TWI717069B - 接合體 - Google Patents

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Abstract

提供一種接合體，能夠抑制流路變形，並且將主體部與蓋構件藉由摩擦攪拌銲接來接合。該接合體包括：主體部，係具有形成流路的壁部，該流路用於使促進熱交換的介質流通；以及蓋構件，係覆蓋主體部的流路的形成面，蓋構件具有：覆蓋部，係設置在與主體部相對的一側，並覆蓋主體部的流路形成面；槽部，係設置在與主體部相對的一側，並收納壁部的前端部；以及攪拌接合部，係設置在與設置有覆蓋部及槽部的一側相反的一側，在至少一部分中，對從與相對於主體部的一側相反的一側的表面至槽部的底部為止的深度進行摩擦攪拌而形成，並與壁部的前端接合。

Description

接合體
本發明係關於一種藉由摩擦攪拌銲接來接合的接合體。
以往，已知在製造用於產業、汽車等的半導體的半導體製造裝置或製造液晶顯示器的液晶製造裝置中，用於保持工件的板構件採用具有冷卻功能的熱交換板。熱交換板由金屬或陶瓷複合材料構成，形成有用於使加溫用或冷卻用的介質移動的流路的主體部由蓋構件覆蓋（例如，參照專利文獻1）。在專利文獻1中，藉由將工具從蓋構件側進入，並對到流路附近的區域進行摩擦攪拌，來將主體部與蓋構件接合。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2008-254047號公報。
(發明所欲解決之課題)
然而，由於對到流路附近的區域進行攪拌，所以因攪拌而主體部會軟化，有可能導致流路的變形。
本發明鑑於上述問題而完成，其目的在於，提供一種能夠抑制流路的變形，並且將主體部與蓋構件藉由摩擦攪拌接合來接合的接合體。 （用以解決課題之手段）
為了解決上述問題而實現目的，關於本發明的接合體，係包括：主體部，係具有形成流路的壁部，該流路用於使促進熱交換的介質流通；以及蓋構件，係覆蓋前述主體部的前述流路的形成面，前述蓋構件具有：覆蓋部，係設置在與前述主體部相對的一側，並覆蓋前述主體部的流路形成面；槽部，係設置在與前述主體部相對的一側，並收納前述壁部的前端部；以及攪拌接合部，係設置在與設置有前述覆蓋部及前述槽部的一側相反的一側，在至少一部分中，對從與相對於前述主體部的一側相反的一側的表面至前述槽部的底部為止的深度進行摩擦攪拌而形成，並與前述壁部的前端接合。
此外，關於本發明的接合體，係在上述發明中，在將前述壁部的寬度設為D，將前述蓋構件的厚度設為T1 ，將前述槽部的深度設為T2 時，滿足1>T1 /T2 >3的關係。
此外，關於本發明的接合體，係在上述發明中，前述攪拌接合部形成在前述蓋構件中與前述主體部側相反的一側的整個表面。 （發明之功效）
根據本發明，實現能夠抑制流路的變形，並且將主體部與蓋構件藉由摩擦攪拌接合來接合的效果。
以下，與附圖一起詳細說明用於實施本發明的方式。此外，本發明並非由以下的實施形態所限定。此外，在以下的說明中參照的各附圖，以可以理解本發明的內容的程度，僅概略性的表示形狀、大小及位置關係。也就是說，本發明並不限於在各附圖中例示的形狀、大小及位置關係。
圖1為表示關於本發明的一實施形態之熱交換板的構造的部分剖面圖。圖2為放大圖1所示的區域R的剖面圖。圖1所示的熱交換板1包括：圓盤狀的主體部10、以及覆蓋主體部10的一個表面（在此，係上表面）的蓋構件20。熱交換板1係將主體部10與蓋構件20藉由摩擦攪拌接合來接合而得到的接合體。
主體部10呈圓盤狀，並由鋁或鋁合金構成。在主體部10形成有使促進熱交換的介質流通的流路(例如，圖1所示的流路11至流路13)。在流路間，在主體部10的流路形成面上，設置有比其他的部分突出的壁部(例如，圖2所示的壁部14、壁部15)。流路11至流路13可以連通而形成一個流路，也可以形成至少一部分獨立的流路。此外，介質例如為水等液體或氣體。
蓋構件20呈圓盤狀，並由鋁或鋁合金構成。蓋構件20覆蓋主體部10的流路形成面。主體部10及蓋構件20藉由後述的摩擦攪拌來接合。蓋構件20具有：覆蓋流路的覆蓋部21、以及在摩擦攪拌後固化而成的攪拌接合部22。在覆蓋部21形成有用於收納主體部10的壁部(例如，壁部14、壁部15)的一部分的槽部23。槽部23沿著收納的壁部形成。
在熱交換板1中，使介質從未圖示的介質流入口導入而在流路中流通，並從未圖示的介質排出口排出介質。在熱交換板1中，將從熱源傳遞來的熱量藉由主體部10及蓋構件20散發到外部，或者吸收到從熱源傳遞來的熱量的介質從流路排出。
接著，說明熱交換板1的製作方法。圖3及圖4為說明關於本發明的一實施形態之熱交換板的製造方法的剖面圖。
首先，準備形成有上述的流路(例如，流路11至流路13)及壁部(例如，壁部14、壁部15)的主體部10、以及形成蓋構件20的蓋構件用母材200(參照圖3)。而且，將蓋構件用母材200覆蓋到主體部10。此時，主體部的壁部的前端部收納於形成在蓋構件用母材200的槽部23。
在此，將主體部10中的壁部的寬度(流路間的距離)設定為D、將蓋構件用母材200的厚度設定為T1、將槽部23的深度設定為T2(參照圖3)。壁部的寬度D、蓋構件用母材200的厚度T1、槽部23的深度T2滿足以下的關係。
T2/D>1
1<T1/T2<3
接著，將主體部10與蓋構件用母材200藉由摩擦攪拌進行接合(參照圖4)。在摩擦攪拌中，使用攪拌構件100進行蓋構件用母材200的攪拌處理。攪拌構件100包括在前端且在同軸上具有探針101的肩部102。探針101及肩部102呈圓筒狀，探針101的外徑比肩部102的外徑小。肩部102能夠繞自身的中心軸N100旋轉(箭頭Y1)。若肩部102旋轉，安裝在肩部102的探針101也聯動地旋轉。
此時，攪拌構件100的中心軸N100最好相對於與蓋構件用母材200的表面垂直的軸NP(與厚度方向對應)傾斜角度θ。該角度θ例如為3°，肩部102朝向攪拌構件100的行進方向（圖4所示的粗箭頭）的相反側傾斜。
在蓋構件用母材200中，對從與形成有槽部23的表面相反一側的表面至到達槽部23的底部（例如，圖4所示的虛線）為止的程度的深度，藉由攪拌構件100進行攪拌。例如，藉由攪拌構件100，對從與形成有槽部23的一側相反一側的表面至深度（T1 -T2 ）為止進行攪拌。
在摩擦攪拌中，由於藉由使肩部102旋轉的同時與蓋構件用母材200的表面抵接來發生的摩擦熱，蓋構件用母材200及主體部10的壁部的前端部會軟化，還因肩部102的旋轉力抵接部分周邊會塑性流動並揉合後固化，從而蓋構件用母材200與主體部10接合。由此，形成出具有覆蓋部21及攪拌接合部22的蓋構件20。如此，在本實施形態中，對蓋構件用母材200的與該主體部10接觸的一側相反一側的表面的部分進行摩擦攪拌來與主體部10接合。 藉由採用摩擦攪拌，由於攪拌後的金屬組織會變得細微化，所以與鑄造材料相比，能夠提高硬度。此外，摩擦攪拌的接合後的殘留應力或變形，比熔接時的殘留應力或變形小。
在摩擦攪拌中，使肩部102繞中心軸N100 旋轉（自轉：圖4的箭頭Y1）的同時，對蓋構件用母材200的整個上表面進行攪拌。
此外，藉由上述處理來製作出的接合體(接合體1)，係由於壁部(例如，壁部14、壁部15)的攪拌量極為少量，所以上述的主體部10的壁部的寬度D、蓋構件20(蓋構件用母材200)的厚度T1及槽部23的深度T2，滿足T2/D>1、1<T1/T2<3的關係。
在此，對滿足上述的T2/D>1的關係的情況、以及不滿足該關係的情況下的摩擦攪拌接合，參照圖5至圖7進行說明。圖5至圖7為表示基於摩擦攪拌的接合結果的圖。在圖5至圖7中，(a)分別表示接合體的上表面，(b)分別表示與線A5-A5、線A6-A6、線A7-A7對應的剖面。作為接合體的圖5及圖6，表示滿足T2/D>1的關係的情況下的接合結果。與此相對，圖7表示不滿足T2/D>1的關係的情況下的接合結果。在圖5至圖7中，表示沿著流路進行摩擦攪拌的示例。具體而言，例如，在圖5的(a)中，使攪拌構件按照順時針方向旋轉的同時，向圖中的上方行進而進行了摩擦攪拌。設此時的攪拌構件的行進速度為400mm/min，攪拌構件的轉速為1500rpm(旋轉行程：0.26mm/r)，上述的角度θ為3°。此外，上述各條件能夠根據接合體的材質、尺寸等進行適當的變更。
在圖5至圖7所示的接合中，使用了壁部的寬度D為3.6mm的試片(主體部)。此外，圖5表示使用了槽部23的深度T2為4.0mm的試片(蓋構件用母材)的示例。圖6表示使用了槽部23的深度T2為5.0mm的試片(蓋構件用母材)的示例。圖7表示使用了槽部23的深度T2為3.0mm的試片（蓋構件用母材）的示例。圖5和圖6滿足T2 /D>1的關係，圖7不滿足T2 /D>1的關係。
由圖5及圖6可知，只要滿足T2 /D>1的關係，就能夠結合而流路則不會變形，所以較為理想。與此相對，在圖7中，在區域R100 中產生構件的變形及表面缺陷（缺陷R101 ）。
在上述實施形態中，對作為蓋構件20的表面的、靠近與該主體部10接觸的一側相反一側的表面的部分進行摩擦攪拌接合來進行接合。如此，藉由對遠離主體部10的流路（例如，流路11至流路13）的位置進行摩擦攪拌，能夠抑制流路的變形，並且將主體部與蓋構件藉由摩擦攪拌接合來接合。
此外，在上述實施形態中，說明了對蓋構件用母材200的整個表面進行攪拌，但只要對表面的一部分進行攪拌而將主體部10與蓋構件20接合即可。例如，在蓋構件用母材200中，可以藉由攪拌構件100對與槽部23對應的表面進行攪拌。
如此，本發明可以包括在此未記載的各種實施形態等，在不脫離由申請專利範圍確定出的技術思想的範圍內，能夠進行各種設計變更等。
如上所述，關於本發明的接合體，適合於抑制流路的變形，並且將主體部與蓋構件藉由摩擦攪拌接合來接合。
1:熱交換板 10:主體部 11～13:流路 14、15:壁部 20:蓋構件 21:覆蓋部 22:攪拌接合部 23:槽部 100:攪拌構件 101:探針 102:肩部 200:蓋構件用母材 D:寬度 N100:中心軸 NP:軸 R:區域 R100:區域 R101:缺陷 T1:厚度 T2:深度 Y1:箭頭 θ:傾斜角度
圖1為表示關於本發明的一實施形態之熱交換板的構造的部分剖面圖。 圖2為放大圖1所示的區域R的剖面圖。 圖3為說明關於本發明的一實施形態之熱交換板的製造方法的剖面圖。 圖4為說明關於本發明的一實施形態之熱交換板的製造方法的剖面圖。 圖5為表示基於摩擦攪拌的接合結果的圖。 圖6為表示基於摩擦攪拌的接合結果的圖。 圖7為表示基於摩擦攪拌的接合結果的圖。
10:主體部
11:流路
12:流路
13:流路
14:壁部
15:壁部
20:蓋構件
21:覆蓋部
22:攪拌接合部
23:槽部中文名稱

Claims (3)

  1. 一種接合體，係包括： 主體部，係具有形成流路的壁部，該流路用於使促進熱交換的介質流通；以及 蓋構件，係覆蓋前述主體部的前述流路的形成面， 前述蓋構件具有： 覆蓋部，係設置在與前述主體部相對的一側，並覆蓋前述主體部的流路形成面； 槽部，係設置在與前述主體部相對的一側，並收納前述壁部的前端部；以及 攪拌接合部，係設置在與設置有前述覆蓋部及前述槽部的一側相反的一側，在至少一部分中，對從與相對於前述主體部的一側相反的一側的表面至前述槽部的底部為止的深度進行摩擦攪拌而形成，並與前述壁部的前端接合。
  2. 如請求項1所記載之接合體，其中， 在將前述壁部的寬度設為D，將前述蓋構件的厚度設為T1 ，將前述槽部的深度設為T2 時，滿足1>T1 /T2 >3的關係。
  3. 如請求項1或2所記載之接合體，其中， 前述攪拌接合部形成在前述蓋構件中與前述主體部側相反的一側的整個表面。
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