。
如第2b圖所示,使用暫時接合旋轉工具G進行摩擦攪拌接合時,將旋轉的攪拌桿G2及軸肩部G1的下端面插入被接合金屬構件並移動。暫時接合用旋轉工具G的移動軌跡會因為被摩擦攪拌的金屬硬化而形成塑性化領域W。
接著,說明本實施形態的液冷套匣。如第3圖所示。本實施形態的液冷套匣1是由套匣本體2、密封體3所構成,為立方體。套匣本體2與密封體3藉由摩擦攪拌接合而一體化。液冷套匣1的內部形成有中空部,中空部內流動例如水等的熱輸送流體。液冷套匣1使熱輸送流體流通於中空部,例如能夠冷卻安裝於液冷套匣1的發熱體。
如第4圖所示,套匣本體2是上方開口的箱狀體。套匣本體2是由底部10、周壁部11、以及複數的支柱12。套匣本體2可以從能夠摩擦攪拌的金屬中適當地選擇,但本實施 形態中使用鋁或鋁合金。
底部10平面觀之為矩形板狀。周壁部11立設於底部10的周緣,平面觀之成矩形框狀。周壁部11是由相同板厚的壁部11A、11B、11C、11D所構成。壁部11A、11B為短邊部,彼此相對。又,壁部11C、11D為長邊部,彼此相對。底部10及周壁部11的內部形成有凹部13。
成為周壁部11的端面的周壁端面11a形成有沿著套匣本體2的周壁部11的內周緣的周壁階差部。周壁階差部14是由階差底面14a、從階差底面14a立起的階差側面14b所構成。階差底面14a形成於比周壁端面11a更往下一階的位置。
支柱12立設於底部10,為圓柱狀。支柱12的數目為1以上的話可以是任意數量,但本實施形態中形成4根。支柱12的形狀彼此相等。支柱12是由大徑部15、突設於大徑部15的前端的小徑部16所構成。大徑部15及小徑部16都是圓柱狀。大徑部15及小徑部16之間的階差形成支柱階差部17。
支柱階差部17是由階差底面17a、從階差底面17a立起的階差側面17b所構成。小徑部16的端面形成有支柱端面16a。階差底面17a形成於與周壁階差部14的階差底面14a相同高度的位置。又,支柱端面16a形成於與周壁端面11a相同高度的位置。
密封體3是密封住套匣本體2的開口部的平面觀之為矩形的板狀構件。密封部3的材料並沒有特別限制,但在本實施形態中,是用與套匣本體2相同的材料形成。密封體3以幾乎沒有間隙地載置於周壁階差部14的大小形成。密封體3 的板厚尺寸與階差側面14b的高度尺寸略相等。密封體3形成有對應於支柱12的4個孔部19。孔部19平面觀之為圓形,被小徑部16插入。
如第5圖所示,液冷套匣1是套匣本體2與密封體3以摩擦攪拌的方式接合而一體化。液冷套匣1中,分別接合周壁階差部14的階差側面14b與密封體3的外周側面3c靠合的第一靠合部J1,以及支柱階差部17的階差側面17b與孔部19的孔壁19a靠合的第二靠合部J2。第一靠合部J1形成有塑性化領域W1,第二靠合部J2形成有塑性化領域W2。液冷套匣1的內部形成有中空部,內有熱輸送流體流通,用以將熱輸送到外部。
接著,說明第一實施形態的液冷套匣的製造方法(裝上發熱體的液冷套匣的製造方法)。液冷套匣的製造方法中,進行準備步驟、載置步驟、固定步驟、暫時接合步驟、第一正式接合步驟、第二正式接合步驟、穿設步驟、毛邊切除步驟、安裝步驟。
準備步驟如第4圖所示,是形成套匣本體2及密封體3的步驟。套匣本體2例如以壓鑄形成。
載置步驟如第6a圖及第6b圖所示,是一邊使支柱12的小徑部16插入密封體3的孔部19,一邊將密封體3載置於套匣本體2的步驟。密封體3的背面3b分別與周壁階差部14的階差底面14a、支柱階差部17的階差底面17a面接觸。藉由載置步驟,周壁階差部14的階差側面14b與密封體3的外周側面3c靠合形成第一靠合部J1。第一靠合部J1平面觀 看是矩形。又,藉由載置步驟,支柱階差部17的階差側面17b與孔部19的孔壁19a靠合形成第二靠合部J2。第二靠合部J2平面觀看是圓形。
固定步驟中,是將套匣本體2及密封體3固定於桌面(圖式省略)。套匣本體2及密封體3透過夾鉗等的固定冶具而被固定在桌面上無法移動。
暫時接合步驟中,如第7圖所示,是暫時接合套匣本體2與密封體3的步驟。暫時接合步驟中,使用暫時接合用旋轉工具G對靠合部J1進行摩擦攪拌接合。暫時接合用旋轉工具G的移動軌跡形成塑性化領域W。暫時接合可連續地進行,也可以如第7圖所示斷斷續續地進行。暫時結合用旋轉工具G是小型工具,因此該暫時接合下的套匣本體2及密封體3的熱變形較小。
第一正式接合步驟如第8a圖及第8b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對第一靠合部J1進行摩擦攪拌接合的步驟。第一正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F從第一靠合部J1的任意開始位置s1插入,沿著第一靠合部J1向由右繞圈地移動正式接合用旋轉工具F。也就是說,將正式接合用旋轉工具F沿著密封體3的周緣向右繞一圈。
如第8b圖所示,攪拌桿F2的插入深度設定為攪拌桿F2的前端到達周壁階差部14的階差底面14a,並且僅攪拌桿F2與密封體3及周壁部11接觸。然後,將正式接合用旋轉工具F保持於一定的高度位置的狀態下,沿著第一靠合部J1移動。
如本實施形態,將正式接合用旋轉工具F向右繞密封體3移動一圈的情況下,使正式接合用旋轉工具向右旋轉為佳。另一方面,將正式接合用旋轉工具F向左繞密封體3移動一圈的情況下,使正式接合用旋轉工具F向左旋轉為佳。
將旋轉工具向右旋轉時行進方向的左側,向左旋轉時行進方向的右側會發生接合缺陷的可能性,板厚較薄的密封體3形成該接合缺陷的話恐怕會讓水密性及氣密性下降。然而,藉由將正式接合用旋轉工具F的行進方向及旋轉方向設定如上所述,伴隨著摩擦攪拌接合的接合缺陷會形成在比較厚的套匣本體2側,因為形成在離套匣本體1的中空部較遠的位置,所以能夠抑制水密性及氣密性的下降。
如第8a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著第一靠合部J1繞一圈後,通過開始位置s1。然後,一邊將正式接合用旋轉工具F偏移到外側,一邊將正式接合用旋轉工具F移動到設定在壁部11A的周邊端面11a的結束位置e1,當到達結束位置e1,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接合用旋轉工具F脫離壁部11A。
使正式接合用旋轉工具F脫離壁部11A後,如果壁部11A的周壁端面11a殘留有拉拔痕跡的情況下,可進行修補步驟來修補該拉拔痕跡。修補步驟例如能夠進行堆焊,將熔接金屬埋入該拉拔痕跡內來進行修補。藉此,能夠使周壁端面11a平坦化。
使正式接合用旋轉工具F脫離周壁部11的情況下,例如,可一邊使正式接合用旋轉工具F在周壁部11的周 壁端面11a上移動,一邊慢慢地將正式接合用旋轉工具F往上方移動,使正式接合用旋轉工具F的插入深度漸漸變淺。藉此,能夠使周壁端面11a不殘留第一正式接合步驟後的拉拔痕跡,或是縮小拉拔痕跡。
第二正式接合步驟如第9a圖及第9b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對各第二靠合部J2進行摩擦攪拌接合的步驟。第二正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F從第二靠合部J1的任意開始位置s2插入,沿著第二靠合部J2向由左繞圈地移動正式接合用旋轉工具F。藉由第二正式接合步驟,第二靠合部J2形成塑性化領域W2。
如第9b圖所示,攪拌桿F2的插入深度設定為攪拌桿F2的前端到達支柱階差部17的階差底面17a,並且僅攪拌桿F2與密封體3及支柱12接觸。然後,將正式接合用旋轉工具F保持於一定的高度位置的狀態下,沿著第二靠合部J2移動。
第二正式接合步驟中,如本實施形態將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向左繞的情況下,使正式接合用旋轉工具向右旋轉為佳。另一方面,將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向右繞的情況下,使正式接合用旋轉工具F向左旋轉為佳。藉由將正式接合用旋轉工具F的行進方向及旋轉方向設定如上所述,伴隨著摩擦攪拌接合的接合缺陷會形成在比較厚的支柱12側,因為形成在離套匣本體1的中空部較遠的位置,所以能夠抑制水密性及氣密性的下降。
如第9a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著第 二靠合部J2繞一圈後,通過開始位置s2。然後,將正式接合用旋轉工具F移動到設定在第二靠合部J2上的結束位置e2,當到達結束位置e2,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接合用旋轉工具F脫離第二靠合部J2。
使正式接合用旋轉工具F脫離第二靠合部J2後,如果第二靠合部J2殘留有拉拔痕跡的情況下,可進行修補步驟來修補該拉拔痕跡。修補步驟例如能夠進行堆焊,將熔接金屬埋入該拉拔痕跡內來進行修補。藉此,能夠使密封體3的表面3a及支柱12的支柱端面16a平坦化。
使正式接合用旋轉工具F脫離第二靠合部J2的情況下,可以使正式接合用旋轉工具F偏移到支柱12的中心方向在支柱12上脫離。又,使正式接合用旋轉工具F脫離第二靠合部J2的情況下,例如,可一邊使正式接合用旋轉工具F在第二靠合部J2上或支柱端面16a上移動,一邊慢慢地將正式接合用旋轉工具F往上方移動,使正式接合用旋轉工具F的插入深度漸漸變淺。藉此,能夠使密封體3的表面3a與支柱12的支柱端面16a不殘留第二正式接合步驟後的拉拔痕跡,或是縮小拉拔痕跡。
穿設步驟如第10a圖所示,是形成固定孔X於各支柱12用來安裝發熱體H的步驟。固定孔X形成可到達支柱12的深度。
毛邊切除步驟中,切除第一正式接合步驟、第二正式接合步驟及穿設步驟中露出套匣本體2及密封體3的表面的毛邊。藉此,能夠完成美觀的套匣本體2及密封體3的表面。
安裝步驟如第10b圖所示,是透過安裝構件M安裝發熱體H的步驟。安裝發熱體H的情況下,一邊使形成於發熱體H的凸緣H1的貫通孔與固定孔X連通,一邊以螺絲等的安裝構件M固定。安裝構件M會插入到達支柱12的位置。
另外,本實施形態中,支柱端面16a形成固定孔X,將發熱體H安裝於密封體3側,但也可以在底部10形成到達支柱12的固定孔,將發熱體H安裝在底部10側。發熱體H可以安裝於密封體3及底部10中的至少一者。又,本實施形態中,雖形成固定孔X,但也可以不形成固定孔X用安裝構件M固定發熱體H。
根據以上說明的液冷套匣的製造方法,密封體3被支柱12支撐,且密封體3與支柱12被摩擦攪拌接合,因此能夠提高液冷套匣1的耐變形性。又,根據本實施形態,支柱12配置於液冷套匣1內的中空部內,因此熱輸送流體會接觸支柱12的外周面。因此,能夠有效率地將從發熱體H透過安裝構件M傳達到支柱12的熱排出。也就是說,能夠防止熱透過將發熱體H安裝於液冷套匣1的安裝構件M洩漏出去。又,固定發熱體H的支柱12配置在套匣本體2的內部,因此能夠嘗試將液冷套匣1小型化。
又,在第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,旋轉工具的軸肩部沒有進入套匣本體2及密封體3,因此能夠比習知技術更縮小塑性化領域W1、W2的寬度,且能夠減低施加於套匣本體2及密封體3的推壓力。習知的製造方法中,必需設定周壁階差部14的階差底面14a的寬度至少比旋 轉工具的軸肩部的半徑大。然而,根據本實施形態,即使縮小周壁階差部14的階差底面14a的寬度以及支柱階差部17的階差底面17a的寬度,也能夠防止金屬材料從密封體3及周壁部11或密封體3及支柱12所構成的內角落部中流出,因此能夠提高設計的自由度。
又,根據本實施形態的液冷套匣的製造方法,僅攪拌桿F2插入套匣本體2及密封體3,因此比將旋轉工具的軸肩部壓入的情況下,能夠減輕施加摩擦攪拌裝置的負荷,且能夠維持良好的正式接合用旋轉工具F的操作性。又,因為能夠減輕施加摩擦攪拌裝置的負荷,在不給予摩擦攪拌裝置太大負荷的狀態下,能夠接合到第一靠合部J1及第二靠合部J2的深處位置。
又,將正式接合用旋轉工具F在厚度比較小的密封體3上拔出,會有拉拔痕跡修補難、拉拔作業不穩定而發生缺陷於密封體3的問題,但根據本實施形態的液冷套匣的製造方法,藉由在比密封體3的厚度更大的周壁部11或支柱12拔出正式接合用旋轉工具F,能夠解決上述問題。
又,根據本實施形態的液冷套匣的製造方法,藉由在第一正式接合步驟前進行暫時接合步驟,進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟時,能夠防止第一靠合部J1及第二靠合部J2產生開口。
又,本實施形態中,支柱12(支柱端面16a)露出密封體3的表面3a,因此能夠容易地進行穿設固定孔X的穿設步驟以及安裝發熱體H的安裝步驟。又,因為使支柱12 與發熱體H直接接觸,能夠更加提高冷卻效率。
以上,說明了本發明第一實施形態的液冷套匣的製造方法,但在不違反本發明的旨趣的範圍內可作設當的設計變更。例如,本實施形態中。按照第一靠合部J1、第二靠合部J2的順序來進行正式接合步驟,但也可以先對第二靠合部J2進行摩擦攪拌接合。又,第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,可以使冷卻媒體流進套匣本體2的內部,一邊冷卻套匣本體2及密封體3,一邊進行摩擦攪拌接合。藉此,能夠將摩擦熱抑制較低,因此能夠減小因為熱收縮而發生的液冷套匣1的變形。又,根據本方法,不需要另外準備冷卻板或冷卻手段等,就能夠利用套匣本體2及密封體3本身來進行冷卻。
又,支柱12的平面剖面在本實施形態是圓形,但也可以是橢圓形或其他的多角形。
又,第一實施形態中,使用暫時接合用旋轉工具G進行暫時接合,但也可以用正式接合用旋轉工具F來進行暫時接合。藉此,能夠省略更換旋轉工具的程序。又,暫時接合步驟進行第一靠合部J1及第二靠合部J2中的至少一者即可。又,暫時接合步驟也可用熔接來進行。
[第一變形例]
接著,說明第一實施形態的第一變形例的液冷套匣的製造方法。如第11圖所示,第一實施形態的第一變形例中,使用冷卻板進行暫時接合步驟、第一正式接合步驟及第二正式接合步驟這點與第一實施形態不同。第一實施形態的第一變形例中,將主要說明與第一實施形態不同的部分。
如第11圖所示,第一實施形態的第一變形例中,進行固定步驟時,會將套匣本體2固定於桌面K。桌面K是由呈立方體的基板K1、形成於基板K1的四個角落的夾鉗K3、配設於基板K1的內部的冷卻管WP所構成。桌面K將套匣本體2固定到不能移動,而且是申請專利範圍中的「冷卻板」的構件。
冷卻管WP是埋設於基板K1的內部的管狀構件。冷卻管WP的內部流通冷卻基板K1的冷卻媒體。冷卻管WP的配設位置,也就是冷卻媒體流動的冷卻流路的形狀沒有特別的限制,但在第一實施形態的第一變形例中,是沿著第一正式接合步驟中正式接合用旋轉工具F的移動軌跡的平面形狀。也就是,平面觀看時,冷卻管WP的配設會使冷卻管WP與第一靠合部J1略重疊。
第一實施形態的第一變形例的暫時接合步驟、第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,將套匣本體2固定於桌面K後,一邊使冷卻媒體流入冷卻管WP,一邊進行摩擦攪拌接合。藉此,能夠壓低摩擦攪拌時的摩擦熱,因此能夠減小因為熱收縮而產生的液冷套匣1的變形。又,第一實施形態的第一變形例中,平面觀看的情況下,冷卻流路與第一靠合部J1(暫時接合用旋轉工具G及正式接合用旋轉工具F的移動軌跡)重疊,因此能夠集中地冷卻摩擦熱產生的部分。藉此,能夠提高冷卻效率。又,因為配設冷卻管WP使冷卻媒體流過,冷卻媒體的管理容易。又,因為桌面K(冷卻板)與套匣本體2面接觸,所以能夠提高冷卻效率。
另外,也可以使用桌面K(冷卻板)來冷卻套匣本體2及密封體3,並且一邊讓冷卻媒體流進套匣本體2的內部一邊進行摩擦攪拌接合。
[第二變形例]
接著,說明第一實施形態的第二變形例的液冷套匣的製造方法。如第12圖所示,第一實施形態的第二變形例中,使用套匣本體2的表面側及密封體3的表面3a彎曲成凸狀的狀態下進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟這點與第一實施形態不同。第一實施形態的第二變形例中,將主要說明與第一實施形態不同的部分。
如第12圖所示,第一實施形態的第二變形例中,使用桌面KA。桌面KA是由立方體的基板KA1、形成於基板KA1的中央的間隙物KA2、形成於基板KA1的四個角落的夾鉗KA3所構成。間隙物KA2可以與基板KA1同為一體或獨立的個體。
第一實施形態的第二變形例的固定步驟中,進行暫時接合步驟以夾鉗KA3將一體化的套匣本體2及密封體3固定於桌面KA。如第12圖所示,當固定套匣本體2及密封體3於桌面KA時,套匣本體2的底部10、周壁端面11a及密封體3的表面3a彎曲成向上方凸起的形狀。更詳細地說,套匣本體2的壁部11A的第一邊部21、壁部11B的第二邊部22、壁部11C的第三邊部23及壁部11D的第四邊部24彎曲成曲線。
在第一實施形態的第二變形例的第一正式接合步 驟及第二正式接合步驟中,使用正式接合用旋轉工具F來進行摩擦攪拌。在第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,先量測套匣本體2及密封體3中的至少一者的變形量,然後一邊配合變形量調節攪拌桿F2的插入深度一邊進行摩擦攪拌。也就是,沿著套匣本體2的周壁端面11a及密封體3的表面3a的曲面移動,使正式接合用旋轉工具F的移動軌跡形成曲線。這樣一來,能夠將塑性化領域W1、W2的深度及寬度維持一定。
因為摩擦攪拌接合產生的熱,使塑性化領域W1、W2發生熱收縮,液冷套匣1的密封體3側可能會變形成凹狀,但根據第一實施形態的第二變形例的第一正式接合步驟及第二正式接合步驟,套匣本體2及密封體3被預先固定成凸狀,使拉應力作用在周壁端面11a及表面3a,因此能夠利用摩擦攪拌接合後的熱收縮使液冷套匣1平坦化。又,用習知的旋轉工具進行正式接合步驟的情況下,套匣本體2及密封體3彎成凸狀的話,旋轉工具著軸肩部會與套匣本體2及密封部3接觸,而存在操作性不佳的問題。然而,根據第一實施形態的第二變形例,正式接合用旋轉工具F不存在軸肩部,因此即使套匣本體2及密封體3彎成凸狀,也能維持正式接合用旋轉工具F的良好的操作性。
另外,關於量測套匣本體2及密封體3的變形量,可以使用常見的高度檢測裝置。又,例如能夠使用裝備有檢測裝置的摩擦攪拌裝置(該檢測裝置檢測從桌面KA到套匣本體2及密封體3的至少一者的高度),一邊檢測套匣本體2或密封體3的變形量,一邊進行第一正式接合步驟及第二正式接合 步驟。
又,第一實施形態的第二變形例中,套匣本體2及密封體3被彎曲成第一邊部21~第四邊部24全部形成曲線,但並不限定於此。例如可彎曲成第一邊部21及第二邊部22為直線,第三邊部23及第四邊部24為曲線。又,例如可彎曲成第一邊部21及第二邊部22為曲線,第三邊部23及第四邊部24為直線。
又,第一實施形態的第二變形例中,因應套匣本體2及密封體3的變形量來變更攪拌桿F2的高度位置,但也可以使攪拌桿F2相對於桌面KA的高度維持一定來進行正式接合步驟。
又,間隙物KA2能夠固定後使套匣本體2及密封體3的表面側形成凸狀的話,可以是任意形狀。又,只要能夠固定後使套匣本體2及密封體3的表面側形成凸狀的話,也可以省略間隙物KA2。又,正式接合用旋轉工具可以例如安裝於前端具有轉軸單元(spindle unit)等的機械手臂上。根據這樣的構造,能夠容易地將正式接合用旋轉工具F的旋轉中心軸變更為各種角度。
[第三變形例]
接著,說明第一實施形態的第三變形例的液冷套匣的製造方法。如第13圖所示,第一實施形態的第三變形例中,準備步驟時形成套匣本體2及密封體3預先彎曲朝向表面側的凸狀這點與第一實施形態不同。第一實施形態的第三變形例中,將主要說明與第一實施形態不同的部分。
第一實施形態的第三變形例的準備步驟中,以壓鑄形成套匣本體2及密封體3彎曲朝向表面側的凸狀。藉此,套匣本體2會形成底部10、周壁部11分別朝向表面側凸起。又,密封體3的表面3a形成凸狀。
如第14圖所示,第一實施形態的第三變形例中,進行固定步驟時,會將暫時接合的套匣本體2及密封體3固定於桌面KB。桌面KB是由呈立方體的基板KB1、配設於基板KB1的中央的間隙物KB2、形成於基板KB1的四個角落的夾鉗KB3、配設於基板KB1的內部的冷卻管WP所構成。桌面KB將套匣本體2固定到不能移動,而且是申請專利範圍中的「冷卻板」的構件。
間隙物KB2是由上方彎曲成凸狀的曲面KB2a、從形成於曲面KB2a的兩端的基板KB1立起的立面KB2b、KB2b所構成。間隙物KB2的第一邊部Ka及第二邊部Kb為曲線,第三邊部Kc及第四邊部Kd為直線。
冷卻管WP是埋設於基板KB1的內部的管狀構件。冷卻管WP的內部流通冷卻基板KB1的冷卻媒體。冷卻管WP的配設位置,也就是冷卻媒體流動的冷卻流路的形狀沒有特別的限制,但在第一實施形態的第三變形例中,是沿著第一正式接合步驟中正式接合用旋轉工具F的移動軌跡的平面形狀。也就是,平面觀看時,冷卻管WP的配設會使冷卻管WP與第一靠合部J1略重疊。
第一實施形態的第三變形例的固定步驟中,進行暫時接合步驟以夾鉗KB3將一體化的套匣本體2及密封體3 固定於桌面KB。更詳細地說,固定於桌面KB使套匣本體2的底部10的底面與曲面KB2a面接觸。當套匣本體2固定於桌面KB,套匣本體2的壁部11A的第一邊部21、壁部11B的第二邊部22彎曲成曲線,壁部11C的第三邊部23及壁部11D的第四邊部2形成直線。
在第一實施形態的第三變形例的第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,使用正式接合用旋轉工具F分別對第一靠合部J1及第二靠合部J2來進行摩擦攪拌。在第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,先量測套匣本體2及密封體3中的至少一者的變形量,然後一邊配合變形量調節攪拌桿F2的插入深度一邊進行摩擦攪拌。也就是,沿著套匣本體2的周壁端面11a及密封體3的表面3a的移動,使正式接合用旋轉工具F的移動軌跡形成曲線或直線。這樣一來,能夠將塑性化領域W1的深度及寬度維持一定。
因為摩擦攪拌接合產生的熱,使塑性化領域W1、W2發生熱收縮,液冷套匣1的密封體3側可能會變形成凹狀,但根據第一實施形態的第三變形例的第一正式接合步驟及第二正式接合步驟,預先形成凸狀的套匣本體2及密封體3,因此能夠利用摩擦攪拌接合後的熱收縮使液冷套匣1平坦化。
又,第一實施形態的第三變形例中,形成到匣本體2的底部10的凹狀背面會與間隙物KB2的背面KB2a面接觸。藉此,能夠更有效地一邊冷卻套匣本體2及密封體3一邊進行摩擦攪拌接合。因為能夠將摩擦攪拌接合的摩擦熱壓低,所以能夠縮小因為熱收縮造成的液冷套匣1的變形。藉此,在 準備步驟中,將套匣本體2及密封體3形成凸狀時,能夠減小套匣本體2及密封體3的曲率。
另外,關於量測套匣本體2及密封體3的變形量,可以使用常見的高度檢測裝置。又,例如能夠使用裝備有檢測裝置的摩擦攪拌裝置(該檢測裝置檢測從桌面KB到套匣本體2及密封體3的至少一者的高度),一邊檢測套匣本體2或密封體3的變形量,一邊進行正式接合步驟。
又,第一實施形態的第三變形例中,套匣本體2及密封體3被彎曲成第一邊部21及第二邊部22形成曲線,但並不限定於此。例如可形成具備球面的間隙物KB2,然後將套匣本體2的底部10的背面與該球面面接觸。在這個情況下,當套匣本體2固定於桌面KB時,第一邊部21~第四邊部24全部形成曲線。
又,第一實施形態的第三變形例中,因應套匣本體2及密封體3的變形量來變更攪拌桿F2的高度位置,但也可以使攪拌桿F2相對於桌面KB的高度維持一定來進行正式接合步驟。
[第二實施形態]
接著,說明第二實施形態的液冷套匣的製造方法。如第15圖所示,第二實施形態中,支柱12沒有形成支柱階差部這點與第一實施形態不同。第二實施形態的液冷套匣的製造方法中,將主要說明與第一實施形態不同的部分。
第二實施形態的液冷套匣1A是由套匣本體2A及密封體3A所構成。透匣本體2A是上方開放的箱形狀。套匣 本體2A是由底部10、周壁部11、複數的支柱12所構成。底部10平面觀之為矩形板狀。周壁部11是由相同板厚的壁部11A、11B、11C、11D所構成。
周壁部11的端面的周壁端面11a形成有沿著套匣本體2A的開口部的周緣的周壁階差部14。周壁階差部14是由階差底面14a、從階差底面14a立起的階差側面14b所構成。階差底面14a形成於比周壁端面11a更往下一階的位置。
支柱12立設於底部10,為圓柱狀。支柱12的數目為1以上的話可以是任意數量,但本實施形態中形成4根。支柱12的形狀彼此相等。支柱12的端面,也就是支柱端面12a形成於與周壁端面11a相同高度的位置。
密封體3A是平面觀之為矩形的板狀構件。密封部3A的材料並沒有特別限制,但在本實施形態中,是用與套匣本體2A相同的材料形成。密封體3A以幾乎沒有間隙地載置於周壁階差部14的大小形成。密封體3A的板厚尺寸與階差側面14b的高度尺寸略相等。
如第16圖所示,液冷套匣1A是套匣本體2A與密封體3A以摩擦攪拌的方式接合而一體化。液冷套匣1A中,分別接合周壁階差部14的階差側面14b與密封體3A的外周側面3c靠合的第一靠合部J1,以及密封體3A的背面3b與支柱12的支柱端面12a重疊的4個重合部J3。第一靠合部J1形成有塑性化領域W1,重合部J3形成有塑性化領域W2。液冷套匣1A的內部形成有中空部,內有熱輸送流體流通,用以將熱輸送到外部。
接著,說明第二實施形態的液冷套匣的製造方法(裝上發熱體的液冷套匣的製造方法)。液冷套匣的製造方法中,進行準備步驟、載置步驟、固定步驟、暫時接合步驟、第一正式接合步驟、第二正式接合步驟、穿設步驟、毛邊切除步驟、安裝步驟。
準備步驟如第15圖所示,是形成套匣本體2A及密封體3A的步驟。套匣本體2A例如以壓鑄形成。
載置步驟如第17a圖及第17b圖所示,是將密封體3A載置於套匣本體2A的步驟。密封體3的背面3b分別與周壁階差部14的階差底面14a、支柱12的支柱端面12a面接觸。藉由載置步驟,周壁階差部14的階差側面14b與密封體3A的外周側面3c靠合形成第一靠合部J1。第一靠合部J1平面觀看是矩形。又,藉由載置步驟,密封體3A的背面3b與支柱12的支柱端面12a重合形成重合J3。重合部J3平面觀看是圓形。
固定步驟中,是將套匣本體2A固定於桌面(圖式省略)。套匣本體2A透過夾鉗等的固定冶具而被固定在桌面上無法移動。
暫時接合步驟中,如第18圖所示,是暫時接合套匣本體2A與密封體3A的步驟。暫時接合步驟與第一實施形態相同,因此省略說明。
第一正式接合步驟如第19a圖及第19b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對第一靠合部J1進行摩擦攪拌接合的步驟。第一正式接合步驟與第一實施形態相同,因此省 略說明。
第二正式接合步驟如第20a圖及第20b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對各重合部J3進行摩擦攪拌接合的步驟。第二正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F從密封體3A的表面3a的開始位置s2插入,沿著支柱12的外周緣的內側向由左繞圈地移動正式接合用旋轉工具F。
如第20b圖所示,攪拌桿F2的插入深度設定為攪拌桿F2的前端到達支柱12的支柱端面12a,並且僅攪拌桿F2與密封體3及支柱12接觸。然後,將正式接合用旋轉工具F保持於一定的深度位置的狀態下,在平面觀看下為圓形地移動。另外,攪拌桿F2的插入深度也可以使攪拌桿F2的前端不到達支柱12,也就是可以設定攪拌桿F2僅與密封體3接觸。在這個情況下。因為密封體3A與攪拌桿F2之間的摩擦熱,密封體3A與支柱12產生塑性流動化,藉此接合重合部J3。
第二正式接合步驟中,如本實施形態將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向左繞的情況下,使正式接合用旋轉工具向右旋轉為佳。另一方面,將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向右繞的情況下,使正式接合用旋轉工具F向左旋轉為佳。藉由將正式接合用旋轉工具F的行進方向及旋轉方向設定如上所述,伴隨著摩擦攪拌接合的接合缺陷會形成在比較厚的支柱12側,因為形成在離套匣本體1A的中空部較遠的位置,所以能夠抑制水密性及氣密性的下降。
如第20a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著 重合部J3繞一圈後,通過開始位置s2。然後,將正式接合用旋轉工具F移動到設定在密封體3A上的結束位置e2,當到達結束位置e2,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接合用旋轉工具F脫離密封體3A。
使正式接合用旋轉工具F脫離重合部J3後,如果密封體3A殘留有拉拔痕跡的情況下,可進行修補步驟來修補該拉拔痕跡。修補步驟例如能夠進行堆焊,將熔接金屬埋入該拉拔痕跡內來進行修補。藉此,能夠使密封體3A的表面3a平坦化。
使正式接合用旋轉工具F脫離密封體3A的情況下,可以使正式接合用旋轉工具F偏移到支柱12的中心方向在密封體3A上脫離。又,使正式接合用旋轉工具F脫離密封體3A的情況下,例如,可一邊使正式接合用旋轉工具F在密封體3A上移動,一邊慢慢地將正式接合用旋轉工具F往上方移動,使正式接合用旋轉工具F的插入深度漸漸變淺。藉此,能夠使密封體3A不殘留第二正式接合步驟後的拉拔痕跡,或是縮小拉拔痕跡。
穿設步驟如第21a圖所示,是形成固定孔X,連通密封體3A與支柱12,用來安裝發熱體H的步驟。固定孔X形成可到達支柱12的深度。
毛邊切除步驟中,切除第一正式接合步驟、第二正式接合步驟及穿設步驟中露出套匣本體2A及密封體3A的表面的毛邊。藉此,能夠完成美觀的套匣本體2A及密封體3A的表面。
安裝步驟如第21b圖所示,是透過安裝構件M安裝發熱體H的步驟。安裝發熱體H的情況下,一邊使形成於發熱體H的凸緣H1的貫通孔與固定孔X連通,一邊以螺絲等的安裝構件M固定。安裝構件M會插入到達支柱12的位置。
另外,本實施形態中,形成固定孔X於密封體3A側,將發熱體H固定於密封體3上,但也可以在底部10形成連通底部10及支柱12的固定孔,將發熱體H安裝在底部10側。發熱體H可以安裝於密封體3A及底部10中的至少一者。又,本實施形態中,雖形成固定孔X,但也可以不形成固定孔X直接用安裝構件M固定發熱體H。
根據以上說明的液冷套匣的製造方法,能夠達成與第一實施形態略同等的效果。第一實施形態中,第二靠合部J2(參照第8圖)露出密封體3,但第二實施形態中形成靠合部不露出的狀態。然而,藉由如第二實施形態從密封體3A上對重合部J3進行摩擦攪拌,能夠接合密封部3及支柱12。又,第二實施形態中,不設置孔部於密封體3A,也不形成支柱階差部於支柱12,因此製造容易。
又,根據本實施形態的液冷套匣的製造方法,僅攪拌桿F2插入套匣本體2A及密封體3A,因此比將旋轉工具的軸肩部壓入的情況下,能夠減輕施加摩擦攪拌裝置的負荷,且能夠維持良好的正式接合用旋轉工具F的操作性。又,因為能夠減輕施加摩擦攪拌裝置的負荷,在不給予摩擦攪拌裝置太大負荷的狀態下,能夠接合到第一靠合部J1及重合部J3的深處位置。
又,第二正式接合步驟中,如本實施形態對支柱12的外周緣的內側進行一圈以上的摩擦攪拌,能夠提高水密性及氣密性。另外,第二正式接合步驟的正式接合用旋轉工具F的移動路線不一定要相對於支柱12使正式接合用旋轉工具F繞一圈以上,可以設定塑性流動材不流到液冷套匣1A的內部,且至少重合部J3的一部分被摩擦攪拌接合。
以上,說明了本發明第二實施形態的液冷套匣的製造方法,但在不違反本發明的旨趣的範圍內可作設當的設計變更。例如,在第二實施形態中,也可以採用上述第一實施形態的第一變形例~第三變形例的製造方法來製造液冷套匣。
[第三實施形態]
接著,說明第三實施形態的液冷套匣的製造方法。如第12圖所示,第三實施形態中,支柱12延續周壁部11形成這點與第二實施形態不同。第三實施形態的液冷套匣的製造方法中,將主要說明與第二實施形態不同的部分。
第三實施形態的液冷套匣1C是由套匣本體2C及密封體3C所構成。透匣本體2C是上方開放的箱形狀。套匣本體2C是由底部10、周壁部11、複數的支柱12所構成。
周壁部11的周壁端面11a形成有沿著套匣本體2C的開口部的周緣的周壁階差部14。周壁階差部14是由階差底面14a、從階差底面14a立起的階差側面14b所構成。階差底面14a形成於比周壁端面11a更往下一階的位置。
支柱12立設於底部10,且延續周壁部11形成。支柱12的數目為1以上的話可以是任意數量,但本實施形態 中在周壁部11的4個角部各一根,共形成4根。支柱12從平面觀看是扇形。支柱12的形狀彼此相等。支柱12的端面,也就是支柱端面12a形成於與周壁階差部14的階差底面14a相同高度的位置。
密封體3C是平面觀之為矩形的板狀構件。密封部3C的材料並沒有特別限制,但在本實施形態中,是用與套匣本體2C相同的材料形成。密封體3C以幾乎沒有間隙地載置於周壁階差部14的大小形成。密封體3C的板厚尺寸與階差側面14b的高度尺寸略相等。
接著,說明第三實施形態的液冷套匣的製造方法(裝上發熱體的液冷套匣的製造方法)。液冷套匣的製造方法中,進行準備步驟、載置步驟、固定步驟、暫時接合步驟、第一正式接合步驟、第二正式接合步驟、穿設步驟、毛邊切除步驟、安裝步驟。
準備步驟如第22圖所示,是形成套匣本體2C及密封體3C的步驟。套匣本體2C例如以壓鑄形成。
載置步驟如第22圖及第23圖所示,是將密封體3C載置於套匣本體2C的步驟。密封體3C的背面3b分別與周壁階差部14的階差底面14a、支柱12的支柱端面12a面接觸。藉由載置步驟,周壁階差部14的階差側面14b與密封體3的外周側面3c靠合形成第一靠合部J1。第一靠合部J1平面觀看是矩形。又,藉由載置步驟,密封體3C的背面3b與支柱12的支柱端面12a重合形成重合部J4。重合部J4平面觀看是扇形。
固定步驟中,是將套匣本體2C固定於桌面(圖式省略)。套匣本體2C透過夾鉗等的固定冶具而被固定在桌面上無法移動。
暫時接合步驟中,是暫時接合套匣本體2C與密封體3C的步驟。暫時接合步驟與第一實施形態相同,因此省略說明。
第一正式接合步驟如第24a圖及第24b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對第一靠合部J1進行摩擦攪拌接合的步驟。第一正式接合步驟與第一實施形態相同,因此省略說明。
第二正式接合步驟如第25a圖及第25b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對各重合部J4進行摩擦攪拌接合的步驟。第二正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F從密封體3C的表面3a的開始位置s3插入,然後重疊於塑性化領域W1相對移動正式接合用旋轉工具後,使正式接合用旋轉工具F沿著支柱12的外周緣的內側向左繞地移動。開始位置s3可以適當地設定,但本實施形態中設定在第一靠合部J1上的角部附近。關於攪拌桿F2的插入深度與第二實施形態相等。正式接合用旋轉工具F的移動軌跡會形成塑性化領域W2。
如第25a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著支柱12的外周緣繞1/4圈後,再度重疊於塑性化領域W1使正式接合用旋轉工具F相對移動通過開始位置s3。然後,當到達結束位置e3,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接 合用旋轉工具F脫離密封體3C。將正式接合用旋轉工具F脫離時的拉拔痕跡的處理與第二實施形態相同。
穿設步驟如第26a圖所示,是形成固定孔X,連通密封體3C與支柱12,用來安裝發熱體H的步驟。固定孔X形成可到達支柱12的深度。
毛邊切除步驟中,切除第一正式接合步驟、第二正式接合步驟及穿設步驟中露出套匣本體2C及密封體3C的表面的毛邊。藉此,能夠完成美觀的套匣本體2C及密封體3C的表面。
安裝步驟如第26b圖所示,是透過安裝構件M安裝發熱體H的步驟。安裝發熱體H的情況下,一邊使形成於發熱體H的凸緣H1的貫通孔與固定孔X連通,一邊以螺絲等的安裝構件M固定。安裝構件M會插入到達支柱12的位置。
以上說明的液冷套匣的製造方法也能夠達成與第二實施形態略同等的效果。如第三實施形態,可讓支柱12從周壁部11延續地形成。又,本實施形態中,雖然在周壁部11的各角部形成支柱12,但也可以從不是周壁部11的角部的位置延續地形成支柱。
又,例如第三實施形態中,也可採用上述第一實施形態的第一變形例~第三變形例的製造方法來製造液冷套匣。又,第三實施形態中,從第一正式接合步驟移動到第二正式接合步驟時,也可以不讓正式接合用旋轉工具F脫離,連續地進行摩擦攪拌接合。
以上說明了本發明的實施形態及變形例,但可以 做適當地設計變更。例如,套匣本體及密封體中的至少一者可以形成鰭片。又,第一正式接合步驟中,也可以使正式接合用旋轉工具F沿著第一靠合部J1繞兩圈。又,本實施形態中,用正式接合用旋轉工具F來進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟,但也可以使用具有軸肩部及攪拌桿的旋轉工具,一邊壓下軸肩部一邊進行摩擦攪拌。又,第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中使用的旋轉工具也可以不相同。
[第四實施形態]
本發明第四實施形態液冷套匣及液冷套匣的製造方法將參照圖式詳細說明。首先,說明本實施形態的液冷套匣。如第27圖所示。本實施形態的液冷套匣1D是由套匣本體2D、密封體3D所構成,為立方體。套匣本體2D與密封體3D藉由摩擦攪拌接合而一體化。液冷套匣1D的內部形成有中空部,中空部內流動例如水等的熱輸送流體。液冷套匣1D使熱輸送流體流通於中空部,例如能夠冷卻安裝於液冷套匣1D的發熱體。
如第28圖所示,套匣本體2D是上方開口的箱狀體。套匣本體2D是由底部10、周壁部11、以及複數的支柱12。套匣本體2D可以從能夠摩擦攪拌的金屬中適當地選擇,但本實施形態中使用鋁或鋁合金。
底部10平面觀之為矩形板狀。周壁部11立設於底部10的周緣,平面觀之成矩形框狀。周壁部11是由相同板厚的壁部11A、11B、11C、11D所構成。壁部11A、11B為短邊部,彼此相對。又,壁部11C、11D為長邊部,彼此相對。 底部10及周壁部11的內部形成有凹部13。
支柱12立設於底部10,為圓柱狀。支柱12的數目為1以上的話可以是任意數量,但本實施形態中形成4根。支柱12的形狀彼此相等。支柱12的端面,也就是支柱端面12a形成於與周壁端面11a相同高度的位置。
密封體3D是密封住套匣本體2的開口部的平面觀之為矩形的板狀構件。密封部3D的材料並沒有特別限制,但在本實施形態中,是用與套匣本體2D相同的材料形成。
如第29圖所示,液冷套匣1D是套匣本體2D與密封體3D以摩擦攪拌的方式接合而一體化。液冷套匣1D中,分別接合密封體3D的背面3b與周壁部11的周壁端面11a重合的第一重合部J11,以及密封體3D的背面3b與支柱12的支柱端面12a重合的第二重合部J12。第一重合部J11是藉由從側邊對液冷套匣1D的全周圍進行摩擦攪拌而接合。第一重合部J11形成有塑性化領域W及塑性化領域W1,第二重合部J12形成有塑性化領域W2。液冷套匣1D的內部形成有中空部,內有熱輸送流體流通,用以將熱輸送到外部。
接著,說明第四實施形態的液冷套匣的製造方法(裝上發熱體的液冷套匣的製造方法)。液冷套匣的製造方法中,進行準備步驟、載置步驟、固定步驟、暫時接合步驟、第一正式接合步驟、第二正式接合步驟、穿設步驟、毛邊切除步驟、安裝步驟。
準備步驟如第28圖所示,是形成套匣本體2D及密封體3D的步驟。套匣本體2D例如以壓鑄形成。
載置步驟如第30a圖及第3b圖所示,是將密封體3D載置於套匣本體2D的步驟。密封體3D的背面3b分別與周壁部11的周壁端面11a、支柱12的支柱端面12a面接觸。藉由載置步驟,接合密封體3D的背面3b與周壁部11的周壁端面11a重合形成第一重合部J11部。第一重合部J11平面觀看是矩形框狀。又,藉由載置步驟,密封體3D的背面3b與支柱12的支柱端面12a重合形成第二重合部J12。第二重合部J12平面觀看是圓形。
固定步驟中,是將套匣本體2D及密封體3D固定於桌面(圖式省略)。套匣本體2D及密封體3D透過夾鉗等的固定冶具而被固定在桌面上無法移動。
暫時接合步驟中,如第31圖所示,是暫時接合套匣本體2D與密封體3D的步驟。暫時接合步驟中,從套匣本體2D的側面對第一重合部J11插入暫時接合用旋轉工具G,繞著套匣本體2D的全周圍使暫時接合用旋轉工具G相對移動。暫時接合用旋轉工具G的移動軌跡形成塑性化領域W。暫時接合可連續地進行,也可以斷斷續續地進行。暫時結合用旋轉工具G是小型工具,因此該暫時接合下的套匣本體2D及密封體3D的熱變形較小。
第一正式接合步驟如第32a圖及第32b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對第一重合部J11進行摩擦攪拌接合的步驟。第一正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F從設定於密封體3D的表面3a的開始位置s1插入,沿著第一重合部J11向由右繞圈地移動正式接合用旋轉工具 F。也就是說,將正式接合用旋轉工具F沿著密封體3D的周緣向右繞一圈。
如第32b圖所示,攪拌桿F2的插入深度設定為攪拌桿F2的前端到達周壁部11的周壁端面11a,並且僅攪拌桿F2與密封體3D及周壁部11接觸。然後,將正式接合用旋轉工具F保持於一定的高度位置的狀態下,沿著周壁部11移動。
如本實施形態,將正式接合用旋轉工具F向右繞密封體3D移動一圈的情況下,使正式接合用旋轉工具向右旋轉為佳。另一方面,將正式接合用旋轉工具F向左繞密封體3D移動一圈的情況下,使正式接合用旋轉工具F向左旋轉為佳。
將旋轉工具向右旋轉時行進方向的左側,向左旋轉時行進方向的右側會發生接合缺陷的可能性,若靠近液冷套匣1D的中空部的位置形成接合缺陷的話恐怕會讓水密性及氣密性下降。然而,藉由將正式接合用旋轉工具F的行進方向及旋轉方向設定如上所述,伴隨著摩擦攪拌接合的接合缺陷會形成在離套匣本體1D的中空部較遠的位置,所以能夠抑制水密性及氣密性的下降。
如第32a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著第一重合部J11繞一圈後,通過開始位置s1。然後,一邊將正式接合用旋轉工具F偏移到外側,一邊將正式接合用旋轉工具F移動到結束位置e1,當到達結束位置e1,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接合用旋轉工具F脫密封體3D。
使正式接合用旋轉工具F脫離密封體3D後,如果 密封體3D殘留有拉拔痕跡的情況下,可進行修補步驟來修補該拉拔痕跡。修補步驟例如能夠進行堆焊,將熔接金屬埋入該拉拔痕跡內來進行修補。藉此,能夠使密封體3D的表面3a平坦化。
使正式接合用旋轉工具F脫離密封體3D的情況下,例如,可一邊使正式接合用旋轉工具F在密封體3D的表面3a上移動,一邊慢慢地將正式接合用旋轉工具F往上方移動,使正式接合用旋轉工具F的插入深度漸漸變淺。藉此,能夠使密封體3D的表面3a不殘留第一正式接合步驟後的拉拔痕跡,或是縮小拉拔痕跡。
第二正式接合步驟如第33a圖及第33b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對各第二重合部J12進行摩擦攪拌接合的步驟。第二正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F插入設定於密封體3D的表面3a的開始位置s2插入。開始位置s2設定為對應支柱12的位置。第二正式接合步驟中,沿著第二重合部J12向由左繞圈地移動正式接合用旋轉工具F。藉由第二正式接合步驟,第二重合部J12形成塑性化領域W2。
如第33b圖所示,攪拌桿F2的插入深度設定為攪拌桿F2的前端到達支柱12,並且僅攪拌桿F2與密封體3D及支柱12接觸。然後,將正式接合用旋轉工具F保持於一定的高度位置的狀態下,沿著支柱12的外周緣的內側相對移動。
第二正式接合步驟中,如本實施形態將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向左繞的情況下,使正式接合用 旋轉工具向右旋轉為佳。另一方面,將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向右繞的情況下,使正式接合用旋轉工具F向左旋轉為佳。藉由將正式接合用旋轉工具F的行進方向及旋轉方向設定如上所述,伴隨著摩擦攪拌接合的接合缺陷會形成在離套匣本體1D的中空部較遠的位置,所以能夠抑制水密性及氣密性的下降。
如第33a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著支柱12的外緣繞一圈後,通過開始位置s2。然後,將正式接合用旋轉工具F移動到設定在密封體3D的表面3a(第二重合部J12)上的結束位置e2,當到達結束位置e2,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接合用旋轉工具F脫離密封體3D。
使正式接合用旋轉工具F脫離密封體3D後,如果密封體3D的表面3a殘留有拉拔痕跡的情況下,可進行修補步驟來修補該拉拔痕跡。修補步驟例如能夠進行堆焊,將熔接金屬埋入該拉拔痕跡內來進行修補。藉此,能夠使密封體3D的表面3a平坦化。
使正式接合用旋轉工具F脫離密封體3D的情況下,可以使正式接合用旋轉工具F偏移到支柱12的中心方向後脫離。又,使正式接合用旋轉工具F脫離密封體3D的情況下,例如,可一邊使正式接合用旋轉工具F在密封體3D上移動,一邊慢慢地將正式接合用旋轉工具F往上方移動,使正式接合用旋轉工具F的插入深度漸漸變淺。藉此,能夠使密封體3D的表面3a不殘留第二正式接合步驟後的拉拔痕跡,或是縮 小拉拔痕跡。
穿設步驟如第34a圖所示,是形成連通密封體3D與各支柱12的固定孔X的步驟。固定孔X是用以安裝發熱體H的孔。
毛邊切除步驟中,切除暫時接合步驟、第一正式接合步驟、第二正式接合步驟及穿設步驟中露出套匣本體2D及密封體3D的表面的毛邊。藉此,能夠完成美觀的套匣本體2D及密封體3D的表面。
安裝步驟如第34b圖所示,是透過安裝構件M安裝發熱體H的步驟。安裝發熱體H的情況下,一邊使形成於發熱體H的凸緣H1的貫通孔與固定孔X連通,一邊以螺絲等的安裝構件M固定。安裝構件M會插入到達支柱12的位置。
另外,本實施形態中,形成固定孔X於支柱12,將發熱體H安裝於密封體3D側,但也可以在底部10形成到達支柱12的固定孔,將發熱體H安裝在底部10側。發熱體H可以安裝於密封體3D及底部10中的至少一者。又,本實施形態中,雖形成固定孔X,但也可以不形成固定孔X用安裝構件M固定發熱體H。
根據以上說明的液冷套匣的製造方法,密封體3D被支柱12支撐,且密封體3D與支柱12被摩擦攪拌接合,因此能夠提高液冷套匣1D的耐變形性。又,根據本實施形態,支柱12配置於液冷套匣1D內的中空部內,因此熱輸送流體會接觸支柱12的外周面。因此,能夠有效率地將從發熱體H透過安裝構件M傳達到支柱12的熱排出。也就是說,能夠防止 熱透過將發熱體H安裝於液冷套匣1D的安裝構件M洩漏出去。又,固定發熱體H的支柱12配置在套匣本體2D的內部,因此能夠嘗試將液冷套匣1D小型化。
又,在第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,旋轉工具的軸肩部沒有進入密封體3D,因此能夠比習知技術更縮小塑性化領域W1、W2的寬度,且能夠減低施加於套匣本體2D及密封體3D的推壓力。習知的製造方法中,必需設定周壁部11的壁部11A~D的寬度及支柱12的外徑至少比旋轉工具的軸肩部的半徑大。然而,根據本實施形態,即使縮小周壁部11的壁部11A~D的寬度及支柱12的外徑,也能夠防止金屬材料從密封體3D及周壁部11或密封體3D及支柱12所構成的內角落部中流出,因此能夠提高設計的自由度。
又,根據本實施形態的液冷套匣的製造方法,僅攪拌桿F2插入套匣本體2D及密封體3D,因此比將旋轉工具的軸肩部壓入的情況下,能夠減輕施加摩擦攪拌裝置的負荷,且能夠維持良好的正式接合用旋轉工具F的操作性。又,因為能夠減輕施加摩擦攪拌裝置的負荷,在不給予摩擦攪拌裝置太大負荷的狀態下,能夠接合到第一重合部J11及第二重合部J12的深處位置。
又,根據本實施形態的液冷套匣的製造方法,藉由在第一正式接合步驟前進行暫時接合步驟,進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟時,能夠防止密封體3D的位置偏移。
以上,說明了本發明第一實施形態的液冷套匣的 製造方法,但在不違反本發明的旨趣的範圍內可作設當的設計變更。例如,本實施形態中。按照第一重合部J11、第二重合部J12的順序來進行正式接合步驟,但也可以先對第二重合部J12進行摩擦攪拌接合。又,第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,可以使冷卻媒體流進套匣本體2D的內部,一邊冷卻套匣本體2D及密封體3D,一邊進行摩擦攪拌接合。藉此,能夠將摩擦熱抑制較低,因此能夠減小因為熱收縮而發生的液冷套匣1D的變形。又,根據本方法,不需要另外準備冷卻板或冷卻手段等,就能夠利用套匣本體2D及密封體3D本身來進行冷卻。又,支柱12的平面剖面也可以是其他形狀。
又,本實施形態中,使用暫時接合用旋轉工具G進行暫時接合,但也可以用正式接合用旋轉工具F來進行暫時接合。藉此,能夠省略更換旋轉工具的程序。又,暫時接合步驟也可以從密封體3D上插入暫時接合用旋轉工具G或正式接合用旋轉工具F,對第二重合部J12實行。暫時接合步驟對第一重合部J11及第二重合部J12的至少一者進行即可。
又,第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,使攪拌桿F2與密封體3D及支柱12雙方接觸,但也可以設定攪拌桿F2的插入深度僅與密封體3D接觸。在這個情況下,因為密封體3D與攪拌桿F2之間的摩擦熱,密封體3D與周壁部11或密封體3D與支柱12間會塑性流動化,第一重合部J11及第二重合部J12因此分別接合。
又,正式接合用旋轉工具F及暫時接合用旋轉工具G可以例如安裝於前端具有轉軸單元(spindle unit)等的機 械手臂上。根據這樣的構造,能夠容易地將正式接合用旋轉工具F及暫時接合用旋轉工具G的旋轉中心軸變更為各種角度。例如,本實施形態的暫時接合步驟中是將暫時接合用旋轉工具G從套匣本體2D的側邊插入,但藉由安裝暫時接合用旋轉工具G於機械手臂的前端,就能夠容易地從套匣本體2D的側邊進行摩擦攪拌接合。
又,第一正式接合步驟在本實施形態中是從密封體3D的表面3a插入正式接合用旋轉工具F,但也可以一邊從套匣本體2D的側邊插入第一重合部J11,一邊繞著套匣本體2D的全周進行摩擦攪拌接合。在這個情況下,藉由安裝正式接合用旋轉工具F於機械手臂的前端,就能夠容易地進行摩擦攪拌接合。
[第一變形例]
接著,說明第四實施形態的第一變形例的液冷套匣的製造方法。如第35圖所示,第四實施形態的第一變形例中,使用冷卻板進行暫時接合步驟、第一正式接合步驟及第二正式接合步驟這點與第四實施形態不同。第四實施形態的第一變形例中,將主要說明與第一實施形態不同的部分。
如第35圖所示,第四實施形態的第一變形例中,進行固定步驟時,會將套匣本體2D固定於桌面K。
冷卻管WP是埋設於基板K1的內部的管狀構件。冷卻管WP的內部流通冷卻基板K1的冷卻媒體。冷卻管WP的配設位置,也就是冷卻媒體流動的冷卻流路的形狀沒有特別的限制,但在第四實施形態的第一變形例中,是沿著第一正式 接合步驟中正式接合用旋轉工具F的移動軌跡的平面形狀。也就是,平面觀看時,冷卻管WP的配設會使冷卻管WP與第一重合部J11略重疊。
第四實施形態的第一變形例的暫時接合步驟、第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,將套匣本體2D固定於桌面K後,一邊使冷卻媒體流入冷卻管WP,一邊進行摩擦攪拌接合。藉此,能夠壓低摩擦攪拌時的摩擦熱,因此能夠減小因為熱收縮而產生的液冷套匣1D的變形。又,第四實施形態的第一變形例中,平面觀看的情況下,冷卻流路與第一重合部J11(正式接合用旋轉工具F的移動軌跡)重疊,因此能夠集中地冷卻摩擦熱產生的部分。藉此,能夠提高冷卻效率。又,因為配設冷卻管WP使冷卻媒體流過,冷卻媒體的管理容易。又,因為桌面K(冷卻板)與套匣本體2D面接觸,所以能夠提高冷卻效率。
另外,也可以使用桌面K(冷卻板)來冷卻套匣本體2D及密封體3D,並且一邊讓冷卻媒體流進套匣本體2D的內部一邊進行摩擦攪拌接合。
[第二變形例]
接著,說明第四實施形態的第二變形例的液冷套匣的製造方法。如第36圖所示,第四實施形態的第二變形例中,使用套匣本體2D的表面側及密封體3D的表面3a彎曲成凸狀的狀態下進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟這點與第四實施形態不同。第二變形例中,將主要說明與第四實施形態不同的部分。
如第36圖所示,第四實施形態的第二變形例中,使用桌面KA。桌面KA是由立方體的基板KA1、形成於基板KA1的中央的間隙物KA2、形成於基板KA1的四個角落的夾鉗KA3所構成。間隙物KA2可以與基板KA1同為一體或獨立的個體。
第四實施形態的第二變形例的固定步驟中,進行暫時接合步驟以夾鉗KA3將一體化的套匣本體2D及密封體3D固定於桌面KA。如第36圖所示,當固定套匣本體2D及密封體3D於桌面KA時,套匣本體2D的底部10、周壁端面11a及密封體3D的表面3a彎曲成向上方凸起的形狀。更詳細地說,套匣本體2D的第一邊部21、第二邊部22、第三邊部23及第四邊部24彎曲成曲線。
在第四實施形態的第二變形例的第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,使用正式接合用旋轉工具F來進行摩擦攪拌。在第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,先量測套匣本體2D及密封體3D中的至少一者的變形量,然後一邊配合變形量調節攪拌桿F2D的插入深度一邊進行摩擦攪拌。也就是,沿著套匣本體2D的周壁端面11a及密封體3D的表面3a的曲面移動,使正式接合用旋轉工具F的移動軌跡形成曲線。這樣一來,能夠將塑性化領域W1、W2的深度及寬度維持一定。
因為摩擦攪拌接合產生的熱,使塑性化領域W1、W2發生熱收縮,液冷套匣1D的密封體3D側可能會變形成凹狀,但根據第四實施形態的第二變形例的第一正式接合步驟及 第二正式接合步驟,套匣本體2D及密封體3D被預先固定成凸狀,使拉應力作用在周壁端面11a及表面3a,因此能夠利用摩擦攪拌接合後的熱收縮使液冷套匣1D平坦化。又,用習知的旋轉工具進行正式接合步驟的情況下,套匣本體2D及密封體3D彎成凸狀的話,旋轉工具著軸肩部會與套匣本體2D及密封部3D接觸,而存在操作性不佳的問題。然而,根據第四實施形態的第二變形例,正式接合用旋轉工具F不存在軸肩部,因此即使套匣本體2D及密封體3D彎成凸狀,也能維持正式接合用旋轉工具F的良好的操作性。
另外,關於量測套匣本體2D及密封體3D的變形量,可以使用常見的高度檢測裝置。又,例如能夠使用裝備有檢測裝置的摩擦攪拌裝置(該檢測裝置檢測從桌面KA到套匣本體2D及密封體3D的至少一者的高度),一邊檢測套匣本體2D或密封體3D的變形量,一邊進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟。
又,第四實施形態的第二變形例中,套匣本體2D及密封體3D被彎曲成第一邊部21~第四邊部24全部形成曲線,但並不限定於此。例如可彎曲成第一邊部21及第二邊部22為直線,第三邊部23及第四邊部24為曲線。又,例如可彎曲成第一邊部21及第二邊部22為曲線,第三邊部23及第四邊部24為直線。
又,第四實施形態的第二變形例中,因應套匣本體2D及密封體3D的變形量來變更攪拌桿F2的高度位置,但也可以使攪拌桿F2相對於桌面KA的高度維持一定來進行正 式接合步驟。
又,間隙物KA2能夠在固定後使套匣本體2D及密封體3D的表面側形成凸狀的話,可以是任意形狀。又,只要能夠固定後使套匣本體2D及密封體3D的表面側形成凸狀的話,也可以省略間隙物KA2。
[第三變形例]
接著,說明第四實施形態的第三變形例的液冷套匣的製造方法。如第37圖所示,第四實施形態的第三變形例中,準備步驟時形成套匣本體2D及密封體3D預先彎曲朝向表面側的凸狀這點與第四實施形態不同。第四實施形態的第三變形例中,將主要說明與第四實施形態不同的部分。
第四實施形態的第三變形例的準備步驟中,以壓鑄形成套匣本體2D及密封體3D彎曲朝向表面側的凸狀。藉此,套匣本體2D會形成底部10、周壁部11,分別朝向表面側凸起。又,密封體3D的表面3a形成凸狀。
如第38圖所示,第四實施形態的第三變形例中,進行固定步驟時,會將暫時接合的套匣本體2D及密封體3D固定於桌面KB。桌面KB是由呈立方體的基板KB1、配設於基板KB1的中央的間隙物KB2、形成於基板KB1的四個角落的夾鉗KB3、配設於基板KB1的內部的冷卻管WP所構成。桌面KB將套匣本體2D固定到不能移動,而且是申請專利範圍中的「冷卻板」的構件。
間隙物KB2是由上方彎曲成凸狀的曲面KB2a、從形成於曲面KB2a的兩端的基板KB1立起的立面KB2b、KB2b 所構成。間隙物KB2的第一邊部Ka及第二邊部Kb為曲線,第三邊部Kc及第四邊部Kd為直線。
冷卻管WP是埋設於基板KB1的內部的管狀構件。冷卻管WP的內部流通冷卻基板KB1的冷卻媒體。冷卻管WP的配設位置,也就是冷卻媒體流動的冷卻流路的形狀沒有特別的限制,但在第四實施形態的第三變形例中,是沿著第一正式接合步驟中正式接合用旋轉工具F的移動軌跡的平面形狀。也就是,平面觀看時,冷卻管WP的配設會使冷卻管WP與第一重合部J11略重疊。
第四實施形態的第三變形例的固定步驟中,進行暫時接合步驟以夾鉗KB3將一體化的套匣本體2D及密封體3D固定於桌面KB。更詳細地說,固定於桌面KB使套匣本體2D的底部10的底面與曲面KB2a面接觸。當套匣本體2D固定於桌面KB,套匣本體2D的壁部11A的第一邊部21、壁部11B的第二邊部22彎曲成曲線,壁部11C的第三邊部23及壁部11D的第四邊部24形成直線。
在第四實施形態的第三變形例的第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,使用正式接合用旋轉工具F分別對第一重合部J11及第二重合部J12來進行摩擦攪拌。在第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中,先量測套匣本體2D及密封體3D中的至少一者的變形量,然後一邊配合變形量調節攪拌桿F2的插入深度一邊進行摩擦攪拌。也就是,沿著套匣本體2D的周壁端面11a及密封體3D的表面3a的移動,使正式接合用旋轉工具F的移動軌跡形成曲線或直線。這樣一來,能 夠將塑性化領域W1、W2的深度及寬度維持一定。
因為摩擦攪拌接合產生的熱,使塑性化領域W1、W2發生熱收縮,液冷套匣1的密封體3D側可能會變形成凹狀,但根據第四實施形態的第三變形例的第一正式接合步驟及第二正式接合步驟,預先形成凸狀的套匣本體2D及密封體3D,因此能夠利用摩擦攪拌接合後的熱收縮使液冷套匣1D平坦化。
又,第四實施形態的第三變形例中,形成到匣本體2D的底部10的凹狀背面會與間隙物KB2的背面KB2a面接觸。藉此,能夠更有效地一邊冷卻套匣本體2D及密封體3D一邊進行摩擦攪拌接合。因為能夠將摩擦攪拌接合的摩擦熱壓低,所以能夠縮小因為熱收縮造成的液冷套匣1D的變形。藉此,在準備步驟中,將套匣本體2D及密封體3D形成凸狀時,能夠減小套匣本體2D及密封體3D的曲率。
另外,關於量測套匣本體2D及密封體3D的變形量,可以使用常見的高度檢測裝置。又,例如能夠使用裝備有檢測裝置的摩擦攪拌裝置(該檢測裝置檢測從桌面KB到套匣本體2D及密封體3D的至少一者的高度),一邊檢測套匣本體2D或密封體3D的變形量,一邊進行正式接合步驟。
又,第四實施形態的第三變形例中,套匣本體2D及密封體3D被彎曲成第一邊部21及第二邊部22形成曲線,但並不限定於此。例如可形成具備球面的間隙物KB2,然後將套匣本體2D的底部10的背面與該球面面接觸。在這個情況下,當套匣本體2D固定於桌面KB時,第一邊部21~第四邊 部24全部形成曲線。
又,第四實施形態的第三變形例中,因應套匣本體2D及密封體3D的變形量來變更攪拌桿F2的高度位置,但也可以使攪拌桿F2相對於桌面KB的高度維持一定來進行正式接合步驟。
[第五實施形態]
接著,說明第五實施形態的液冷套匣的製造方法。如第39圖所示,第五實施形態中,支柱12形成支柱階差部17這點與第五實施形態不同。第五實施形態的液冷套匣的製造方法中,將主要說明與第五實施形態不同的部分。
第五實施形態的液冷套匣1E是由套匣本體2E及密封體3E所構成。透匣本體2E是上方開放的箱形狀。套匣本體2E是由底部10、周壁部11、複數的支柱12所構成。底部10平面觀之為矩形板狀。周壁部11是由相同板厚的壁部11A、11B、11C、11D所構成。
支柱12立設於底部10,為圓柱狀。支柱12的數目為1以上的話可以是任意數量,但本實施形態中形成4根。支柱12的形狀彼此相等。支柱12是以大徑部15、小徑部16構成。大徑部15與小徑部16之間的階差形成支柱階差部17。支柱階差部17是由階差底面17a、從階差底面17a立起的階差側面17b所構成。階差底面17a、周壁部11的周壁端面11a形成在同一平面。階差側面17b的高度尺寸與密封體3E的板厚尺寸相同。
密封體3E是平面觀之為矩形的板狀構件。密封體 3E呈現與套匣本體2E相同的平面形狀。密封部3E的材料並沒有特別限制,但在本實施形態中,是用與套匣本體2E相同的材料形成。密封體3E形成有對應支柱12的4個孔部19。孔部19是支柱12的小徑部16插入的部位。
如第40圖所示,液冷套匣1E是套匣本體2E與密封體3E以摩擦攪拌的方式接合而一體化。液冷套匣1E中,分別接合周壁部11的周壁端面11a與密封體3E的背面3b重合的重合部J13,以及支柱階差部17的階差側面17b與孔部19的孔壁19a靠合的4個靠合部J14。重合部J13形成有塑性化領域W、W1,靠合部J14形成有塑性化領域W2。液冷套匣1E的內部形成有中空部,內有熱輸送流體流通,用以將熱輸送到外部。
接著,說明第二實施形態的液冷套匣的製造方法(裝上發熱體的液冷套匣的製造方法)。液冷套匣的製造方法中,進行準備步驟、載置步驟、固定步驟、暫時接合步驟、第一正式接合步驟、第二正式接合步驟、穿設步驟、毛邊切除步驟、安裝步驟。
準備步驟如第39圖所示,是形成套匣本體2E及密封體3E的步驟。套匣本體2E例如以壓鑄形成。
載置步驟如第41a圖及第41b圖所示,是一邊將支柱12的小徑部16插入密封體3E的孔部19,一邊將密封體3E載置於套匣本體2E的步驟。密封體3E的背面3b分別與周壁部11的周壁端面11a、支柱階差部17的階差底面17a面接觸。藉由載置步驟,密封體3E的背面3b與周壁部11的周壁 端面11a重合而的重合部J13。又,藉由載置步驟,支柱階差部17的階差側面17b與孔部19的孔壁19a靠合而形成靠合部J14。又,藉由載置步驟,支柱端面16a與密封體3E的表面3a形成同一平面。
固定步驟中,是將套匣本體2E及密封體3E固定於桌面(圖式省略)。套匣本體2E及密封體3E透過夾鉗等的固定冶具而被固定在桌面上無法移動。
暫時接合步驟中,如第42圖所示,是暫時接合套匣本體2E與密封體3E的步驟。暫時接合步驟與第四實施形態相同,因此省略說明。
第一正式接合步驟如第43a圖及第43b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對重合部J13進行摩擦攪拌接合的步驟。第一正式接合步驟與第四實施形態相同,因此省略說明。
第二正式接合步驟如第44a圖及第44b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對各靠合部J14進行摩擦攪拌接合的步驟。第二正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F從靠合部J14的任意的開始位置s2插入,沿著靠合部J14向由左繞圈地移動正式接合用旋轉工具F。藉由第二正式接合步驟,靠合部J14形成塑性化領域W2。
如第44b圖所示,攪拌桿F2的插入深度設定為攪拌桿F2的前端到達支柱階差部17的階差底面17a,並且僅攪拌桿F2與密封體3E及支柱12接觸。然後,將正式接合用旋轉工具F保持於一定的深度位置的狀態下,使其沿著靠合部 J14移動。
第二正式接合步驟中,如本實施形態將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向左繞的情況下,使正式接合用旋轉工具向右旋轉為佳。另一方面,將正式接合用旋轉工具F相對於支柱12向右繞的情況下,使正式接合用旋轉工具F向左旋轉為佳。藉由將正式接合用旋轉工具F的行進方向及旋轉方向設定如上所述,伴隨著摩擦攪拌接合的接合缺陷會形成在比較厚的支柱12側,因為形成在離液冷套匣本體1E的中空部較遠的位置,所以能夠抑制水密性及氣密性的下降。
如第44a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著靠合部J14繞一圈後,通過開始位置s2。然後,將正式接合用旋轉工具F移動到設定在靠合部J14上的結束位置e2,當到達結束位置e2,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接合用旋轉工具F脫離靠合部J14。
使正式接合用旋轉工具F脫離靠合部J14後,如果靠合部J14殘留有拉拔痕跡的情況下,可進行修補步驟來修補該拉拔痕跡。修補步驟例如能夠進行堆焊,將熔接金屬埋入該拉拔痕跡內來進行修補。藉此,能夠使密封體3E的表面3a及支柱12的支柱端面16a平坦化。
使正式接合用旋轉工具F脫離靠合部J14的情況下,可以使正式接合用旋轉工具F偏移到支柱12的中心方向在支柱12上脫離。又,使正式接合用旋轉工具F脫離靠合部J14的情況下,例如,可一邊使正式接合用旋轉工具F在靠合部J14上移動,一邊慢慢地將正式接合用旋轉工具F往上方移 動,使正式接合用旋轉工具F的插入深度漸漸變淺。藉此,能夠使密封體3E的表面3a及支柱12的支柱端面16a不殘留第二正式接合步驟後的拉拔痕跡,或是縮小拉拔痕跡。
穿設步驟如第45a圖所示,是形成固定孔X,連通密封體3E與支柱12,用來安裝發熱體H的步驟。固定孔X形成可到達支柱12的深度。
毛邊切除步驟中,切除第一正式接合步驟、第二正式接合步驟及穿設步驟中露出套匣本體2E及密封體3E的表面的毛邊。藉此,能夠完成美觀的套匣本體2E及密封體3E的表面。
安裝步驟如第45b圖所示,是透過安裝構件M安裝發熱體H的步驟。安裝發熱體H的情況下,一邊使形成於發熱體H的凸緣H1的貫通孔與固定孔X連通,一邊以螺絲等的安裝構件M固定。安裝構件M會插入到達支柱12的位置。
另外,本實施形態中,形成固定孔X於密封體3E側,將發熱體H固定於密封體3E上,但也可以在底部10形成連通底部10及支柱12的固定孔,將發熱體H安裝在底部10側。發熱體H可以安裝於密封體3E及底部10中的至少一者。又,本實施形態中,雖形成固定孔X,但也可以不形成固定孔X直接用安裝構件M固定發熱體H。
根據以上說明的液冷套匣的製造方法,能夠達成與第四實施形態略同等的效果。本實施形態中,壁一正式接合步驟與第二正式接合步驟時,旋轉工具的軸肩部沒有進入套匣本體2E及密封體3E,因此能夠比習知技術更縮小塑性化領域 W1、W2的寬度,且能夠減低施加於套匣本體2E及密封體3E的推壓力。根據本實施形態,即使縮小周壁部11的周壁端面11a以及支柱階差部17的階差底面17a的寬度,也能夠防止金屬材料從密封體3E及周壁部11或密封體3E及支柱12所構成的內角落部中流出,因此能夠提高設計的自由度。
又,根據本實施形態的液冷套匣的製造方法,藉由在第一正式接合步驟前進行暫時接合步驟,進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟時,能夠防止密封體3E的位置偏移。
又,本實施形態中,支柱12(支柱端面16a)露出密封體3E的表面3a,因此能夠容易地進行穿設固定孔X的穿設步驟以及安裝發熱體H的安裝步驟。又,因為使支柱12與發熱體H直接接觸,能夠更加提高冷卻效率。
另外,暫時接合步驟可以對重合部J13及靠合部J14的至少一者進行即可。又,例如,在第五實施形態中,也可以採用上述第四實施形態的第一變形例~第三變形例的製造方法來製造液冷套匣。
[第六實施形態]
接著,說明第六實施形態的液冷套匣的製造方法。如第46圖所示,第六實施形態中,支柱12延續周壁部11形成這點與第四實施形態不同。第六實施形態的液冷套匣的製造方法中,將主要說明與第四實施形態不同的部分。
第六實施形態的液冷套匣1N是由套匣本體2N及密封體3N所構成。套匣本體2N是上方開放的箱形狀。套匣 本體2N是由底部10、周壁部11、複數的支柱12所構成。
支柱12立設於底部10,且延續周壁部11形成。支柱12的數目為1以上的話可以是任意數量,但本實施形態中在周壁部11的4個角部各一根,共形成4根。支柱12從平面觀看是扇形。支柱12的形狀彼此相等。支柱12的端面(也就是支柱端面12a)會與周壁部11的端面(也就是周壁端面11a)形成同一平面。
密封體3N是平面觀之為矩形的板狀構件。密封體3N的材料並沒有特別限制,但在本實施形態中,是用與套匣本體2N相同的材料形成。密封體3N的平面形狀與套匣本體2N的平面形狀相同。
接著,說明第六實施形態的液冷套匣的製造方法(裝上發熱體的液冷套匣的製造方法)。液冷套匣的製造方法中,進行準備步驟、載置步驟、固定步驟、暫時接合步驟、第一正式接合步驟、第二正式接合步驟、穿設步驟、毛邊切除步驟、安裝步驟。
準備步驟如第46圖所示,是形成套匣本體2N及密封體3N的步驟。套匣本體2N例如以壓鑄形成。
載置步驟如第46圖及第47圖所示,是將密封體3N載置於套匣本體2N的步驟。密封體3N的背面3b分別與周壁部11的周壁端面11a、支柱12的支柱端面12a面接觸。藉由載置步驟,周壁部11的周壁端面11a與密封體3N的背面重合形成第一重合部J11。第一重合部J11平面觀看是矩形框狀。又,藉由載置步驟,密封體3B的背面3b與支柱12的支柱端 面12a重合形成第二重合部J15。第二重合部J15平面觀看是扇形。
固定步驟中,是將套匣本體2N及密封體3N固定於桌面(圖式省略)。套匣本體2N透過夾鉗等的固定冶具而被固定在桌面上無法移動。
暫時接合步驟中,是暫時接合套匣本體2N與密封體3N的步驟。暫時接合步驟與第四實施形態相同,因此省略說明。
第一正式接合步驟如第47a圖及第47b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對第一重合部J11進行摩擦攪拌接合的步驟。第一正式接合步驟與第四實施形態相同,因此省略說明。
第二正式接合步驟如第48a圖及第48b圖所示,是使用正式接合用旋轉工具F對各第二重合部J15進行摩擦攪拌接合的步驟。第二正式接合步驟中,將向右旋轉的正式接合用旋轉工具F從密封體3B的表面3a的開始位置s3插入,然後重疊於塑性化領域W1相對移動正式接合用旋轉工具後,使正式接合用旋轉工具F沿著支柱12的外周緣的內側向左繞地移動。開始位置s3可以適當地設定,但本實施形態中設定在塑性化領域W1上的角部附近。關於攪拌桿F2的插入深度與第四實施形態相等。正式接合用旋轉工具F的移動軌跡會形成塑性化領域W2。
如第48a圖所示,將正式接合用旋轉工具F沿著第二重合部J15的外周緣繞1/4圈後,再度重疊於塑性化領域 W1使正式接合用旋轉工具F相對移動通過開始位置s3。然後,當到達結束位置e3,使正式接合用旋轉工具F向上方移動,將正式接合用旋轉工具F脫離密封體3N。將正式接合用旋轉工具F脫離時的拉拔痕跡的處理與第四實施形態相同。
穿設步驟如第49a圖所示,是形成固定孔X,連通密封體3N與支柱12,用來安裝發熱體H的步驟。固定孔X形成可到達支柱12的深度。
毛邊切除步驟中,切除第一正式接合步驟、第二正式接合步驟及穿設步驟中露出套匣本體2N及密封體3N的表面的毛邊。藉此,能夠完成美觀的套匣本體2N及密封體3N的表面。
安裝步驟如第49b圖所示,是透過安裝構件M安裝發熱體H的步驟。安裝發熱體H的情況下,一邊使形成於發熱體H的凸緣H1的貫通孔與固定孔X連通,一邊以螺絲等的安裝構件M固定。安裝構件M會插入到達支柱12的位置。
以上說明的液冷套匣的製造方法也能夠達成與第四實施形態略同等的效果。如第六實施形態,可讓支柱12從周壁部11延續地形成。又,本實施形態中,雖然在周壁部11的各角部形成支柱12,但也可以從不是周壁部11的角部的位置延續地形成支柱。
又,例如第六實施形態中,也可採用上述第四實施形態的第一變形例~第三變形例的製造方法來製造液冷套匣。又,第六實施形態中,從第一正式接合步驟移動到第二正式接合步驟時,也可以不讓正式接合用旋轉工具F脫離,連續 地進行摩擦攪拌接合。
以上說明了本發明的實施形態及變形例,但可以做適當地設計變更。例如,套匣本體及密封體中的至少一者可以形成鰭片。又,第一正式接合步驟中,也可以使正式接合用旋轉工具F沿著第一重合部J11、重合部J13繞兩圈。又,本實施形態中,用正式接合用旋轉工具F來進行第一正式接合步驟及第二正式接合步驟,但也可以使用具有軸肩部及攪拌桿的旋轉工具,一邊壓下軸肩部一邊進行摩擦攪拌。又,第一正式接合步驟及第二正式接合步驟中使用的旋轉工具也可以不相同。
又,暫時接合步驟在本實施形態使用小型的暫時接合用旋轉工具,但也可以使用正式接合用旋轉工具F。在這個情況下,可以使暫時接合步驟中形成的塑性化領域W與第一正式接合步驟中形成的塑性化領域W1重疊。藉此,能夠更進一步提高水密性及氣密性。
1‧‧‧液冷套匣
2‧‧‧套匣本體
3‧‧‧密封體
3a‧‧‧表面
3b‧‧‧背面
3c‧‧‧外周側面
10‧‧‧底部
11‧‧‧周壁部
11A、11B、11C、11D‧‧‧壁部
11a‧‧‧周壁端面
12‧‧‧支柱
13‧‧‧凹部
14‧‧‧周壁階差部
14a‧‧‧階差底面
14b‧‧‧階差側面
15‧‧‧大徑部
16‧‧‧小徑部
16a‧‧‧支柱端面
17‧‧‧支柱階差部
17a‧‧‧階差底面
17b‧‧‧階差側面
19‧‧‧孔部
19a‧‧‧孔壁

Claims (23)

  1. 一種液冷套匣的製造方法,其中:該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體具備讓該支柱的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,在該周壁部的內周緣形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之周壁階差部,形成該支柱的支柱端面於與該周壁部的周壁端面同一高度位置,以及在該支柱的前端的外周形成形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之支柱階差部;載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具沿著該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合而成的第一靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,使旋轉工具沿著該支柱階差部的階差側面與該孔部的孔壁靠合而成的第二靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌。
  2. 一種液冷套匣的製造方法,其中: 該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,在該周壁部的內周緣形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之周壁階差部,以及形成該支柱的支柱端面於與該周壁階差部的階差底面同一高度位置;載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具沿著該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合而成的第一靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,使旋轉工具相對於該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合而成的重合部移動,進行摩擦攪拌。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液冷套匣的製造方法,其中該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之液冷套匣的製造方法,其中 該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,並且該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,或者是僅該攪拌桿接觸該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液冷套匣的製造方法,更包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟之前,暫時接合該第一靠合部及該第二靠合部中的至少一者。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之液冷套匣的製造方法,更包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟之前,暫時接合該第一靠合部。
  7. 一種液冷套匣的製造方法,其中:該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位, 該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,形成該支柱的支柱端面於與該周壁部的周壁端面同一高度位置;載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具相對於該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合而成的第一重合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,一邊從該密封體插入旋轉工具,一邊對於該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合而成的第二重合部進行摩擦攪拌。
  8. 一種液冷套匣的製造方法,其中:該液冷套匣是以摩擦攪拌來接合套匣本體以及密封體而形成,該套匣本體具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、從該底部立起的支柱,該密封體具備讓該支柱的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該液冷套匣的製造方法包括:準備步驟,在該支柱的前端的外周形成形成具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面之支柱階差部,以及形成該支柱的該階差底面於與該周壁部的周壁端面同一高度位置; 載置步驟,將該密封體載置於該套匣本體;第一正式接合步驟,使旋轉工具相對於該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合而成的重合部繞一圈,進行摩擦攪拌;以及第二正式接合步驟,使旋轉工具沿著該支柱階差部的階差側面與該孔部的孔壁靠合而成的靠合部繞一圈,進行摩擦攪拌。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之液冷套匣的製造方法,其中該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,或者是僅該攪拌桿接觸該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之液冷套匣的製造方法,其中該旋轉工具是具備比該密封體的厚度更長的攪拌桿的正式接合用旋轉工具,該第一正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,或者是僅該攪拌桿接觸該密封體的狀態下進行摩擦攪拌,該第二正式接合步驟中,僅該攪拌桿接觸該套匣本體及該密封體的狀態下進行摩擦攪拌。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之液冷套匣的製造方法,更包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合 步驟之前,暫時接合該第一重合部及該第二重合部中的至少一者。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之液冷套匣的製造方法,更包括:暫時接合步驟,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟之前,暫時接合該靠合部及該重合部中的至少一者。
  13. 如申請專利範圍第1、2、7、8項所述之液冷套匣的製造方法,其中在該準備步驟中,以壓鑄形成該套匣本體且該底部在表面側形成凸起,且該密封體在表面側形成凸起。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之液冷套匣的製造方法,其中預先量測該套匣本體的變形量,在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,一邊配合該變形量調整該旋轉工具的攪拌桿的插入深度,一邊進行摩擦攪拌。
  15. 如申請專利範圍第1、2、7、8項所述之液冷套匣的製造方法,其中在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,將冷卻媒體流過的冷卻板設置於該底部的背面側,一邊以該冷卻板冷卻該套匣本體及該密封體,一邊進行摩擦攪拌。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之液冷套匣的製造方法,其中使該冷卻板的表面與該底部的背面面接觸。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之液冷套匣的製造方法,其中該冷卻板具有該冷卻媒體流過的冷卻流路,該冷卻流路具備在該第一正式接合步驟中沿著該旋轉工具的移動軌跡的平面形狀。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之液冷套匣的製造方法,其中該冷卻媒體流過的冷卻流路是埋設於該冷卻板中的冷卻管所構成。
  19. 如申請專利範圍第1、2、7、8項所述之液冷套匣的製造方法,其中在該第一正式接合步驟及該第二正式接合步驟中,將冷卻媒體流過該套匣本體及該密封體所構成的中空部中,一邊以該冷卻板冷卻該套匣本體及該密封體,一邊進行摩擦攪拌。
  20. 一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,具備讓該支柱的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該周壁部在內周緣具有周壁階差部,且該支柱在前端具有支柱階差部,該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合的第一靠合部、以及該支柱階差部的階差側面與該孔部的孔壁靠合的第二靠合部分別被摩擦攪拌接合。
  21. 一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,密封該套匣本體的開口部, 該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該周壁部在內周緣具有周壁階差部,該周壁階差部的階差側面與該密封體的外周側面靠合的第一靠合部、以及該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合的重合部分別被摩擦攪拌接合。
  22. 一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合的第一重合部、以及該支柱的支柱端面與該密封體的背面重合的第二重合部分別被摩擦攪拌接合。
  23. 一種液冷套匣,包括:套匣本體,具有底部、從該底部的周緣立起的周壁部、以及從該底部立起的支柱,密封體,具備讓該支柱的前端插入的孔部,並且密封該套匣本體的開口部,該支柱是用來將發熱體固定於該液冷套匣上的安裝構件所插入的部位,且在前端的外周具有階差底面以及從該階差底面立起的階差側面,該周壁部的周壁端面與該密封體的背面重合的重合部、以 及該支柱的階差側面與該孔部的孔壁靠合的靠合部分別被摩擦攪拌接合。
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