TWI321339B - - Google Patents

Description

1321339 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種基板之加熱板之接合方法及其結構，尤 其是有關於一種能提升整體氣密性及增進加熱導線與加熱 板本體間的緊密接觸，以提高熱傳導效率、維持最小溫度 梯度而達到加熱板表面溫度均勻的加熱板之接合方法及其 結構。 【先前技術】 目前不管是薄膜電晶體液晶顯示器製造業或半導體製 造業，皆須廣泛應用真空鍍膜製程在基板上製作各種薄膜 鍍層，在鍍膜製程通常需將基板加熱至一特定高溫以使鍍 膜與基板有良好結合力，並儘量使基板有良好均溫特性， 以增進基板上各處鍍膜品質之一致性。 請參考第1圖，基本上，加熱板結構包括上金屬構件 P10與加熱板本體P20，加熱板本體P20内埋設加熱導線 P30用以加熱，另外，加熱板本體P20設有溫度感測裝置 (圖中未示）用以感測加熱板之溫度，而一加熱板可設置 一組或一組以上的加熱導線P30和溫度感測裝置，藉由加 熱導線P30配置來增進加熱板之均溫特性，加熱導線P30 之電力導入線及溫度感測裝置之延長導線則經由一導管與 外部聯通。 加熱板於真空製程系統使用時，加熱板本體、與加熱 板本體接合之導管的一端將置於真空腔體内部，而導管的 另一端則伸出於真空腔體外而暴露於大氣中，故加熱導線 埋設空間、電力導入線和溫度感測裝置之延長導線通路基 5 1321339 本上是與大氣連通，故位於真空腔體内的加熱板結構之接 合部位不容許有破壞腔體真空度的接合缺陷出現；另外， 加熱導線與加熱板本體接觸的密合度亦影響熱的傳導，故 此加熱板製造品質要求重點即在密封組合氣密特性和均溫 特性。 習知晶圓加熱器加熱板的製造方法，其主要係運用鋁 合金鑄造製程將加熱導線包覆於鋁合金中，再對鋁合金表 面及尺寸做最後加工作業，其雖有著接合表面良好，卻因 其加熱導線為達較佳之熱導分佈，多採用環繞型之設計型 態，故在放入模仁進行鋁合金澆鑄時，會因局部過冷區或 因鋁合金熔液與加熱線圈接觸產生冷凝速度不均，導致加 熱板内部會生成氣孔缺陷，進而會影響其加熱導線之加熱 傳導效率及加熱板表面熱導分佈。而在鋁合金導線導引管 與加熱板接合處多採高能量銲接製程，如雷射、電子束銲 接等，易造成鋁合金固溶汽化現象而於銲道内產生氣孔缺 陷。 另外，習知晶圓加熱器及薄膜電晶體液晶顯示器加熱 器之製造上，還有將加熱板運用緊密組配方式製作者，即 是先鍛壓成形鋁合金厚板作為加熱板本體，再進行加熱導 線位置的精細加工，後續係將加熱導線線圈緊配埋入前述 加熱導線位置，並於此加熱導線位置組配外封蓋，係將外 封蓋套入加熱導線的上緣緊密貼合，最後係再進行外封蓋 與加熱板本體組合接缝的氬銲熔融接合，以改善上述運用 鑄造製程進行加熱導線包覆的缺失問題，但運用氬銲填料 施銲之加工方式，係有著會產生鏵接熱應力變形，進而可 6 1321339 能導致緊密貼合產生部分鬆動的現象，如此會造成加熱板 加熱均溫性不良，因此施工作業上必須非常完善，以減少 不良率的產生，因一旦施工作業不完善則加熱板將報廢而 無法運用，導致會增添整體之加工成本。另有運用電子束 作銲接組合，則設備投資相當昂貴，且加熱器尺寸受限於 電子束腔體之大小，銲接熱應力變形問題也依然存在。 再者’為克服铭合金炫融録接组合容易發生氣孔缺陷 及熱應力引發結構件變形問題，亦有採用硬銲方式接合設 有加熱線圈容置空間的上、下兩塊組件者，此方式亦須有 真空硬銲設備方能實施，存在設備投資昂貴及腔體空間尺 寸限制等問題。 因此，針對上述的習知加熱板接合方式，係因以鑄造 製程有著流動不良與凝固後氣體殘留之問題，故易生成氣 孔缺陷影響熱導分佈及傳導效率；而以鍛壓緊密組配方式 搭配氬銲炫融接合工法之成形加熱板，因不易施工故加熱 板之良率有著不易提高之劣勢；以電子束銲接或真空硬銲 進行組合，則設備投資相當昂貴，且加熱器尺寸將受限於 腔體之大小，所以如何重新設計一種基板之加熱板之接合 方法及其結構，其係能使加熱板與加熱線圈緊密接合，達 氣密與低變形之包覆性，進而提升熱導分佈及傳導效率， 並改善整體生產成本與良率不佳之缺失，即為本發明之標 的。 【發明内容】 鑑於上述習知技術之問題，本發明係一種基板之加熱 板之接合方法及其結構，用以解決以鑄造製程成形，易造 7 j、J*動不良與氣體殘留生成氣孔之缺陷，影響熱導分佈及 =導效率並無法甩於真空環境之缺失，同時也克服以鍛壓 ，弋配5氬麵熔融接合工法，因銲道氣孔、熱應力引發變 形問題，導致良率不佳與整體生產成本提高之缺點，並克 服以電子束銲接或真空硬銲組合時，其設備投資昂貴，且 加熱器尺寸將受限於腔體大小之問題。 、為達上述目的，本發明提供一種基板之加熱板之接合 方2，其包含提供一加熱板本體步驟、提供一封蓋條步驟、 一加熱導線於加熱板本體之穴部步驟、進行運用摩擦 ^拌鋅接製程接合加熱板本體及封蓋條作業步驟及進行運 驟摩，攪拌銲接製程接合"'導料引管於加熱板本體步 j先進行提供—加熱板本體步驟，此加熱板本體凹 由溝槽更再延伸呈階梯狀之—4部平台及— 體㈣十條Γ，封蓋條係相對加熱板本 及一 且由套設部更延伸呈階梯狀之一抵固部 卜上述凹部與穴部係構成一容置空間，後續，進 :檢汉：力:熱導線於加熱板本體之穴部步驟，再進行運用 ⑦攪拌銲接製程接合加熱板讀 將套設部卡固於溝槽，且抵固部貼合於肩:=步:固！ 並限制加熱導線於容置空間中，並於 疋 攪拌銲接，使复外周緩來&者接口處進仃摩擦 使接-成一⑲ 動以形成接合銲道，俾 ，成體’同時也再次增加加熱 緊密及氣密結人邾能瓦从於谷置二間之 接合-導線導;管;加::本:::用=^^ 容置於其中。 乂供加熱導線延伸 熱板之接合方_成之红之加、上述基板之加 本發明係-種基板之加埶板=、·、。構。 具備下述數點優於習知、接合方法及其結構，係 增進。 去’亚具備如下所述之顯著功效 1.本發明係一種基板之 藉由本發明基板之加熱板之接=之接合方法及其結構， 用，由於其運用摩擦 方法及其結構之實施 用於接合異種金屬或難銲接合加熱板 \其係能適 係具有低變形量之優點，並c ’且成形之加熱板 道氣孔發生不良率90% r ' 束製程，因能降低銲 1-25削1。 X上，且銲道滲透深度可達 -士it發明係一種基板之加敎板之拯人 猎由本發明基板之加熱板之接接合方法及其結構， 由於其運用摩擦授拌 ° 、及其結構實施運用， 餘孔式之搜掉頭，加熱板，且能搭配不留 合面设叶，並同樣能υ’、且易於接合之加熱板接 3.本發明係—種㈣形量與I好緊密結合性。 藉由本發縣;fe之加^之加熱板之接合方法及其結構， 因授拌頭摩擦授拌銲之接合方法及其結構實施運用’ 搜動’故加熱導線容’會有—下勤於表面進行 與加熱導線之緊密結 ^置空間時’係也增加此些溝槽 計有卡固結構，因H態，且加熱板本體及封蓋板也設 構’藉以提高封罢發明係提供雙重緊密之組構設計結 緊密及氣密接觸二能、加熱板本體與·加熱導線三者之雙重 進而達到最佳之傳導效果，並使加 熱板表面能均勻升溫，且維持恆溫時呈最小溫度梯度，也 "卡固結構具有肩部及抵固部，故能同時兼具有效抵 擒搜掉過程之下壓力損傷加熱線圈。 為使對本發明的目的、構造特徵及其功能有進一步的 了解拉配合相關實施例及圖式詳細說明如下： 【實施方式】 、 清參閱第2圖，本發明係一種基板之加熱板之接合方 法’此基板之加熱板之接合方法包含下列步驟，提供一加 熱板本體（步驟S10)，提供一封蓋條（步驟S20)，埋設一 加熱導線於加熱板本體之穴部（步驟S30)，進行運用摩擦 見拌杯接製程接合加熱板本體及封蓋條作業（步驟S4〇) 及進行運用摩擦攪拌銲接製程接合一導線導引管於加熱板 本體（步騍S50)。 "、、 /請參閱第2圖及第3圖，此基板之加熱板之接合方法， 提供一加熱板本體（步驟S10)，此加熱板本體1〇凹’ Γϋ^11，且溝槽11更再延伸呈階梯狀之一肩部平合 絡h八部13，如第Μ圖所示，再者，進行提供—封蓋 設部91驟S20)，封蓋條20係相對加熱板本體10凸設一套 & 2/且套設部21更延伸呈階梯狀之—抵固部22及-=3 ’而凹部23並與加熱板本體iq之穴部η 工間，如第4A圖所示，又，埋讯,^ 本體之穴部Γ牛職an、 埋5又一加熱導線於加熱板 口P (步驟S30)，即是將加教实螅 板本體10之穴部13。 肝加…導線30汉置於加熱 呈上述，請參閱第4A圖及第仆同义瑞 摩擦攪拌銲接制 B圖，後續，進行運甩 接衣私接合加熱板本體及封蓋條作業（步驟 S40) ’即是將封蓋條 且抵固部22係與肩部平台j l加熱板本體1〇之溝槽11， 導線30於容置空間令，D 相點合，以固定並限制加熱 合處’以i拌頭5G進行⑺及封蓋條20接 塑性流動以形成接人P *見拌銲接，使得外周緣形成 2。二者接合成=4也:使加熱板本體财封蓋條 置空間之緊密及氣密結= 人增加加熱導線30位於容 上述攪拌頭50之加工區二另外’請再參閱第4C圖’ 之肩部平台12及封蓋條2貝，係大於加熱板本體10 積。請再參閱第4D圖，上、才^固部22接合處之端面面 板本體10之溝槽u办处二拌碩5G之直徑係大於加熱 係大於封蓋條“固 ==2’即是攪拌頭5G之直徑， 的兩接合縫之寬度，進行摩;=之溝槽Η，所形成 述兩接缝，可使封罢铬9η〜攪拌干接時’可同時接合前 1〇更緊密結合，且;短以加熱導線3G以及加熱板本體 作時間。 ㈣基板之加熱板結構1(如後述）之製 =二請參閱第2圖、第3圖及第5圖，承上述再進 ^步驟^^鲜接製程接合一導線導引管於加熱板本體 六詈於^ ’糸將此導線導引管40係供加熱導線3◦延伸 即是導線導引管40同樣運用上述授掉頭心 熱板本體Π)接合處進行摩擦攪掉銲接，使其形成塑 呈：周形成？合銲道而使其相互接合’此接合銲道係能 给〜’如第4圖所示’當然接合銲道也能呈直線、曲 線或不規則線。 上述基板之加熱板之接合方法所用之擾拌頭5〇 1321339 係為不留餘孔式或留餘孔式，另外上述加熱板本體iO係呈 矩形、圓形、方形或多邊形，而封蓋條20係能為一體成形， 並能由直線、曲線或不規則線等線段組合而成，又，加熱 板本體10及封蓋條20與導線導引管40之材質係能為異種 金屬材質，例如為鋁材質或銅材質，又或是加熱板本體10 及封蓋條20與導線導引管40之材質係為輕金屬材質，輕 金屬材質係例如為铭合金、鎂合金、鈦合金或比重值恒小 於5 g/cm3之金屬材。 另外，讀再參閱第3圖，本發明更還包含一種基板之 加熱板結構1，係運用如上述基板之加熱板之接合方法製 成。 雖然本發明以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限 定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可做些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係先前技術加熱板不意圖， 第2圖係本發明基板之加熱板之接合方法流程示意圖； 第3圖係本發明基板之加熱板結構接合示意圖； 第4A圖至第4B圖係本發明基板之加熱板結構接合剖面示 意圖， 第4C圖至第4D圖係本發明運用攪拌頭進行接合作業剖面 不意圖，以及 第5圖係本發明加熱板之接合導線導引管圓周線銲道示意 圖。 12 1321339 【主要元件符號說明】 (先前技術） P10 上金屬構件 P20 加熱板本體 P30 加熱導線 (本發明） 步驟S10提供一加熱板本體 步驟S20提供一封蓋條 步驟S30埋設一加熱導線於加熱板本體之穴部 步驟S40進行運用摩擦攪拌銲接製程接合加熱板本體及封 蓋條作業 步驟S50進行運用摩擦攪拌銲接製程接合一導線導引管於 加熱板本體 1 基板之加熱板結構 10 加熱板本體 11 溝槽 12 肩部平台 13 穴部 20 封蓋條 21 套設部 22 抵固部 23 凹部 30 加熱導線 40 導線導引管 50 攪拌頭 13 1321339 A 加工區域面積 14

Claims (1)

1321339 抑年"月抑修正替:¾頁 十、申請專利範圍： ^ 1. 一種基板之加熱板之接合方法，包含以下步驟： 提供一加熱板本體，該加熱板本體凹設一溝槽，且 該溝槽更再延伸呈階梯狀之一肩部平台及一穴部； 提供一封蓋條，該封蓋條係相對該加熱板本體凸設 一套設部，且該套設部更延伸呈階梯狀之一抵固部及一 凹部，該凹部並與該加熱板本體之該穴部構成一容置空 間； 埋設一加熱導線於該加熱板本體之該穴部； 進行運用一攪拌頭於接合處以摩擦攪拌銲接製程接 合該加熱板本體及該封蓋條作業，將該封蓋條之套設部 卡固於該加熱板本體之該溝槽，且該抵固部貼合於該肩 部平台，以固定並限制該加熱導線於該容置空間中，並 於該加熱板本體及該封蓋條接合處進行摩擦攪拌銲接， 使得外周緣形成塑性流動以形成接合銲道，俾使該加熱 板本體及該封蓋條接合成一體，且該攪拌頭之直徑係大 於該封蓋條卡固於該加熱板本體之溝槽所形成的兩接合 縫之寬度；以及 進行運用摩擦攪拌銲接製程接合一導線導引管於該 加熱板本體，且該導線導引管係供該加熱導線延伸容置 於其中。 2. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該攪拌頭可選擇性的設置有至少一餘孔。 3. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該接合銲道係大致呈直線、曲線、圓周線或不 15 1321339 規貝丨j 線。 —」 4. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該加熱板本體係呈矩形、圓形、方形或多邊形。 5. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該封蓋條係為一體成型結構。 6. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該封蓋條係由直線、曲線或不規則線等線段組 合而成。 7. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 φ 法，其中該加熱板本體及該封蓋條與該導線導引管之材 質係為異種金屬材質。 _ 8. 如申請專利範圍第7項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該異種金屬材質係為鋁材質或銅材質。 9. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該加熱板本體及該封蓋條與該導線導引管之材 質係為輕金屬材質。 10. 如申請專利範圍第9項所述之基板之加熱板之接合方 41 法，其中該輕金屬材質係為鋁合金、鎂合金、鈦合金或 比重值恒·小於5 g/cm3之金屬材質。 11. 如申請專利範圍第1項所述之基板之加熱板之接合方 法，其中該攪拌頭之加工區域面積係大於該加熱板本體 之該肩部及該封蓋條之該抵固部接合處之端面面積。 12. —種基板之加熱板結構，係運用如申請專利範圍第1 項用以升溫基材之加熱板之接合方法製成。 16