TWI322735B - - Google Patents

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1322735 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種具内兹^、A t 職1式冷卻流道把材背板之製 造方法，且特別是有關於一種u酿μ ^ 裡λ摩擦攪拌銲接進行盍板與 背板本體的密封接合方法。 【先前技術】 目前TFT-LCD產業應用之取 , 之靶材背板，多數採用具良好 熱傳導特性之無氧銅材質製诰，卜长 . “、、氧鋼材質的高熱傳導特 性相對使其不易被銲接，故目 則成熟之接合方法主要為電 子束銲接和真空硬銲方法，雨, 啊考之共通點為需在真空環境 下進行，工件尺寸須受真空腔體办 一 ，^… 隨二間限制、設備建置成本 咼、生產製造成本高。 電子束銲接方法雖可提供奋& ”.、’、氣銅材質良好媒遂品質， 但銲接過程巾銲道溫度物m ㈣^ -Γ ^ ^ -¾. AA ri ^ ^ · 〃 上，銲道的凝固縮收造成 工件嚴重的變形，需再經整 mm ^ 1 v万可加工成最終尺十，故需 預留適當鲜後加工尺寸來確保 道蓋板肉厚不均問題;真空2=須尺寸’存在流 點低於基材之填料來接合卫件=為爐内加熱’採用溶 U'&Wi; , T ^ ^ 雖j工件接合界面未達基 材U小’卫件變形問題較小Μθ亦存在針孔 缺陷問題，密封品質不容易確保。 ’、. 如第1圖所示，摩擦攪抹 ⑽）在年所發明，利用二接衣程是英國銲接研究所 肩部U之攪拌工具，在轉特殊設計具有插銷部10和 轉動狀恶下，其插銷部插入兩待接 5 1322735 合件的級合界面12，利用攪拌工具之插銷和肩部與工件摩 擦產生之熱能使工件局部被加熱呈塑性狀態’攪拌工具沿 組合界面移動來完成接合工作。此製程之加工過程材料受 熱未達其熔點，為一固態接合方法，具有低變形特性，特 別適合銘合金材質應用。應用於高烙點材料’如銅合金、 欽合金、鋼等理論上可行，問題點主要在攪拌工具材質無 法承受工作溫度，使用壽命未能符合商業化應用需求。

中華民國專利TW 00506874、TW 00530147等曾揭露應 用摩擦授拌輝接方法於冷卻板的製造，其中TW 00506874 專利應用於銅背板，揭露之接頭設計如第2圖、第3圖及 第4圖所示，包括一蓋板1〇寬度匹配一本體丨丨之溝槽I。 之對接形式、一蓋板12匹配本體丨3數個溝槽131的疊接 形式、以及銲道16位置高於蓋板14與本體15之工件表面 Π的對接形式等，以無插鎖部之王具摩擦攪拌來作蓋板預 固定’再以摩擦攪拌方式完錢合銲道的&，㈣利已 披露摩擦搜拌銲接取代電子束銲接於銅背板的可行性，以 ^接缺陷、變形控制的優越性，惟其蓋板與背板本體仍 品有治具翻定方可使銲接品f穩定，使加1程更順暢。 TW 0053G147專利則是應用賴銲 在 金材質冷卻板的組合銲接，其冷卻板為兩b合來構成^ 部液通道’以疊接方式結合成—體及隔離通道。由於，冷 2的熱傳導特性為採用材質重要的考量點，銅合金，尤 ”疋無痛4市場主流’該專利亦未見於商業化把材背板 6 1322735 產品應用。 另一被坡露之專利提案，TW 200617194則雷同TW 00506874專利’其接頭設計為對接形式，用摩擦授拌鋒接 來完成蓋板與本體接縫的組合銲接，其蓋板預固定方式及 攪拌工具壽命問題也未見突破，基本上是被 TW 00506874 專利所涵蓋。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的在於提供—種具内藏式冷卻 •流道靶材背板，蓋板與背板本體具互嵌式接口設計，以利 摩擦擾拌鲜接製程施工’獲得完全密合之背板。 本發明之另一目的在於提供一種具内藏式流道靶材背 板之製造方法，應用摩擦攪拌銲接製程進行蓋板與背板本 體的密封接合，並利用機械扣合方式將蓋板固定於背板本 體’達成完全無銲接缺陷之銲道製造。 為達上述目的，本發明所提出之技術手段係在於提供 Φ 一種具内藏式冷卻流道粗材背板，包含：一本體表面形成 至少一階梯凹槽，階梯凹槽由一第一溝槽及一第二溝槽構 成，且在第一溝槽形成一本體嵌合結構；一形狀相同於第 一溝槽之蓋板，蓋板組設於階梯凹槽之第一溝槽内，並使 第二溝槽形成内藏式冷卻流道，蓋板設有一蓋板嵌合結構 卡合於本體之嵌合結構，蓋板與本體藉由摩擦攪拌使彼此 接合。 上述之本發明，其本體嵌合結構係為一凸緣，而蓋板 7 1322735 嵌合結構係為對應於凸緣之一嵌槽。 上述之本發明，其本體嵌合結構係為一嵌槽，而蓋板 嵌合結構係為對應於嵌槽之一凸緣。 上述之本發明，其本體與蓋板材質可為銅、銅合金、 銘或铭合金。 為解決上述問題，本發明所提出之技術手段係在於提 供具内藏式流道靶材背板之製造方法，包括如下步驟：提 供一形成至少一階梯凹槽之本體，階梯凹槽乃由一第一溝 • 槽及一第二溝槽所組成，且在第一溝槽具有一本體嵌合結 構；提供匹配第一溝槽形狀之一蓋板，且蓋板開設有一蓋 板嵌合結構對應於本體嵌合結構；將蓋板組合於本體階梯 凹槽之第一溝槽内，並使蓋板嵌合結構與本體嵌合結構互 相嵌合，第二溝槽形成一内藏式流道，蓋板外圍與本體間 形成一組合接縫，並以機械扣合方式固定蓋板與本體；摩 擦攪拌銲接蓋板與本體之組合接縫予以密封銲接；加工至 Φ 最終尺寸，使第二溝槽形成具内藏式中空通道之板狀結構 物。 上述之本發明，其機械扣合方式係為螺絲鎖合、利用 外力造成蓋板與本體材料變形或利用外力將填充材料擠壓 進入組合接縫間所形成。 上述之本發明，其機械扣合方式係為螺絲鎖合，螺絲 係佈植於組合接縫及内藏式流道四周。 上述之本發明，其本體與蓋板材質為銅、銅合金、鋁 8 1322735 或銘合金。 運用本發明所獲得的功效係在於：1.本發明採取機械 扣合方式作蓋板與本體之預固定，無需額外夾治具來壓持 蓋板，銲接施工時攪拌工具運動無障礙。2.本發明利用機 械扣合方式作固定，蓋板與本體之組配品質穩定、確實， 不需要夾治具。3.本發明以摩擦攪拌銲接方法進行無氧銅 材質之接合，容易達成銲道無缺陷品質要求、密封效果佳， 且工件變形量低，減少銲後整形需求。4.本發明無需額外 • 昂貴設備，利用現有機械加工設備即可完成背板之銲接組 合需求。 【實施方式】 茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。 請參照第5A圖、第5B圖所示。本發明之具内藏式冷 卻流道靶材背板，包含：一本體20表面形成至少一階梯凹 槽21，階梯凹槽21内形成有一第一溝槽211及一第二溝 φ 槽212，且在第一溝槽211形成一本體嵌合結構2111 ; — 蓋板30，其形狀相同於第一溝槽211的外形，蓋板30組 設於階梯凹槽21之第一溝槽211内，使第二溝槽212自然 地形成一内藏式冷卻流道213，蓋板3 0設有一蓋板板合結 構31，此蓋板嵌合結構31卡合於本體嵌合結構2111，蓋 板30與本體20藉由摩擦攪拌工法，組合其接缝使彼此形 成無縫接合狀態。上述本體20與蓋板30材質可為銅、銅 合金、紹或铭合金。 9 1322735 請參照第5A圖、5B圖及第6圖所示，本發明之具内 藏式流道靶材背板之製造方法包括下列步驟：提供一本體 20，本體20表面形成至少一階梯凹槽21，階梯凹槽21係 由一第一溝槽211及一第二溝槽212組成，且在第一溝槽 211具有一本體嵌合結構2111 ;提供匹配第一溝槽211形 狀之一蓋板30，且蓋板30開設有一蓋板嵌合結構31對應 於本體嵌合結構2111 ;將蓋板30組合於本體20之階梯凹 槽21之第一溝槽211内，並使蓋板嵌合結構31與本體嵌 • 合結構2111互相嵌合，第二溝槽212形成一内藏式冷卻流 道213，蓋板30外圍與本體20間形成一組合接縫，並以 機械扣合方式固定蓋板30與本體20 ;利用摩擦攪拌銲接 工法，以攪拌工具40將蓋板30與本體20之組合接缝予以 密封銲接；加工至最終尺寸，使第二溝槽212形成具内藏 式中空通道之板狀結構物。 上述本專利背板之固定方案，係將本體20鎖合固定於 φ 一基板（圖中未示），此基板兼具散熱與固定之功能，用以 抑制本體20(即背板）變形。蓋板30與本體20之組合固定， 其一如第5圖及第7圖所示，蓋板30形狀匹配流道路徑， _ 採用蓋板嵌合結構31與本體嵌合結構2111之凹凸匹配組 合，提供蓋板30受力側向移位之阻擋；採用螺絲50鎖合 或其它機械方式扣合，如斜銷、斜鍵，提供蓋板30受力正 向變形或位移之阻擋，使得蓋板30在銲接過程中可以穩固 地被固定。在其他應用上，亦可於蓋板30組合於本體20 ，’以機械方式施力於蓋板30、本體20或此二者，造成 :板30與本體2〇變形而固定。此外亦可於蓋板洲組合 於本體20後’將填充材料，如與本體2〇或蓋板3〇相同材 質之薄片，擠壓進入該組合接縫間而將蓋板3〇固定於本體 20。此種蓋板30與本體20之預固定為機械方式，利用現 $機械加工技術即可在摩擦攪拌銲接施工前可靠、穩定地 70成，施工工作單純化，更有利於工作效率的提升，及避 免蓋板30與本體20因不良的固定組合品質造成.銲接缺陷。 從我們的試驗經驗，若蓋板30未加以固定，受側向力 將使組合間隙加大、翹曲變形凸出之材質將被攪拌工具4〇 鏟除，都將造成輝道缺陷的發生。在本實施例中，該流道 路徑形狀係為U型流道，其施工銲接路徑可以如第6圖所 示安排，將終點孔洞設計在將被切除的部位或導板上；若 採用可伸縮頭攪拌工具模組，銲接終點不留餘孔，實際施 工銲接路徑則可作封閉路徑設計。實際背板產品可能由一 或數個獨立流道所構成’流道路徑亦可為其他形狀，如I 形、S形（未圖式）等。 另外，蓋板30與本體20之組合方式可設計為一蓋板 30涵蓋多個獨立流道，於蓋板30四週與本體2〇之接縫、 以及獨立水道的四週佈植螺絲50將蓋板3〇與本體2〇作良 好、穩固之組合，再以摩擦授拌銲接製程，利用攪拌工具 40沿螺絲佈植路逕進行唛接組合，將螺絲5〇上半截熔入 銲道之中，形成盍板3〇四週、獨立水道週邊完全封銲的狀 1322735 態，如第7圖之示意。 經實際試驗已驗證上述螺絲固定方案可獲得完全無銲 接缺陷之銲道品質。而採用鎢材料所製作之攪拌工具，亦 驗證為一可採用之工具。 本專利之蓋板與本體之組合固定方案，無需治具作蓋 板與本體間的固定，不會發生壓持治具阻擋摩擦攪拌工具 運動路徑之情形，且蓋板各方向皆受到拘束，機械方式固 定在銲接施工前可靠、·穩定地被完成，使蓋板與本體組合 • 接縫之摩擦攪拌銲接施工可單純、穩定地來完成，是一可 落實應用至具内藏式冷卻流道結構產品的製造方法。 綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的 技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本 發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相 符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本 發明專利範圍所涵蓋。 • 【圖式簡單說明】 第1圖繪示摩擦攪拌之攪拌工具及加工工件之立體示意 圖， 第2圖至第4圖繪示先前技術之蓋板與本體接口型式； 第5A圖繪示本發明具内藏式冷卻流道靶材背板之蓋板與 本體之分解示意圖； 第5B圖繪示本發明具内藏式冷卻流道靶材背板之蓋板與 本體以螺絲機械固定實施例之剖視圖； 12 1322735 第6圖繪示本發明具内藏式冷卻流道靶材背板之製造方法 實施例之U型流道銲接示意圖；以及 第7圖繪示本發明具内藏式冷卻流道靶材背板之一蓋板涵 蓋複數個獨立的流道實施例之示意圖。

【主要元件符號說明】 [先前技術部分] 10, 12, 14 蓋板 11，13, 15 本體 111， 131 溝槽 16 銲道 17 工件表面 [本發明部分] 20 本體 21 階梯凹槽 211 第一溝槽 2111 本體嵌合結構 212 第二溝槽 213 内藏式冷卻流道 30 蓋板 31 蓋板嵌合結構 40 攪拌工具 50 螺絲 13

Claims (1)

1322735 十、申請專利範圍： 1. 一種具内藏式冷卻流道靶材背板，包含： 一本體，該本體表面形成至少一階梯凹槽，該階梯 凹槽係由一第一溝槽及一第二溝槽所組成，且該第一溝 槽上具有一本體嵌合結構；以及 一蓋板，其形狀相同於該第一溝槽，該蓋板組設於 該階梯凹槽之該第一溝槽内，並與該第二溝槽形成内藏 式冷卻流道，該蓋板設有一蓋板嵌合結構且卡合於該本 體嵌合結構，該蓋板與該本體藉由摩擦攪拌該組合接縫 使彼此接合。 2. 如申請專利範圍第1項所述之具内藏式冷卻流道靶材背 板，其中該本體嵌合結構係為一凸緣，而該蓋板嵌合結 構係為對應於該凸緣之一嵌槽。 3. 如申請專利範圍第1項所述之具内藏式冷卻流道靶材背 板，其中該本體之嵌合結構係為一嵌槽，而該蓋板之該 對應嵌合結構係為一凸緣。 4. 如申請專利範圍第1項所述之具内藏式冷卻流道靶材背 板，其中該本體及該蓋板材質為銅基材質或鋁基材質。 5. —種具内藏式流道靶材背板之製造方法，包括如下步 驟： 提供一本體，該本體表面形成至少一階梯凹槽，該 階梯凹槽係由一第一溝槽及一第二溝槽組成，且該第一 溝槽具有一本體嵌合結構； 1322735 提供匹配該第一溝槽形狀之一蓋板，且該蓋板開設 有一蓋板嵌合結構對應於該本體嵌合結構； 將該蓋板組合於該本體之該階梯凹槽之該第一溝槽 内，並使該蓋板嵌合結構與該本體嵌合結構互相嵌合， 該第二溝槽形成一内藏式流道，該蓋板外圍與本體間形 成一組合接縫，並以一機械扣合方式固定該蓋板與該本 體； 摩擦攪拌銲接該蓋板與該本體之該組合接縫予以密 封；以及 加工至最終尺寸，形成具内藏式中空通道之板狀結 構物。 6. 如申請專利範圍第5項所述之具内藏式流道靶材背板之 製造方法，其中該機械扣合方式係為螺絲鎖合。 7. 如申請專利範圍第6項所述之具内藏式流道靶材背板之 製造方法，其中該螺絲係佈植於該組合接缝及該内藏式 流道四周。 8. 如申請專利範圍第5項所述之具内藏式流道靶材背板之 製造方法，其中該機械扣合方式係利用外力造成該蓋板 與該本體材料變形所形成。 9. 如申請專利範圍第5項所述之具内藏式流道靶材背板之 製造方法，其中該機械扣合方式係利用外力將填充材料 擠壓進入該組合接縫間所形成。 10. 如申請專利範圍第5項所述之具内藏式流道靶材背板 15 1322735 之製造方法，其中該本體及蓋板材質為銅基材質或鋁基 材質。

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