将金属构件和树脂构件彼此接合的方法、冷却器的制造方法及冷却器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将金属构件和树脂构件彼此接合的方法、冷却器的制造方法和冷却器。
【背景技术】
[0002]近年来已开发出各种类型的工业产品，其中将具有优异的导热性、导电性、延展性等的金属构件与轻质且价廉的树脂构件彼此接合。不用说，在此类工业产品中，金属构件和树脂构件之间的由不同材料制成的接合部的可靠性成为一个问题。
[0003]日本专利申请公开号2010-173274(JP2010-173274 A)中公开了一种接合方法，其中，为了使金属构件与树脂构件刚性地彼此粘附，向金属构件的表面上施加极性官能团，并且使含有粘合性官能团的粘合性改性剂与构成树脂构件的树脂组合，所述粘合性官能团与上面提到的极性官能团相互作用。
[0004]本发明人已发现以下问题。在JP2010-173274 A中公开的接合方法中，为了促进施加到金属构件的表面上的极性官能团与树脂中所含的粘合性官能团之间的反应，有必要在将金属构件和树脂构件加热至树脂熔融温度或更高后使金属构件与树脂构件彼此接触给定的时间段。因此，当在接合的同时保持金属构件和树脂构件彼此压制时，存在从接合部突出的树脂(或溢料)增多的问题。同时，如果为了抑制接合部中溢料的产生而不使金属构件和树脂构件彼此压制，则存在接合部中树脂构件内残留因树脂的熔化而产生的气泡的问题，从而导致强度下降。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种将金属构件和树脂构件彼此接合的方法，通过所述方法，接合部中溢料的产生得以抑制并且因气泡所致的强度下降得以抑制。
[0006]根据本发明的一个方面的将金属构件和树脂构件彼此接合的方法包括以下构成。向金属构件的表面上施加极性官能团。树脂构件含有粘合性官能团。粘合性官能团与极性官能团彼此吸引。所述方法包括:在使用第一载荷使金属构件和树脂构件彼此压靠的同时，加热金属构件与树脂构件之间的接合部;在使用小于第一载荷的第二载荷使金属构件和树脂构件彼此压靠的同时，将接合部的温度保持在高于构成树脂构件的树脂的熔融温度的第一温度下；和在使用大于第二载荷的第三载荷使金属构件和树脂构件彼此压靠的同时，冷却接合部至低于所述熔融温度的第二温度。采用此结构，既可以抑制接合部中溢料的产生，又可以抑制因气泡所致的强度下降。
[0007]第一温度可低于树脂的分解温度。因此可以抑制因树脂的热分解所致的劣化。此夕卜，当将接合部的温度保持在第一温度下时，压制部的位置可被固定。压制部为金属构件和树脂构件彼此压靠的部分。第三载荷可小于第一载荷。因此可以愈加抑制溢料的产生。可将接合部的温度在第一温度下保持30秒或更长时间。因此，施加到金属构件的极性官能团与树脂构件中所含的粘合性官能团之间的化学反应得以促进。
[0008]极性官能团可为羧基基团和氨基基团中的至少任一者，以及粘合性官能团可为环氧基团。金属构件的主要组分可为铝，树脂构件的主要组分可为聚苯硫醚。
[0009]根据本发明的一个方面的冷却器的制造方法包括以下构成。所述冷却器包括金属板和框架体。所述金属板在金属板的一侧上的主表面上具有冷却翅片。框架体容纳冷却翅片并在框架体内部一体地具有冷却剂流道。框架体由树脂制成。所述制造方法包括:向所述主表面上施加极性官能团，其中所述极性官能团与框架体中所含的粘合性官能团彼此吸弓I;在使用第一载荷使金属板和框架体彼此压靠的同时，加热金属板和框架体之间的接合部;在使用小于第一载荷的第二载荷使金属板和框架体彼此压靠的同时，将接合部的温度保持在高于构成框架体的树脂的熔融温度的第一温度下;和在使用大于第二载荷的第三载荷使金属板和框架体彼此压靠的同时，冷却接合部至低于所述熔融温度的第二温度。采用此结构，既可以抑制接合部中溢料的产生，又可以抑制因气泡所致的强度下降。
[0010]第一温度可低于树脂的分解温度。因此可以抑制因树脂的热分解所致的劣化。此夕卜，当将接合部的温度保持在第一温度下时，压制部的位置可被固定。压制部为金属构件和树脂构件彼此压靠的部分。第三载荷可小于第一载荷。因此可以愈加抑制溢料的产生。可将接合部的温度在第一温度下保持30秒或更长时间。因此，施加到金属构件的极性官能团与树脂构件中所含的粘合性官能团之间的化学反应得以促进。
[0011]根据本发明的一个方面的冷却器具有以下构成。所述冷却器包括金属板和框架体。金属板包括在所述金属板的一侧上的主表面上的冷却翅片。框架体容纳冷却翅片并且在框架体内部一体地具有冷却剂流道。框架体由树脂制成。金属板在主表面上包含极性官能团。框架体包含粘合性官能团。粘合性官能团与极性官能团彼此吸引。在将金属板和框架体彼此接合时，在使用第一载荷使金属板和框架体彼此压靠的同时加热所述金属板和所述框架体之间的接合部。然后，在使用小于第一载荷的第二载荷使金属板和框架体彼此压靠的同时使接合部的温度保持在高于构成框架体的树脂的熔融温度的第一温度下。在使用大于所述第二载荷的第三载荷使金属板和框架体彼此压靠的同时冷却接合部至低于所述熔融温度的第二温度。采用此结构，既可以抑制接合部中溢料的产生，又可以抑制因气泡所致的强度下降。
【附图说明】
[0012]本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，并且其中:
[0013]图1为示出了根据本发明的一个实施方案的接合装置的示意性剖视图；
[0014]图2为示出接合部的温度和下沉量的时间变化的图；
[0015]图3为在其中使接合部的温度保持在高于树脂熔融温度但低于树脂分解温度的状态下接合部的示意性剖视图；
[0016]图4为通过根据本发明的实施方案的方法制成的接合部的示意性剖视图；
[0017]图5为通过根据本发明的实施方案的方法制成的接合部的显微组织的照片；
[0018]图6为通过根据第一对比例的方法制成的接合部的显微组织的照片；
[0019]图7为通过根据本发明的实施方案的方法制成的接合部的宏观照片；
[0020]图8为通过根据第二对比例2的方法制成的接合部的宏观照片；
[0021 ]图9为用于检漏试验的试验件的透视图；
[0022]图10为用于检漏试验的试验机的剖视图；
[0023]图11为示出对接合部进行的氦气检漏试验的结果的图；
[0024]图12为通过采用根据本发明的实施方案的方法制造的冷却器的透视图；
[0025]图13为通过采用根据本发明的实施方案的方法制造的冷却器的顶视图；
[0026]图14为沿图13中的线XIV-XIV截取的剖视图；和
[0027]图15为沿图13中的线XV-XV截取的剖视图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图详细说明应用本发明的一个具体实施方案。然而，这不应理解为本发明局限于下面的实施方案。为了使说明清晰，下面的描述和附图根据需要进行了简化。
[0029]首先，结合图1说明根据所述实施方案的接合装置。图1为示出了根据所述实施方案的接合装置的示意性剖视图。根据所述实施方案的接合装置为用于将金属构件I与树脂构件2接合的接合装置。
[0030]如图1中所示，根据所述实施方案的接合装置包括冷却面板101，绝缘板12a、102b，加热器103，电极104a、104b，压力板105和热电偶106。自然，为方便起见，使用图1中示出的右手xyz坐标系来解释位置关系。在图1中，xy平面构成水平面，Z-轴正方向代表竖直向上方向。
[0031 ]冷却面板101为在其上布置加热器103的面板。冷却面板101还具有在使加热器103的通电停止时冷却加热器103的功能。冷却面板101内部形成有冷却水通道(未示出)，并且冷却面板101由具有优异导热性的金属如铜和铜合金制成。优选冷却面板101布置在水平面(xy平面)上。还优选其上布置有加热器103的冷却面板101的上表面为水平面(xy平面)。
[0032]绝缘板102a为用于使加热器103和金属冷却面板101彼此绝缘的片材。因此，绝缘板102a插入在加热器103和冷却面板101之间。在图1中示出的实例中，绝缘板102a设置在加热器103的整个下表面上。绝缘板102a可被固定到加热器103的下表面。由绝缘板102a防止加热器103中为加热而流动的电流流入冷却面板101中，从而提高加热器103的加热效率。
[0033]绝缘板102b为用于使加热器103和金属构件I彼此绝缘的片材。因此，绝缘板102b插入在加热器103和金属构件I之间。在图1中示出的实例中，绝缘板102a设置在加热