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WO2017099293A1 - 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트 - Google Patents

전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트 Download PDF

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WO2017099293A1
WO2017099293A1 PCT/KR2016/001518 KR2016001518W WO2017099293A1 WO 2017099293 A1 WO2017099293 A1 WO 2017099293A1 KR 2016001518 W KR2016001518 W KR 2016001518W WO 2017099293 A1 WO2017099293 A1 WO 2017099293A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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jig
plate
disposed
main body
upper plate
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001518
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박용석
성영록
이석주
Original Assignee
희성정밀(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority claimed from KR1020150179810A external-priority patent/KR101812989B1/ko
Application filed by 희성정밀(주) filed Critical 희성정밀(주)
Priority to US16/060,933 priority Critical patent/US11024899B2/en
Priority to CN201680003321.4A priority patent/CN107073638B/zh
Priority to EP16873159.4A priority patent/EP3388185A4/en
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a cooling plate for an electric vehicle battery stack and a cooling plate manufactured by the same.
  • the flux is first applied to remove moisture, and the brazing plate is bonded to the upper plate and the lower plate.
  • the moisture remaining in the flux is removed so that the flux is tightly coated on the upper and lower plates while the upper and lower plates are more firmly bonded.
  • electric vehicles are driven by electricity, and are classified into pure electric vehicles and hybrid electric vehicles. Pure electric vehicles use only fossil fuels and run on batteries, while hybrid electric vehicles use both fossil fuels and batteries.
  • Such electric vehicles include a high voltage battery stack consisting of a plurality of batteries.
  • the battery stack will generate significant heat during charging and discharging.
  • the cooling plate 10 as shown in FIG. 1 is conventionally used.
  • the cooling plate 10 is installed on the bottom surface of the battery stack B and is fixed to the battery stack B by the fixing unit 20.
  • the cooling plate 10 includes an upper plate (U) and a lower plate (D) as shown in FIG.
  • spacers 12 protruding in opposite directions are formed on the bottom surface of the upper plate U and the upper plate D, respectively, and the upper plate U and the lower plate D secured by the spacers 12 are formed.
  • the flow path 11 is formed through the space between them.
  • Cooling water (not shown) flows through the flow path 11 to absorb heat generated from the battery stack B.
  • the port fixing hole (U3) is formed in the upper plate (U), the entry and exit port (P) is inserted and mounted, the cooling water flows in and out through the entry and exit port (P).
  • the upper plate (U) may use an aluminum material, for example, AL3003, the clad material (C1) is laminated on the lower plate (D) direction of the upper plate (U), that is, the lower side in the drawing in FIG.
  • the clad material C1 AL4045, which is a kind of aluminum, may be used.
  • the clad material C1 is laminated on the upper surface of the lower plate D.
  • the upper plate U and the lower plate D to which the clad material C1 is attached are first subjected to plastic working.
  • the upper plate (U) is a plastic working so that the port insertion hole (U3) is formed and the spacer 12 is formed.
  • the lower plate (D) is also subjected to plastic working so that the spacer 12 or the like is formed.
  • the plastic upper plate (U) and the lower plate (D) is coated with a paste on the clad material (C1) after washing, and then the clad material (C1) coated with the paste of the upper plate (U) and the lower plate (D) is Combined to face each other.
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) after combining the entry and exit port (P) can also be installed on the upper plate (U), the entry and exit port (P) is installed on the upper plate (U) and then the upper plate It is also possible to combine (U) and the lower plate (D).
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) is bonded and washed after it is examined whether it can withstand a certain pressure and finally the acid treatment is performed.
  • the flux applied to the clad material (C1) remains in a powder state without contacting due to the fact that moisture remains in the paste, so that the upper plate and the lower plate are incompletely bonded. There was a problem.
  • the heating temperature of the upper plate (U) and the lower plate (D) for blazing is about 620 degrees Celsius, which is higher than the recrystallization temperature of aluminum, which causes softening of the material of the upper plate (U) and the lower plate (D), thereby lowering the strength.
  • the shape is distorted.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, the pre-heating the upper and lower plates in advance, and then the flux is applied to remove the moisture first, and all the moisture remaining in the flux by heating during brazing bonding the upper and lower plates It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a cooling plate for a battery stack for an electric vehicle and a cooling plate manufactured thereby, by removing and allowing the flux to be closely coated on the upper and lower plates, thereby allowing the upper and lower plates to be more firmly bonded. .
  • the upper and lower plates can be joined by solders that can be used at low temperatures to prevent strength degradation and shape distortions, thereby eliminating the inspection process, and eliminating the use of conventional fluxes and eliminating the cleaning process and acid treatment process. It is an object of the present invention to provide a cooling plate manufacturing method of an electric vehicle battery stack and a cooling plate manufactured thereby, which can reduce the manufacturing cost.
  • the present invention is a plastic working step of plastic working the upper plate and the lower plate of the clad material constituting the cooling plate, respectively,
  • It provides a cooling plate manufacturing method for an electric vehicle battery stack comprising a brazing step of heating the upper plate and the lower plate in contact with the upper plate and the lower plate.
  • the preheating step is characterized in that for heating the upper plate and the lower plate to 180 °C ⁇ 200 °C, respectively.
  • the brazing step is characterized in that for heating the upper plate and the lower plate at 590 °C ⁇ 640 °C.
  • the flux-coated upper plate is disposed so that the clad material of the lower plate abuts, and then the upper and lower fasteners are disposed on the upper surface and the lower surface of the lower plate, respectively, and the upper and lower fixture upper surfaces
  • Stacking the jig to each of the stacking step, and the entry and exit port installation step of installing the entry and exit port in the port insertion hole of the top plate is characterized in that it performs.
  • the entrance and exit port installation step of installing the entry and exit port in the port insertion hole of the upper plate, and after assembling the flux-coated upper plate and the lower plate and the upper fixture on the upper and lower surfaces of the assembled lower plate and Positioning the lower fixtures, respectively, characterized in that the laminating step of laminating the jig on the upper surface of the upper fixture and the lower fixture, respectively.
  • the entry and exit port installation step when the entry and exit port installation step, it is characterized in that the cladding ring of clad material is installed in a portion in contact with the entry and exit port and the top plate.
  • the jig may include an upper jig disposed above the upper fixing part, a lower jig disposed on a lower surface of the lower fixing part, and a fixing part fixing the upper jig and the lower jig, wherein the upper jig has a ⁇ shape.
  • An upper jig main body having a cross section, a first insertion groove formed in an upper surface of a longitudinal end of the upper jig main body and recessed in the longitudinal direction of the upper jig main body, and grooved on one side in the width direction of the upper main body, And a second insertion groove formed in a direction orthogonal to the insertion groove, wherein the lower jig includes a lower jig main body having a U-shaped cross section, and the fixing parts are fixed to both side inner bottom surfaces of the lower jig main body, respectively.
  • the laminated stage includes a base and a screw portion respectively installed on the base and a locking portion screwed to the screw portion, respectively
  • the lower jig is disposed on the lowermost layer
  • the lower fixture is disposed on the lower jig
  • the upper plate and the lower plate on which the clad material is in contact with each other are disposed on the lower fixture
  • the upper fixture is disposed on the upper plate.
  • the upper jig is disposed in the same direction as the lower jig, but the upper jig is moved in the longitudinal direction so that the first insertion groove is inserted into the screw portion, and the upper jig is rotated based on the screw portion to the second insertion groove. After the other screw portion is inserted, it is characterized in that the upper jig and the lower jig is fixed to each other by the locking portion.
  • the jig includes an upper jig disposed above the upper fixing part, a lower jig disposed on a lower surface of the lower fixing part, and a fixing part fixing the upper jig and the lower jig, wherein the upper jig is perpendicular to each other. And a first upper jig and a second upper jig disposed up and down in a direction to be coupled to each other, and a coupling groove is formed in each of the intersections of the first upper jig and the second upper jig, and the lower jig is perpendicular to each other. And a first lower jig and a second lower jig disposed up and down in a direction, and coupling grooves are formed in recessed portions at the intersections of the first lower jig and the second lower jig.
  • the first upper jig may include a first upper jig main body having a U-shaped cross section, a portion of an upper surface of the first upper jig main body, and a portion of both sides adjacent to the upper surface of the first upper jig main body, which may be open to both sides. And a first upper coupling groove having a shape that is opened to a predetermined height from an upper portion, wherein the second upper jig includes a second upper jig main body having a U-shaped cross section and a second portion partially opened in a height direction from a bottom of both sides thereof.
  • first lower jig includes a first lower jig main body having a U-shaped cross section, and a first lower coupling groove partially open in a height direction from an upper end of both sides of the first lower jig main body;
  • the second lower jig may include a second lower jig main body having a U-shaped cross section, and portions of both side surfaces adjacent to the bottom surface and the bottom surface of the second lower jig main body.
  • the opening portion on the side surface includes a second lower coupling groove in which a portion in a height direction is opened from a bottom surface, and the first lower jig is disposed in a predetermined direction, and then the second lower jig is perpendicular to the second lower jig.
  • the second lower coupling groove is disposed on the first lower coupling groove
  • the lower fixture is disposed on the lower jig
  • the upper plate and the lower plate on which the clad material is in contact with each other are disposed on the lower fixture.
  • the first upper jig is arranged on the top plate in the same direction as the second lower jig, and then the second upper jig is disposed thereon, and the second upper coupling groove is arranged to be coupled to the first upper coupling groove. do.
  • an opening is formed in a portion of the upper surface of both sides of the second upper jig, and a fixing part is installed in the first lower jig, and the fixing part is fixed to both inner bottom surfaces of both sides of the second lower jig, respectively.
  • a sliding member installed on the base and a screw unit respectively screwed to the screw unit, and a sliding member movably installed on the second upper jig, wherein the screw unit and the locking unit penetrate through the opening of the second upper jig.
  • the sliding member has an open slit formed at a predetermined length in the center direction at both side ends of the second upper jig to be inserted into the screw part, and the second upper jig is fixed when the upper jig and the lower jig are fixed.
  • the sliding member installed in the cover is positioned to cover the opening, and then the locking portion exposed through the opening and the opening slit.
  • the test device for the leak test step is the press unit and the bottom of the press unit is installed to be lowered It is installed on the bonded upper plate and the lower plate includes a base portion is installed, one side of the press portion is provided with a fluid injection unit for injecting fluid between the bonded upper plate and the lower plate, on the base portion in the direction of the press portion
  • a guide unit is installed to be inserted into the coupling groove of the press unit.
  • the guide unit is installed at one side of the guide unit.
  • the present invention also provides a cooling plate of a battery stack for an electric vehicle which is manufactured by the above-described manufacturing method.
  • the upper plate and the lower plate can be joined by a solder usable at low temperature to prevent the decrease in strength and shape distortion, and the washing process and the acid treatment step can be omitted without using a conventional flux. It also has the effect of saving.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a battery stack for a general electric vehicle and a cooling plate mounted on the battery stack.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a conventional cooling plate
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a manufacturing method of a conventional cooling plate
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cooling plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating a fixture and a jig stacked as a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a combined perspective view and an exploded perspective view showing both a state in which the fastener and the jig is coupled and separated as a manufacturing method of the cooling plate according to an embodiment of the present invention, the upper and lower plates and the upper and lower fixtures are omitted.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating another coupling relationship between a fixture and a jig as a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention, and the upper and lower plates and the upper and lower fixtures are schematically illustrated.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a state in which a sliding member covers an opening of a second upper jig as a method of manufacturing a cooling plate according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating a state in which a sliding member moves to expose an opening of a second upper jig as a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating an apparatus for testing the airtightness of a cooling plate manufactured by a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view illustrating mounting of an entry / exit port into a port insertion hole of an upper plate as a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a cooling plate manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a schematic diagram showing the joining of the entry and exit port and the top plate as a cooling plate to which the method of the present invention can be applied,
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cooling plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cooling plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart showing a manufacturing method of a cooling plate according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a flow chart showing a manufacturing method of a cooling plate according to another embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a view of the present invention 8 is an exploded perspective view illustrating stacking of a fixture and a jig as a method of manufacturing a cooling plate according to an exemplary embodiment
  • FIG. 8 is a state in which a fixture and a jig are separated from a state in which a fixture and a jig are combined according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention, wherein a sliding member is formed of a second upper jig.
  • 11 is a perspective view illustrating a state of covering an opening
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating a state in which a sliding member moves to expose an opening of a second upper jig as a method of manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an apparatus for testing the airtightness of the cooling plate manufactured by the method for manufacturing a cooling plate according to an embodiment of the present invention
  • Figure 13 is a manufacturing of a cooling plate according to an embodiment of the present invention As a method, it is a schematic diagram which shows attaching an entry / exit port to the port insertion hole of a top board.
  • the upper plate U and the lower plate D constituting the cooling plate 10 may be formed on the clad material C1 as shown in FIG. 5.
  • the flux FL is applied and then the upper plate U and the lower plate D are coupled to abut each other (see FIG. 4).
  • the upper plate main body U1 has a plate shape, and the port insertion and insertion port P is inserted into the upper plate main body U1 in the plastic working step S100.
  • Fixing hole (U2) is formed to be fixed in a state in which the ball (U3) is formed and coupled to the lower plate (D).
  • the corner portion of the upper plate body (U1) is formed rounded or grooved.
  • the lower plate D includes a lower plate main body D1 having a recessed inside of the outer circumferential surface D7.
  • the lower plate main body D1 protrudes toward the upper plate U in a central portion of the lower plate main body D1.
  • the partition wall D5 to form is formed.
  • the partition wall D6 is formed to protrude in the same direction as the partition wall D5. Can flow into the right space.
  • a fixing hole D2 is formed through the lower plate main body D1, and the fixing hole D2 is formed at a position where the fixing hole U2 of the upper plate main body U1 is formed.
  • the cooling plate is fixed by forming another fixing hole D4 in the lower plate main body D1.
  • the plastic processing step (S100) is performed.
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) are respectively preheated to a specific temperature (S300; preheating step).
  • the flux is applied to the preheated upper plate (U) and the lower plate (D), and then heated to 210 to 230 ° C. so that the flux is coated (S400; coating step).
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) are coated with flux (S400; coating step), and then heated in a state where the upper plate (U) and the lower plate (D) are in contact with the upper plate (U) and the lower plate (D). This is bonded (S700; brazing step).
  • the flux is applied, and then heated again to coat the flux and then braze to join the upper plate (U) and the lower plate (D). do.
  • the flux is applied to the preheated upper plate (D) and the lower plate (U), so that the moisture present in the flux is first removed, and then heated and coated again, and the upper plate (U) and the lower plate (D) are brazed at a specific temperature during brazing. Heated to remove any remaining water.
  • the flux is tightly coated on the upper plate U and the lower plate D, and the upper plate U and the lower plate D are firmly bonded to each other during brazing by the tightly coated flux.
  • the flux may be applied to the clad material (C1) side of the upper plate (U) and the lower plate (D) (see Fig. 4), and also the entire portion of the upper plate (U) and the lower plate (D) by flux It is possible.
  • the preheating step (S300) may remove the water present in the flux on the paste by heating the upper plate (U) and the lower plate (D) at 180 ° C ⁇ 200 ° C respectively, and the brazing step (S700) is 590 ° C ⁇ 640 By heating the upper plate (U) and the lower plate (D) at °C, all remaining moisture is removed, thereby firmly bonding the upper plate (U) and the lower plate (D).
  • the upper plate U and the lower plate D may be washed (S200; washing step).
  • the flux-coated top plate (U) is disposed so that the flux-coated clad material (C1) of the bottom plate (D) abuts the top plate
  • An upper fixture F1 and a lower fixture F2 are disposed on the upper surface of the upper surface of the U and the lower plate D, respectively, and the jig 100 is respectively disposed on the upper surface of the upper fixture F1 and the bottom of the lower fixture F2.
  • the upper fastener (F1) and the lower fastener (F2) is disposed on the upper and lower sides of the assembled upper plate (U) and the lower plate (D), and jig (100) on the upper side and the lower side of the upper fixture (F1), respectively. Install.
  • the entry and exit port (P) is installed in the entry and exit port insertion hole (U3) of the upper plate (U) (S600; entry and exit port installation step)
  • the entry / exit port installation step S600 may be performed first, and the lamination step S500 may be performed.
  • the jig 100 is for fixing the upper fixture F1 and the lower fixture F2 as shown in FIG. 7, and the upper jig 110 disposed above the upper fixture F1 as shown in FIG. 8. ), A lower jig 120 disposed on a lower surface of the lower fixture F2, and a fixing part 130 fixing the upper jig 110 and the lower jig 120.
  • the upper jig 110 includes an upper jig main body 111 having a ⁇ -shaped cross section.
  • the first insertion groove 112 recessed in the longitudinal direction of the upper jig main body 111 is formed at an upper end portion of the upper jig main body 111 in the longitudinal direction.
  • a second insertion groove 113 is formed on the other end portion of the upper jig main body 111 in the longitudinal direction and is formed in a direction orthogonal to the first insertion groove 112.
  • the first insertion groove 112 is formed on the left side of the upper jig main body 111, and the second insertion groove 113 is formed on the right side of the drawing.
  • the lower jig 120 may include a lower jig main body 121 having a U-shaped cross section that is symmetrical with the upper jig 110.
  • Fixing part 130 is a screw 132 and the screw 132 and the screw 132 respectively installed on the base 131 and the base 131 are respectively fixed to the inner bottom surface of both sides of the lower jig main body 111 It includes a locking unit 133 is coupled to the locking unit 133 may be a well-known nut or the like.
  • the upper jig 110 is moved in the longitudinal direction so that the first insertion groove 112 is inserted into the screw portion 132 to fix the upper jig 110.
  • the upper jig 110 and the lower jig 120 are easily rotated by rotating the upper jig 110 based on the screw part 132 so that another screw part 132 is inserted into the second insertion groove 113. After the combination, the locking unit 133 is lowered to press the upper surface of the upper jig 110, the fixing jig 100 is fixed to each other.
  • the lamination step (S500) is performed to be described in detail.
  • the lower jig 120 is disposed on the lowermost layer, and the lower fixture 120 is disposed on the lower jig 120.
  • the open surface of the upper jig 110 and the open surface of the lower jig 120 face each other.
  • the upper jig 110 is moved in the longitudinal direction so that the first insertion groove 112 is inserted into the screw part 132 to fix the upper jig 110.
  • the upper jig 110 is rotated based on the screw part 132 so that another screw part 132 is inserted into the second insertion groove 113, and the locking part 133 is lowered to make the jig more convenient. 100) can be installed.
  • the jig 200 includes an upper jig 210 disposed on the upper fixing part F1, a lower jig 220 disposed on a lower surface of the lower fixing part F2, and the upper part. It may include a fixing part 230 for fixing the jig 210 and the lower jig 220.
  • the upper jig 210 includes a first upper jig 211 and a second upper jig 212 disposed up and down in a direction perpendicular to each other, and the first upper jig 211 and the second upper jig ( Coupling grooves (Y) are formed in each of the intersection portion 212 of the grooves may be the upper jig 210 may be cross laminated.
  • the lower jig 220 similarly includes a first lower jig 221 and a second lower jig 222 disposed up and down in a direction perpendicular to each other, and the first lower jig 221 and the second lower part.
  • Coupling grooves (Y) may be formed in each of the jig 222 to be intersected.
  • the pair of upper grooves 210 and the lower jig 220 may be disposed in the vertical direction by the coupling groove Y.
  • the jig 200 and the coupling groove (Y) may have a variety of shapes, as shown in Figure 9, the first upper jig 211 is the first upper jig main body 211a having a U-shaped cross section A first upper coupling groove 211b may be formed in the first upper jig main body 211a.
  • the first upper coupling groove 211b opens a portion of an upper surface of the first upper jig main body 211a and both sides adjacent to the upper surface, and a portion of the first upper coupling groove 211b opened at a predetermined height from an upper portion thereof. Shape.
  • the second upper jig 212 includes a second upper jig main body 212a having a U-shaped cross section, and the second upper coupling groove 212b formed in the second upper jig main body 212a is a second upper jig.
  • the upper jig main body 212a is partially open in the height direction from the bottom of both sides.
  • the second upper jig 212 is disposed on the first upper jig 211 having the shape, and the second upper coupling groove 212b is coupled to the first upper coupling groove 211b for this purpose.
  • the bottom surface of the first upper jig 211 and the second upper jig 212 may have the same height to press the upper fixing part F1 with a constant force.
  • the lower jig 220 has a first lower jig main body 221a having a U-shaped cross section as shown in the height direction symmetrical shape of the upper jig 210.
  • the first lower jig includes a first lower coupling groove 221b partially opened in a height direction from an upper end of both side surfaces of the first jig main body 221a.
  • the second lower jig 222 has a second lower jig main body 222a having a U-shaped cross section, and the second lower jig 222 has a bottom surface and the bottom of the second lower jig main body 222a.
  • One side portion of both sides adjacent to the bottom surface is opened, and the portion opening to both sides includes a second lower coupling groove 222b in which a portion in the height direction is opened from the bottom surface.
  • the first lower jig 221 is disposed in a predetermined direction (left and right directions in the drawing in FIG. 9), and then the direction in which the second lower jig 222 is orthogonal thereon (in front and rear directions in the drawing in FIG. 9).
  • the second lower coupling groove 222b is coupled to the first lower coupling groove 221b as described above.
  • a lower fixture F2 is disposed on the lower jig 220, and an upper plate U and a lower plate D on which the clad material C1 is in contact with each other are disposed on the lower fixture F2.
  • the first upper jig 211 is disposed on the upper plate U in the same direction as the second lower jig 222 (front and rear directions in the drawing in FIG. 9), and then the second upper jig 212 is disposed thereon. It arrange
  • the second upper coupling groove 212b is coupled to the first upper coupling groove 211b.
  • the lower fixture F2 is disposed on the lower jig 220, and the upper plate U and the lower plate D on which the clad material C1 is in contact with each other are disposed, and the upper fixture F1 and the upper fixture F1 are disposed thereon.
  • the upper jig 210 is stacked.
  • the stacked upper and lower fasteners F1 and F2 should be fixed to each other by the jig 200, and for this purpose, the upper and lower fasteners F1 and F2 may be opened to a part of the upper surface of both sides of the second upper jig 212 as illustrated in FIGS. 9 to 11.
  • the portion O is formed, and the fixing portion 230 is installed on the first lower jig 221.
  • the fixing part 230 is a base 231 fixed to both inner bottom surfaces of the second lower jig 221 and a screw part 232 and the screw part 232 respectively installed on the base 231.
  • a sliding member 234 installed to be movable on the second upper jig 212 and the locking portion 233 screwed to each other.
  • the screw part 232 and the locking part 233 are installed in the first lower jig 221 and are exposed through the opening part O of the second upper jig 212. To this end, the opening portion O is formed larger than the screw portion 232 and the locking portion 233.
  • the sliding member 234 is installed on the second upper jig 212 so as to be movable along its longitudinal direction, and for this purpose, the sliding member 234 is provided in a U-shape similar to the second upper jig 212. It may be installed in the second upper jig 212 by forming a somewhat larger size.
  • the sliding member 234 has an open slit 234a formed at a predetermined length in the center direction (the center direction at the left and right ends in FIG. 9) at both side ends of the second upper jig 212.
  • the screw portion 232 is formed to be insertable.
  • the jig 200 and the upper and lower fixtures F1 and F2 can be fixed or released.
  • the sliding member 234 installed in the second upper jig 212 is positioned to cover the opening O.
  • the screw part 232 and the locking part 233 are exposed through the opening part O
  • the sliding member 234 covers the opening part O the opening slit 234a of the sliding member 234 is exposed.
  • the screw portion 232 is inserted into.
  • both the first upper jig 211 and the upper and lower fixing parts F1 and F2 and the upper plate U and the lower plate D disposed between the second upper jig 212 and the first lower jig 2111 are included. It is fixed.
  • the locking part 233 fastened to the screw part 232 is lifted to release the fixed state of the sliding member 234. Thereafter, after the sliding member 234 is moved to expose the opening portion O, the second upper jig 212 may be separated from the first upper jig 211.
  • the opening portion O of the second upper jig 212 is formed larger than the locking portion 233 and the screw portion 232, the second upper jig does not need to be disassembled. 212 may be separated from the first upper jig 211.
  • the upper jig 210 can be separated more easily.
  • the coupling grooves Y may have shapes 211b, 212b, 221b, and 222b having an open portion, and slits 212c and 221c having a predetermined width may be formed. .
  • the test apparatus 300 for the leakage test step S900 is installed on the press part 310 and the press part 310 which are installed to be lowered and lowered as shown in FIG. U) and the lower plate (D) may include a base portion 320 is installed.
  • the fluid injection unit 330 may be installed at one side of the press unit 310 to inject fluid into the joined upper plate U and lower plate D.
  • the fluid injection unit 330 is coupled to the entry and exit port (P) by the lowering of the press unit 310, the fluid may be injected between the bonded upper plate (U) and the lower plate (D).
  • the press unit 310 may include a plate-shaped press main body 311 and a mounting groove 312 grooved at one side of the press main body 311 to install the fluid injection unit 330.
  • the fluid inlet 330 is for receiving a fluid from an external source (not shown) and transferring the fluid to the inlet / outlet port P. Since the technique is well known, detailed description and illustration are omitted.
  • the base unit 320 may include a guide unit 350 installed in the direction of the press unit 310 (upper direction in the drawing in FIG. 12) and inserted into the coupling groove 313 of the press unit 310. .
  • the press unit 310 is moved upward and downward as described above, in particular, provided with the above-described guide unit 350 to accurately guide the lowered position of the press unit 310 when the press unit 310 is lowered.
  • the guide unit 350 is inserted into the coupling groove 313 of the press unit 310.
  • the base part 320 is provided with a lower plate D and an upper plate U in a state of being bonded to each other, and protrude from the bottom surface of the base part 320 by the thickness thereof.
  • the press part 310 should be spaced apart from the base 320 at intervals of the protruding thickness to prevent breakage of the upper plate U and the lower plate D.
  • a space unit 340 is installed on one side of the guide unit 350 so that the press unit 310 has a thickness corresponding to the thickness of the upper plate U and the lower plate D protruding from the base 320. Maintain the interval between the 310 and the base 320.
  • the space unit 340 has a thickness corresponding to the thickness of the upper plate (U) and the lower plate (D) protruding from the base portion 320 is installed in the base portion 320, such a spacer unit 340 As described above, when the press unit 310 descends, the press unit 310 may be spaced apart from the base 320 by a specific interval.
  • the contact surface 341 corresponding to the thickness of the upper plate U and the lower plate D protruding from the base unit 320 is installed on one side of the contact surface 341. It is also possible to have a thicker fixing surface 342 to be fixed to the base portion 320.
  • the guide unit 350 is inserted into the coupling groove 313 of the press unit 310, at this time, is installed in the base portion 320 as shown in Figure 12 to mitigate the impact that may occur It may include a fixed portion 353 is installed around the elastic portion 352, such as a spring, and a lifting portion 351 is provided on the fixed portion 353 to move up and down.
  • the lifting unit 351 is hollow as shown, but the lower side is open so that the fixing portion 353 is inserted therein.
  • a plurality of through holes 352 are formed in the thickness surface of the lifting unit 351, and the fixing ball 354 is installed in the through holes 352.
  • the fixing ball 353 is moved into and fixed inside the lifting unit 351 in contact with the coupling groove 313. Since the ball 354 is in contact with the inner surface of the coupling groove 313, a state such as interference fit occurs as a result.
  • the lifting unit 351 is lowered by interlocking, and the elastic part 352 reduces the impact generated when the press unit 310 is lowered.
  • the cladding ring 400 of the clad material is installed on the contact portion of the entry / exit port P and the upper plate U to be brazed.
  • the cladding ring 400 may allow the entry and exit port P and the upper plate U to be firmly bonded to each other.
  • the entry and exit port is provided with a protrusion projecting outwardly at a position spaced upward from the bottom, the clad ring is provided in the entry and exit port is inserted into the lower portion of the entry and exit port and caught by the protrusion.
  • the lower end of the entry and exit port protrudes from the clad ring.
  • the entry and exit port (P) is possible as the clad material (C1) is provided as shown in Figure 13 and the clad ring 400 is provided as described above, so that the cladding material in the entry and exit port (P) It is also possible not to be provided.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a cooling plate manufacturing method according to another embodiment of the present invention
  • Figure 15 is an exploded perspective view showing an example of the cooling plate of the present invention
  • Figure 16 is a method of the present invention can be applied
  • FIG. 17 is a schematic view illustrating bonding of an entry / exit port and a top plate as a cooling plate
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cooling plate according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a cooling plate according to another embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the.
  • the cooling plate 10 includes an upper plate (U) and a lower plate (D) having aluminum as a base material.
  • an antioxidant layer N is formed on the upper plate U and the lower plate D, respectively (S100;
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) is plasticized (S200; firing step).
  • solder (S) is applied to a portion in contact with the upper plate (U) and the lower plate (D) (S400; solder coating step).
  • the upper plate U and the lower plate D are bonded by heating the upper plate U and the lower plate D in contact with each other to melt the solder S (S500; heating bonding step).
  • the present invention uses solder unlike the prior art.
  • the solder contains lead and is harmful to the environment, the present invention uses a solder containing no lead.
  • solders are typically tin-based and have a melting point around 232 degrees C, below the recrystallization temperature of aluminum.
  • solder can be used in a variety of types and is based on tin as is widely known, this may include Cu, Ni, Ga, In, Bi and Cd.
  • an anti-oxidation layer forming step (S100) of forming an anti-oxidation layer (N) on the upper plate (U) and the lower plate (D), respectively, is performed first, for the reason of bonding by soldering. This is to allow good bonding.
  • the anti-oxidation layer (N) is first formed on the upper plate (U) and the lower plate (D), and then solder (S) is applied to a portion to be joined therebetween (S400; solder application step).
  • the specific temperature is below the recrystallization temperature of the upper plate (U) and lower plate (D) made of aluminum by the use of the solder (S).
  • the process of washing the flux and the acid treatment process after joining the upper plate U and the lower plate D may be omitted.
  • the inspection process that is conventionally performed can also be omitted, and the present invention can significantly reduce the manufacturing cost.
  • the temperature for the joining can be lowered, and the furnace cost for heating can also be significantly reduced.
  • the antioxidant layer (N) by plating nickel or zinc to prevent the antioxidant layer (N) It is possible to form an antioxidant layer (N) on the upper plate (U) and the lower plate (D), respectively, the antioxidant layer (N) by plating nickel or zinc to prevent the antioxidant layer (N) It is possible to form an antioxidant layer (N) on the upper plate (U) and the lower plate (D), respectively, the antioxidant layer (N) by plating nickel or zinc to prevent the antioxidant layer (N) It is possible to form
  • the anti-oxidation layer (N) may be formed to surround the upper plate (U) and the lower plate (D), as shown in Figure 14, the surface facing each other among the upper plate (U) and the lower plate (D) And the port insertion hole U3 can also be formed.
  • a reflow soldering process in which the solder S is buried may be used. Since the reflow soldering process is a technique widely used in the semiconductor manufacturing process, detailed description and illustration are omitted.
  • the solder is interposed therebetween, wherein the upper plate U and the lower plate D are bonded to each other.
  • the base material of is AL3003
  • the thickness of the nickel or zinc plated (N) formed on the upper plate (U) and the lower plate (D) is 10 ⁇ m ⁇ 30 ⁇ m
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) is solder It is heated under the condition that it is maintained for 70 seconds at 230 °C in the applied state.
  • the heating temperature is maintained for 230 seconds after the heating temperature reaches 230 ° C.
  • Bonding under such process conditions may result in an improved strength (about 400%) compared to the prior art, and a 41% reduction in planar deviation due to the beautiful surface.
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) are prevented from decreasing the strength of the base material during the manufacturing process by the manufacturing method according to the present invention as described above, it is also possible to use AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951 with excellent thermal conductivity in addition to AL3003. Do.
  • the antioxidant layer forming step S100 may be performed first and the plastic working step S200 may be performed. As illustrated in FIG. 18, the plastic working step S200 may be performed first. It is also possible to perform the antioxidant layer forming step (S100).
  • an antioxidant layer N is formed on each of the upper plate U and the lower plate D. (S100; forming an antioxidant layer) After the antioxidant layer N is formed, the upper plate U and the lower plate D are formed. Plastic working (S200; firing step).
  • the upper plate (U) is provided with a plate-shaped upper plate main body (U1)
  • a port insertion hole (U3) in which the entry and exit port (P) is inserted into the upper plate main body (U1)
  • a fixing hole U2 for fixing in the state coupled to the lower plate D.
  • the corner portion of the upper plate body (U1) is formed rounded or grooved.
  • a lower plate main body D1 having a recessed inside of the outer circumferential surface D7 is provided.
  • the lower plate main body D1 protrudes toward the upper plate U in a central portion of the lower plate main body D1.
  • the partition wall D5 to form is formed.
  • the partition wall D6 is formed to protrude in the same direction as the partition wall D5. Can flow into the right space.
  • a fixing hole D2 is formed through the lower plate main body D1, and the fixing hole D2 is formed at a position where the fixing hole U2 of the upper plate main body U1 is formed.
  • the cooling plate is fixed by forming another fixing hole D4 in the lower plate main body D1.
  • the upper layer U and the lower plate D are first formed with the antioxidant layer N and the above-described plastic working or vice versa. Can be.
  • the entry and exit port (P), which is a hollow tube made of aluminum and the oxidation prevention layer (N) is formed is respectively inserted into the entry and exit port hole (U3) formed in the upper plate (U). (S300; entry and exit port installation step).
  • solder coating step (S400) the solder is further applied between the entry and exit port (P) and the upper plate (U).
  • the entry / exit port P is inserted into the port insertion hole U3 of the upper plate U.
  • a protrusion P1 is formed in the entry / exit port P so that the protrusion P1 contacts the upper surface of the upper plate U.
  • an oxidation prevention layer N is first formed in the entry / exit port P, which may be formed by nickel or zinc plating as described above.
  • the anti-oxidation layer N must be formed in advance on the upper surface of the upper plate U.
  • the solder S is also applied between the entry and exit port P and the upper plate U.
  • solder (S) is formed between the entry and exit port (P) on which the anti-oxidation layer (N) is formed and the upper plate (U), that is, between the bottom of the protrusion (P1) and the upper surface of the upper plate (U) of the entry and exit port (P).
  • solder S may be applied to the outer circumferential surface D7 of the lower plate D in contact with the bottom surface of the upper plate U or the bottom surface of the upper plate U.
  • solder (S) is melted and the entry and exit port (P) is bonded to the entry and exit port hole (U3) of the upper plate (U), respectively, while the upper plate (U) and the lower plate (D) is also bonded to each other (S500; Heat bonding step).
  • the present invention is a cooling plate manufactured by the above-described method, that is, the upper plate (U) of aluminum material formed with the entry and exit port hole (U3), and the lower plate (D) of aluminum material which is provided in conjunction with the upper plate (U)
  • the upper plate (U) and the lower plate (D) is formed of a nickel or zinc layer at least in the bonded portion, respectively, the solder layer formed by melt solidification between the nickel or zinc layer of the upper plate (U) and the lower plate
  • Another feature is the cooling plate of the formed battery stack for an electric vehicle.
  • the thickness of the nickel or zinc layer is formed in the range of 10 to 30 ⁇ m as described above.
  • the electric vehicle includes a hybrid electric vehicle in addition to a pure electric vehicle.
  • the flux can be tightly coated on the upper plate and the lower plate can be used so that the upper plate and the lower plate is more firmly bonded.
  • the upper plate and the lower plate can be joined by solders that can be used at low temperature to prevent the decrease in strength and shape distortion, and the washing process and the acid treatment process can be omitted without using a conventional flux. It can also be saved.

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Abstract

본 발명은 쿨링 플레이트를 이루는 클래드 소재의 상판과 하판을 각각 소성 가공하는 소성 가공 단계와, 상기 상판과 하판을 각각 예열하는 예열 단계와, 상기 상판과 하판을 플럭스로 코팅하는 코팅 단계와, 상기 상판과 하판의 클래드 소재가 접한 상태에서 가열하여 상판과 하판이 접합되는 브레이징 단계를 포함하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법에 관한 것이다.

Description

전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트
본 발명은 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트에 대한 것으로서 특히 상판과 하판을 미리 예열을 한 후 플럭스를 도포하여 수분을 1차 제거하고 상판과 하판을 접합하는 브레이징 시 가열에 의해 상기 플럭스에 잔존하는 수분을 모두 제거하여 상기 플럭스가 상판과 하판에 밀착 코팅되도록 하는 한편 이에 의해 상판과 하판이 보다 견고하게 접합되도록 하는 것이다.
일반적으로 전기 자동차는 전기를 동력으로 하여 움직이는 자동차로, 순수 전기 자동차와, 하이브리드 전기 자동차로 대별된다. 순수 전기 자동차는 화석 연료를 전혀 사용하지 않고 배터리로만 움직이는 것이고, 하이브리드 전기 자동차는 화석연료와 배터리를 병행 사용하여 움직이는 것이다.
이러한 전기 자동차는 다수의 배터리로 이루어진 고전압의 배터리 스택을 포함한다. 특히, 배터리 스택은 충전 및 방전이 이루어지는 동안 상당한 열을 발생시키게 된다.
그리고, 배터리 스택에서 발생되는 열로 인해 배터리의 성능이 저하되거나 배터리의 수명이 짧아지는 문제가 있어 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 쿨링 플레이트(10)가 사용되고 있다.
상기 쿨링 플레이트(10)는 배터리 스택(B)의 저면에 설치되며 고정부(20)에 의해 상기 배터리 스택(B)에 고정된다.
한편, 상기 쿨링 플레이트(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상판(U)과 하판(D)을 포함한다. 이때, 상기 상판(U)의 저면과 하판(D)의 상면에는 마주보는 방향으로 돌출된 스페이서(12)가 각각 형성되며, 상기 스페이서(12)에 의해 확보된 상판(U) 및 하판(D)사이의 공간을 통해 유로(11)가 형성된다.
이러한 유로(11)를 통해 냉각수(도시되지 않음)가 유동하면서 상기 배터리 스택(B)에서 발생하는 열을 흡수하게 된다.
이때, 상판(U)에는 포트 고정공(U3)이 형성되어 입출입 포트(P)가 삽입 장착되며, 상기 입출입 포트(P)를 통해 냉각수가 유입, 유출하게 된다.
한편, 상술한 상판(U)과 하판(D)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 브레이징 접합에 의해 상호 고정된다.
즉, 상기 상판(U)은 알루미늄 소재 예를 들어 AL3003을 사용할 수 있으며, 이러한 상판(U) 중 하판(D) 방향 즉, 도 4에서 도면상 하측에 클래드 소재(C1)가 적층 형성되며, 상기 클래드 소재(C1)로는 알루미늄의 일종인 AL4045가 사용될 수 있다.
하판(D)의 경우도 유사하게 하판(D)의 상면에 클래드 소재(C1)가 적층 형성된다.
이렇게 클래드 소재(C1)가 부착된 상판(U)과 하판(D)을 우선 소성 가공을 하게 된다. 상기 상판(U)의 경우 포트 삽입공(U3)이 형성되고 스페이서(12)가 형성되도록 소성 가공한다. 또한, 하판(D)의 경우도 스페이서(12) 등이 형성되도록 소성 가공 하게 된다.
한편, 상기 소성 가공된 상판(U)과 하판(D)은 세척 후 클래드 소재(C1)에 페이스트를 도포하며 이후 상기 상판(U)과 하판(D)의 페이스트를 도포된 클래드 소재(C1)가 상호 마주하도록 결합된다.
이때, 상기 상판(U)과 하판(D)을 결합한 후 상기 입출입 포트(P)를 상판(U)에 설치하는 것도 가능하고, 상기 입출입 포트(P)를 상판(U)에 설치한 후 상기 상판(U)과 하판(D)을 결합하는 것도 가능하다.
이후, 상기 상판(U)과 하판(D)을 가열하여 브레이징 접합한다.
한편, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접합된 후 세척을 하게 되며 이 후 특정 압력을 견딜 수 있는지를 검사하게 되며 최종적으로 산처리를 수행하게 된다.
그런데 상술한 바와 같이 페이스트를 이용한 브레이징 접합 방법의 경우 상기 페이스트에 수분이 잔존하는 관계로 상기 클래드 소재(C1)에 도포된 플럭스가 밀착되지 않고 분말 상태로 잔존하여 상기 상판과 하판의 접합이 불완전하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 블레이징을 위한 상기 상판(U)과 하판(D)의 가열 온도가 620도씨 정도로서 알루미늄의 재결정 온도보다 높아 상기 상판(U)과 하판(D)의 재질 연화가 발생하여 강도가 저하하는 한편 형상이 왜곡되는 문제점이 있었다.
한편, 상술한 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트와 관련 브레이징 접합 기술 자체는 널리 알려진 것으로서 특히 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있는 바, 중복되는 설명과 도시는 생략한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상판과 하판을 미리 예열을 한 후 플럭스를 도포하여 수분을 1차 제거하고 상판과 하판을 접합하는 브레이징 시 가열에 의해 상기 플럭스에 잔존하는 수분을 모두 제거하여 상기 플럭스가 상판과 하판에 밀착 코팅되도록 하는 한편 이에 의해 상판과 하판이 보다 견고하게 접합되도록 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 저온에서 사용가능한 솔더에 의해 상판과 하판을 접합하여 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있고 이에 따라 검사 공정을 생략할 수 있으며, 종래의 플럭스를 사용하지 않아 세척 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있어 제조 원가 또한 절감할 수 있는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 쿨링 플레이트를 이루는 클래드 소재의 상판과 하판을 각각 소성 가공하는 소성 가공 단계와,
상기 상판과 하판을 각각 예열하는 예열 단계와,
상기 상판과 하판을 플럭스로 코팅하는 코팅 단계와,
상기 상판과 하판이 접한 상태에서 가열하여 상판과 하판이 접합되는 브레이징 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법을 제공한다.
상기에서, 상기 예열 단계는 상기 상판과 하판을 180℃~200℃로 각각 가열하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 브레이징 단계는 590℃~640℃로 상기 상판과 하판을 가열하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 브레이징 단계전에, 상기 플럭스 코팅된 상판을 하판의 클래드 소재가 맞닿도록 배치한 후 상판의 상면과 하판의 저면에 상부 고정구와 하부 고정구를 각각 배치하며, 상기 상부 고정구 상면과 하부 고정구 저면에 지그를 각각 적층하는 적층 단계와, 상기 상판의 포트 삽입공에 입출입 포트를 설치하는 입출입 포트 설치 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 브레이징 단계전에, 상기 상판의 포트 삽입공에 입출입 포트를 설치하는 입출입 포트 설치 단계와, 상기 플럭스 코팅된 상판과 하판을 조립한 후 조립된 상판의 상면과 하판의 저면에 상부 고정구와 하부 고정구를 각각 배치하며, 상기 상부 고정구 상면과 하부 고정구 저면에 지그를 각각 적층하는 적층 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 입출입 포트 설치 단계 시, 상기 입출입 포트와 상판과 접하는 부위에 클래드 소재의 클래드 링을 설치하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 지그는 상기 상부 고정부 상부에 배치되는 상부 지그와, 상기 하부 고정구 저면에 배치되는 하부 지그와, 상기 상부 지그 및 하부 지그를 고정하는 고정부를 포함하되, 상기 상부 지그는 ∩ 형상 단면을 가지는 상부 지그 본체와, 상기 상부 지그 본체의 길이 방향 단부 상면에 형성되는 것으로서 상기 상부 지그 본체의 길이 방향으로 요홈된 제1삽입홈와, 상기 상부 그 본체의 폭 방향 일 측면에 요홈되되 상기 제1삽입홈과 직교되는 방향으로 형성되는 제2삽입홈을 포함하고, 상기 하부 지그는 U 형상 단면을 가지는 하부 지그 본체를 포함하며, 상기 고정부는 상기 하부 지그 본체의 양 측면 내측 바닥면에 각각 고정되는 베이스와 상기 베이스에 각각 설치되는 나사부와 상기 나사부에 각각 나사 결합되는 잠금부를 포함하여, 상기 적층 단계는 상기 하부 지그를 최하층에 배치하고, 상기 하부 지그상에 하부 고정구를 배치하며, 상기 하부 고정구상에 클래드 소재가 상호 접하는 상판과 하판이 배치되며, 상기 상판상에 상부 고정구를 배치한 후 그 위에 상부 지그를 상기 하부 지그와 동일 방향으로 배치하되, 상기 상부 지그를 길이 방향으로 이동하여 상기 나사부에 제1삽입홈이 삽입되게 하고, 상기 나사부를 기준으로 상부 지그를 회전하여 제2삽입홈에 또 다른 나사부가 삽입되게 한 후, 상기 잠금부에 의해 상부 지그와 하부 지그가 상호 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 지그는 상기 상부 고정부 상부에 배치되는 상부 지그와, 상기 하부 고정구 저면에 배치되는 하부 지그와, 상기 상부 지그 및 하부 지그를 고정하는 고정부를 포함하되, 상기 상부 지그는 상호 직교되는 방향으로 상하 배치되는 제1상부 지그와 제2상부 지그를 포함하며, 상기 제1상부 지그와 제2상부 지그 중 교차되는 부분에 각각 결합홈이 요홈되어 형성되고, 상기 하부 지그는 상호 직교되는 방향으로 상하 배치되는 제1하부 지그와 제2하부 지그를 포함하며, 상기 제1하부 지그와 제2하부 지그 중 교차되는 부분에 각각 결합홈이 요홈되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 제1상부 지그는 ∩형상 단면을 가지는 제1상부 지그 본체와 상기 제1상부 지그 본체의 상면 및 상기 상면에 인접하는 양 측면의 일 부분이 개방되되, 상기 양 측면에 개방되는 부분은 상부로부터 일정 높이로 개방된 형상인 제1 상부 결합홈을 포함하고, 상기 제2상부 지그는 ∩형상 단면을 가지는 제2상부 지그 본체와 양 측면의 바닥으로부터 높이 방향으로 일 부분 개방된 제2 상부 결합홈을 포함하며, 상기 제1하부 지그는 U형상 단면을 가지는 제1하부 지그 본체와, 상기 제1하부 지그 본체의 양 측면 중 상단부로부터 높이 방향으로 일부분 개방된 제1 하부 결합홈을 포함하고, 상기 제2하부 지그는 U형상 단면을 가지는 제2하부 지그 본체와, 상기 제2하부 지그 본체의 바닥면과 상기 바닥면에 인접하는 양 측면 일 부분이 개방되되, 상기 양 측면에 개방되는 부분은 바닥면으로부터 높이 방향 일 부분이 개방된 제2하부 결합홈을 포함하여, 상기 제1하부 지그를 일정 방향으로 배치한 후, 그 위에 상기 제2하부 지그를 직교되는 방향으로 배치하되, 상기 제1하부 결합홈상에 제2하부 결합홈이 결합되도록 배치하고, 상기 하부 지그상에 하부 고정구를 배치하며, 상기 하부 고정구상에 클래드 소재가 상호 접하는 상판과 하판이 배치되며, 상기 상판상에 제1상부 지그를 제2하부 지그와 동일한 방향으로 배치한 후 그 위에 제2상부 지그를 배치하되, 상기 제1상부 결합홈 상에 제2상부 결합홈이 결합되도록 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 제2상부 지그의 양 측 상면 일부에 개방부가 형성되고, 상기 제1하부 지그에 고정부가 설치되되, 상기 고정부는 상기 제2하부 지그의 양 측면 내측 바닥면에 각각 고정되는 베이스와 상기 베이스에 각각 설치되는 나사부와 상기 나사부에 각각 나사 결합되는 잠금부와 상기 제2상부 지그에 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩 부재를 포함하며, 상기 나사부와 잠금부는 상기 제2상부 지그의 개방부를 관통해서 노출되고, 상기 슬라이딩 부재는 상기 제2상부 지그의 양 측단에서 중심 방향으로 일정 길이로 형성된 개방 슬릿을 구비하여 상기 나사부가 삽입 가능하도록 형성되어, 상기 상부 지그와 하부 지그 고정 시, 제2상부 지그에 설치되는 슬라이딩 부재가 개방부를 덮도록 위치한 후 상기 개방부와 개방 슬릿을 관통하여 노출된 잠금부를 하강하여 상기 잠금부가 슬라이딩 부재를 가압하여 고정하고, 상기 상부 지그 해체 시, 상기 나사부에 체결된 잠금부를 상승하여 상기 슬라이딩 부재의 고정 상태를 해제하고, 상기 슬라이딩 부재를 이동하여 개방부를 노출한 후, 상기 제2상부 지그를 제1상부 지그로부터 분리하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 브레이징 단계 수행 후, 상기 접합된 상판과 하판의 누설 여부를 시험하는 누설 시험 단계를 수행하되, 상기 누설 시험 단계를 위한 시험 장치는 승하강 가능하게 설치되는 프레스부와 상기 프레스부 저면에 설치되는 것으로서 상기 접합된 상판과 하판이 설치되는 베이스부를 포함하며, 상기 프레스부 일 측에는 상기 접합된 상판과 하판사이에 유체를 주입하기 위한 유체 주입부가 설치되고, 상기 베이스부상에는 프레스부 방향으로 설치되어 상기 프레스부의 결합홈에 삽입되는 가이드 유닛이 설치되며, 상기 가이드 유닛 일 측에 설치되는 것으로서 상기 프레스부 하강시 상기 베이스부에서 돌출된 상판과 하판의 두께만큼 프레스부와 베이스부 간격을 유지하게 하는 스페이서 유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상술된 제조 방법에 이해 제조되는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트을 제공한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상 설명한 본 발명에 의해 상판과 하판을 접합하는 브레이징 시 플럭스에 잔존하는 수분을 모두 제거하여 상기 플럭스가 상판과 하판에 밀착 코팅되도록 하는 한편 이에 의해 상판과 하판이 보다 견고하게 접합되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해 저온에서 사용가능한 솔더에 의해 상판과 하판을 접합하여 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있고, 종래의 플럭스를 사용하지 않아 세척 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있어 제조 원가 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 전기 자동차용 배터리 스택과 상기 배터리 스택에 쿨링 플레이트가 장착된 것을 나타내는 사시도이며,
도 2는 종래의 쿨링 플레이트의 일 예를 도시한 분해 사시도이며,
도 3은 종래의 쿨링 플레이트의 제조방법을 도시한 순서도이며,
도 4는 종래의 브레이징 접합 방법을 도시한 개략도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 도시하는 순서도이며,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 도시하는 순서도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 고정구와 지그가 적층되는 것을 도시하는 분해 사시도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 고정구와 지그가 결합된 상태와 분리된 상태를 모두 도시한 결합 사시도 및 분해 사시도이며, 상하판과 상하 고정구는 생략하였으며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 고정구와 지그의 또 다른 결합 관계를 도시하는 분해 사시도이며, 상하판과 상하 고정구는 개략적으로 도시하였으며,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 슬라이딩 부재가 제2상부 지그의 개방부를 덮고 있는 상태를 도시하는 사시도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 슬라이딩 부재가 이동하여 제2상부 지그의 개방부를 노출하고 있는 상태를 도시하는 사시도이며,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법에 의해 제조된 쿨링 플레이트의 기밀을 시험하기 위한 장치를 도시하는 사시도이며,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 입출입 포트를 상판의 포트 삽입공에 장착하는 것을 도시하는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트 제조 방법을 도시한 개략도이며,
도 15는 본 발명의 쿨링 플레이트의 일 예를 도시한 분해 사시도이며,
도 16은 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 쿨링 플레이트로서 입출입 포트와 상판의 접합을 도시한 개략도이며,
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이며,
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 도시하는 순서도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 도시하는 순서도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 고정구와 지그가 적층되는 것을 도시하는 분해 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 고정구와 지그가 결합된 상태와 분리된 상태를 모두 도시한 결합 사시도 및 분해 사시도이며, 상하판과 상하 고정구는 생략하였으며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 고정구와 지그의 또 다른 결합 관계를 도시하는 분해 사시도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 슬라이딩 부재가 제2상부 지그의 개방부를 덮고 있는 상태를 도시하는 사시도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 슬라이딩 부재가 이동하여 제2상부 지그의 개방부를 노출하고 있는 상태를 도시하는 사시도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법에 의해 제조된 쿨링 플레이트의 기밀을 시험하기 위한 장치를 도시하는 사시도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법으로서 입출입 포트를 상판의 포트 삽입공에 장착하는 것을 도시하는 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트(10)를 제조하는 방법으로서 상기 쿨링 플레이트(10)를 구성하는 상판(U)과 하판(D)은 도 5에 도시된 바와 같이 클래드 소재(C1)에 플럭스(FL)를 도포하며 이후 상기 상판(U)과 하판(D)이 상호 맞닿도록 결합된다(도 4참조).
이때, 상기 상판(U)과 하판(D)은 소정의 형상을 가지고 있으므로 이러한 형상을 가지도록 소성가공된다(S100;소성 가공 단계)
도 7에 도시된 바와 같이 상판(U)의 경우 판체 형상의 상판 본체(U1)를 구비하는데, 상기 소성 가공 단계(S100)에서 상기 상판 본체(U1)에 입출입 포트(P)가 삽입되는 포트 삽입공(U3)이 형성되고 하판(D)에 결합된 상태에서 고정되도록 하기 위한 고정공(U2)이 형성된다. 또한 상기 상판 본체(U1)의 모서리 부분은 라운드 처리되거나 혹은 요홈되게 형성된다.
하판(D)의 경우 외주면(D7) 내부가 요홈된 하판 본체(D1)를 구비하는데, 상기 소성 가공 단계(S100)에서 상기 하판 본체(D1)의 중앙부에는 상판(U)을 향하여 돌출되어 유로를 형성하는 격벽(D5)이 형성된다.
이때, 상기 격벽(D5)에 의해 도면상 좌우 방향으로 구획된 공간에는 상기 격벽(D5)과 동일한 방향으로 분리벽(D6)이 각각 돌출 형성되며 이러한 형상에 의해 냉각수가 예를 들어 도면상 좌측 공간에서 우측 공간으로 유동할 수 있다.
또한, 하판 본체(D1)에는 고정공(D2)이 관통 형성되며 상기 고정공(D2)은 상판 본체(U1)의 고정공(U2)이 형성된 위치에 형성된다.
또한, 하판 본체(D1)에 또 다른 고정공(D4)을 형성하여 쿨링 플레이트가 고정되도록 한다.
상술된 바와 같이 상판(U)과 하판(D)은 다양한 형상을 가지고 있으므로 이를 형성하기 위해 foaming이나 trimming 또는 piercing과 같은 다양한 종류의 소성 가공이 필요하여 상기 소성 가공 단계(S100)를 수행한다.
상기 소성 가공 단계(S100)수행 후, 상기 상판(U)과 하판(D)을 각각 특정 온도로 예열한다(S300;예열 단계). 예열된 상판(U)과 하판(D)에 플럭스를 도포하고, 다시 210∼230℃로 가열하여 플럭스가 코팅되도록 한다(S400;코팅 단계).
이후, 상기 상판(U)과 하판(D)을 플럭스로 코팅(S400;코팅 단계)하고 나서, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접한 상태에서 가열하여 상판(U)과 하판(D)이 접합된다(S700;브레이징 단계).
즉, 본 발명에 의한 경우 상판(U)과 하판(D)을 특정 온도로 미리 예열한 후 플럭스를 도포하며, 다시 가열하여 플럭스를 코팅하고 이후 브레이징하여 상판(U)과 하판(D)을 접합한다.
따라서, 플럭스는 예열된 상판(D)과 하판(U)에 도포되므로 상기 플럭스에 존재하는 수분이 1차 제거되고, 다시 가열되어 코팅되며, 브레이징 시 상판(U)과 하판(D)이 특정 온도로 가열되어 잔존하는 수분이 모두 제거된다.
이에 의해 상기 플럭스가 상판(U)과 하판(D)에 밀착 코팅되고 상기 밀착 코팅된 플럭스에 의해 브레이징 시 상판(U)과 하판(D)이 견고하게 상호 접합된다.
한편, 상기 플럭스는 상판(U)과 하판(D)의 클래드 소재(C1) 측에 도포하는 것도 가능하고(도 4참조) 상기 상판(U)과 하판(D) 전체 부분을 플럭스로 도포하는 것도 가능하다.
상기 예열 단계(S300)는 상기 상판(U)과 하판(D)을 180℃~200℃로 각각 가열하여 페이스트 상의 플럭스에 존재하는 수분을 제거할 수 있고 상기 브레이징 단계(S700)는 590℃~640℃로 상기 상판(U)과 하판(D)을 가열하여 잔존하는 수분이 모두 제거되고 이에 의해 상판(U)과 하판(D)이 견고하게 접합된다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 소성 가공 단계(S100) 수행 후, 상기 상판(U)과 하판(D)을 세척할 수 있다(S200;세척단계)
이는 소성 가공 단계(S100)에서 다양한 물질이 도포된 상태에서 프레싱 또는 절단되는 경우가 많으므로 이러한 소성 가공 후 세척 단계(S200)에서 이물질을 제거하기 위한 것이다.
또한, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 브레이징 단계(S700)전에, 상기 플럭스 코팅된 상판(U)을 하판(D)의 플럭스가 코팅된 클래드 소재(C1)가 맞닿도록 배치한 후 상판(U)의 상면과 하판(D)의 저면에 상부 고정구(F1)와 하부 고정구(F2)를 각각 배치하며, 상기 상부 고정구(F1) 상면과 하부 고정구(F2) 저면에 지그(100)를 각각 적층한다(S500;적층 단계)
즉, 조립된 상판(U)과 하판(D)의 상하측에 상부 고정구(F1)와 하부 고정구(F2)를 배치하고, 상기 상부 고정구(F1) 상부측 및 하부측에 지그(100)를 각각 설치한다.
이는 브레이징 단계(S700) 수행 시, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접촉된 상태에서 고정되어야 하므로 상기 상부 고정구(F1) 및 하부 고정구(F2)가 적층되고, 상기 적층된 상하부 고정구(F1,F2)는 지그(100)에 의해 상호 고정되는 것이다.
이러한 적층 단계(S500)수행 후, 상기 상판(U)의 입출입 포트 삽입공(U3)에 입출입 포트(P)를 설치한다(S600;입출입 포트 설치 단계)
물론 도 6에 도시된 바와 같이 상기 브레이징 단계(S700)전에, 상기 입출입 포트 설치 단계(S600)를 먼저 수행하고 상기 적층 단계(S500)를 수행하는 것도 가능하다.
상기 지그(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 상부 고정구(F1) 및 하부 고정구(F2)를 고정하기 위한 것으로서 도 8에 도시된 바와 같이 상부 고정부(F1) 상부에 배치되는 상부 지그(110)와, 상기 하부 고정구(F2) 저면에 배치되는 하부 지그(120)와, 상기 상부 지그(110) 및 하부 지그(120)를 고정하는 고정부(130)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 상부 지그(110)는 ∩ 형상 단면을 가지는 상부 지그 본체(111)를 구비한다.
상기 상부 지그 본체(111)의 길이 방향 일측 단부 상부에는 상기 상부 지그 본체(111)의 길이 방향으로 요홈된 제1삽입홈(112)이 형성된다.
또한, 상기 상부 지그 본체(111)의 길이 방향 타측 단부 상부에는 요홈되되 상기 제1삽입홈(112)과 직교되는 방향으로 형성되는 제2삽입홈(113)이 형성된다.
즉, 도 8에서 도시된 실시예의 경우 상부 지그 본체(111)의 도면상 좌측에 제1삽입홈(112)이 형성되고, 도면상 우측에 제2삽입홈(113)이 형성되는 것이다.
하부 지그(120)는 상부 지그(110)와 상하 방향 대칭인 U 형상 단면을 가지는 하부 지그 본체(121)를 구비할 수 있다.
고정부(130)는 상기 하부 지그 본체(111)의 양 측면 내측 바닥면에 각각 고정되는 베이스(131)와 상기 베이스(131)에 각각 설치되는 나사부(132)와 상기 나사부(132)에 각각 나사 결합되는 잠금부(133)를 포함하며 상기 잠금부(133)는 널리 알려진 너트 등을 이용할 수 있다.
이때, 상기 상부 지그(110)를 길이 방향으로 이동하여 상기 나사부(132)에 제1삽입홈(112)이 삽입되게 하여 상부 지그(110)를 1차 고정한다.
또한, 상기 나사부(132)를 기준으로 상부 지그(110)를 회전하여 제2삽입홈(113)에 또 다른 나사부(132)가 삽입되게 하여 상부 지그(110)와 하부 지그(120)를 용이하게 결합할 수 있으며, 이후, 상기 잠금부(133)를 하강하여 상부 지그(110)의 상면을 가압하면 고정 지그(100)가 상호 고정된다.
이러한 구성에 의해 상기 적층 단계(S500)를 수행하여 이에 대해 상세히 설명한다.
우선, 하부 지그(120)를 최하층에 배치하고, 상기 하부 지그(120)상에 하부 고정구를 배치한다.
상기 하부 고정구상에 클래드 소재가 상호 접하는 상판과 하판이 배치되고, 상판상에 상부 고정구를 배치한 후 그 위에 상부 지그(110)를 상기 하부 지그(120)와 동일 방향으로 배치한다. 다만, 도 8에서는 도면을 명료하게 표현하기 위해 상기 상하부 고정구와 상판 및 하판은 도시하지 않았음을 밝혀둔다.
이러한 방법으로 상부 지그(110)와 하부 지그(120)를 배치하면 상기 상부 지그(110)의 개방면과 하부 지그(120)의 개방면이 상호 마주보게 된다.
이때, 상술된 바와 같이 상기 상부 지그(110)를 길이 방향으로 이동하여 상기 나사부(132)에 제1삽입홈(112)이 삽입되게 하여 상부 지그(110)를 1차 고정한다.
이후, 상기 나사부(132)를 기준으로 상부 지그(110)를 회전하여 제2삽입홈(113)에 또 다른 나사부(132)가 삽입되게 하고, 잠금부(133)를 하강하여 보다 편리하게 지그(100)를 설치할 수 있다.
한편, 지그가 무거운 경우 상술된 방법에 의한 경우 적층 또는 분해하기가 어려워 도 9에 도시된 바와 같이 다른 지그(200)를 이용할 수 있다.
상기 지그(200)는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 상부 고정부(F1) 상부에 배치되는 상부 지그(210)와, 상기 하부 고정구(F2) 저면에 배치되는 하부 지그(220)와, 상기 상부 지그(210) 및 하부 지그(220)를 고정하는 고정부(230)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 상부 지그(210)는 상호 직교되는 방향으로 상하 배치되는 제1상부 지그(211)와 제2상부 지그(212)를 포함하며, 상기 제1상부 지그(211)와 제2상부 지그(212) 중 교차되는 부분에 각각 결합홈(Y)이 요홈되게 형성되어 상부 지그(210)가 교차 적층될 수 있다.
또한, 하부 지그(220)의 경우도 유사하게 상호 직교되는 방향으로 상하 배치되는 제1하부 지그(221)와 제2하부 지그(222)를 포함하며 상기 제1하부 지그(221)와 제2하부 지그(222)중 교차되는 부분에 각각 결합홈(Y)이 요홈되어 형성될 수 있다.
즉, 상기 결합홈(Y)에 의해 한 쌍의 상부 지그(210) 상호간 그리고 하부 지그(220) 상호간에 상하 방향으로 배치될 수 있다.
이때, 상기 지그(200)와 결합홈(Y)은 다양한 형상을 가질 수 있으나, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1상부 지그(211)는 ∩형상 단면을 가지는 제1상부 지그 본체(211a)를 구비할 수 있으며 상기 제1상부 지그 본체(211a)에 제1상부 결합홈(211b)이 형성된다.
상기 제1상부 결합홈(211b)은 상기 제1상부 지그 본체(211a)의 상면 및 상기 상면에 인접하는 양 측면의 일 부분이 개방되는 것으로서 상기 양 측면에 개방되는 부분은 상부로부터 일정 높이로 개방된 형상이다.
또한, 제2상부 지그(212)는 ∩형상 단면을 가지는 제2상부 지그 본체(212a)를 구비하며, 상기 제2상부 지그 본체(212a)에 형성되는 제2상부 결합홈(212b)은 제2상부 지그 본체(212a) 양 측면의 바닥으로부터 높이 방향으로 일 부분 개방된 형상이다.
이러한 형상을 가지는 제1상부 지그(211)상에 제2상부 지그(212)가 배치되며 이를 위해 상기 제1상부 결합홈(211b)상에 제2상부 결합홈(212b)이 결합된다.
이때, 상기 제1상부 지그(211)의 바닥면과 제2상부 지그(212)이 바닥면은 동일 높이를 가져서 상부 고정부(F1)를 일정한 힘으로 가압할 수 있게 된다.
한편, 하부 지그(220)는 상기 상부 지그(210)의 높이 방향 대칭되는 형상으로서 도시된 바와 같이 상기 제1하부 지그(221)는 U형상 단면을 가지는 제1하부 지그 본체(221a)를 구비하며, 상기 제1하부 지그 본체(221a)의 양 측면 중 상단부로부터 높이 방향으로 일부분 개방된 제1 하부 결합홈(221b)을 포함한다.
또한, 제2하부 지그(222)는 상기 제2하부 지그(222)는 U형상 단면을 가지는 제2하부 지그 본체(222a)를 구비하며, 상기 제2하부 지그 본체(222a)의 바닥면과 상기 바닥면에 인접하는 양 측면 일 부분이 개방되되, 상기 양 측면에 개방되는 부분은 바닥면으로부터 높이 방향 일 부분이 개방된 제2하부 결합홈(222b)을 포함한다.
이러한, 상기 제1하부 지그(221)를 일정 방향(도 9에서 도면상 좌우 방향)으로 배치한 후, 그 위에 상기 제2하부 지그(222)를 직교되는 방향(도 9에서 도면상 전후방향)으로 배치하며, 이 때, 상기 제1하부 결합홈(221b) 상에 제2하부 결합홈(222b)이 결합됨은 설명한 바와 같다.
또한, 상기 하부 지그(220)상에 하부 고정구(F2)를 배치하며, 상기 하부 고정구(F2)상에 클래드 소재(C1)가 상호 접하는 상판(U)과 하판(D)이 배치된다.
이후, 상기 상판(U)상에 제1상부 지그(211)를 제2하부 지그(222)와 동일한 방향(도 9에서 도면상 전후방향)으로 배치한 후 그 위에 제2상부 지그(212)를 제1하부 지그(221)와 동일한 방향(도 9에서 도면상 좌우방향)으로 배치한다.
이때, 상술된 바와 같이 상기 제1상부 결합홈(211b) 상에 제2상부 결합홈(212b)이 결합된다.
이상 설명한 바에 의해 하부 지그(220)상에 하부 고정구(F2)가 배치되고 그 상에 클래드 소재(C1)가 상호 접하는 상판(U)과 하판(D)이 배치되며 그 위에 상부 고정구(F1)와 상부 지그(210)가 적층된다.
한편, 상기 적층된 상하부 고정구(F1,F2)는 지그(200)에 의해 상호 고정되어야 하며 이를 위해 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제2상부 지그(212)의 양 측 상면 일부에 개방부(O)가 형성되고, 상기 제1하부 지그(221)에 고정부(230)가 설치된다.
이때, 고정부(230)는 상기 제2하부 지그(221)의 양 측면 내측 바닥면에 각각 고정되는 베이스(231)와 상기 베이스(231)에 각각 설치되는 나사부(232)와 상기 나사부(232)에 각각 나사 결합되는 잠금부(233)와 상기 제2상부 지그(212)에 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩 부재(234)를 포함한다.
이러한 나사부(232)와 잠금부(233)는 제1하부 지그(221)에 설치되고, 상기 제2상부 지그(212)의 개방부(O)를 관통해서 노출된다. 이를 위해 상기 개방부(O)는 상기 나사부(232)와 잠금부(233)보다 크게 형성된다.
상기 슬라이딩 부재(234)는 상기 제2상부 지그(212)에 그 길이 방향을 따라 이동 가능하게 설치되며 이를 위해 상기 슬라이딩 부재(234)를 제2상부 지그(212)와 유사하게 ∩형상으로 구비하되 크기를 다소 크게 형성하여 제2상부 지그(212)에 설치될 수 있다.
이러한 슬라이딩 부재(234)는 도시된 바와 같이 상기 제2상부 지그(212)의 양 측단에서 중심 방향(도 9 도면상 좌우측단에서 중심 방향)으로 일정 길이로 형성된 개방 슬릿(234a)을 구비하여 상기 나사부(232)가 삽입 가능하도록 형성된다.
이러한 구성에 의해 지그(200)와 상하부 고정구(F1,F2)를 고정 또는 고정 해제를 할 수 있다.
우선, 상기 상부 지그(210)와 하부 지그(220) 고정 시, 제2상부 지그(212)에 설치되는 슬라이딩 부재(234)가 개방부(O)를 덮도록 위치한다. 이때, 나사부(232)와 잠금부(233)는 상기 개방부(O)를 통해 노출되어 있으므로 상기 슬라이딩 부재(234)가 개방부(O)를 덮는 경우 상기 슬라이딩 부재(234)의 개방 슬릿(234a)에 상기 나사부(232)가 삽입된다.
이때, 잠금부(233)를 하강하여 상기 잠금부(233)가 슬라이딩 부재(234)를 가압하면 상기 잠금부(233)가 결합되어 있는 나사부(232)는 제1하부 지그(211)에 고정되어 있으므로 상기 제2상부 지그(212)와 제1하부 지그(211)가 상호 고정된다.
따라서, 상기 제2상부 지그(212)와 제1하부 지그(2111)사이에 배치되는 제1상부 지그(211)와 상하고정부(F1,F2) 그리고 상판(U) 및 하판(D)이 모두 고정된다.
만일 상부 지그(210)를 해체하고자 하는 경우 상기 나사부(232)에 체결된 잠금부(233)를 상승하여 상기 슬라이딩 부재(234)의 고정 상태를 해제한다. 이후, 상기 슬라이딩 부재(234)를 이동하여 개방부(O)를 노출한 후, 상기 제2상부 지그(212)를 제1상부 지그(211)로부터 분리할 수 있게 된다.
이는 상술된 바와 같이 제2상부 지그(212)의 개방부(O)가 상기 잠금부(233) 및 나사부(232)보다 크게 형성되어 있으므로 상기 잠금부(233)를 해체하지 않아도 상기 제2상부 지그(212)를 제1상부 지그(211)로부터 분리할 수 있다.
이러한 본 발명에 의해 보다 용이하게 상부 지그(210)를 분리할 수 있다.
한편, 상기 결합홈(Y)의 경우 도 9에 도시된 바와 같이 일 부분이 개방된 형상(211b,212b,221b,222b)도 가능하고 일정 폭을 가지는 슬릿(212c,221c)의 형상도 가능하다.
한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 브레이징 단계(S700) 수행 후, 상기 접합된 상판(U)과 하판(D)의 누설 여부를 시험할 수 있다(S900;누설 시험 단계)
상기 누설 시험 단계(S900)를 위한 시험 장치(300)는 도 12에 도시된 바와 같이 승하강 가능하게 설치되는 프레스부(310)와 상기 프레스부(310) 저면에 설치되는 것으로서 상기 접합된 상판(U)과 하판(D)이 설치되는 베이스부(320)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 접합된 상판(U)과 하판(D)에 유체를 주입하기 위해 상기 프레스부(310) 일 측에 유체 주입부(330)가 설치될 수 있다.
이러한 유체 주입부(330)가 상기 프레스부(310)의 하강에 의해 입출입 포트(P)에 결합되어 유체가 상기 접합된 상판(U)과 하판(D)사이에 주입될 수 있다.
이때, 상기 프레스부(310)는 판체 형상의 프레스 본체(311)와 상기 프레스 본체(311) 일 측에서 요홈되어 유체 주입부(330)가 설치되는 장착홈(312)을 포함할 수 있다.
상기 유체 주입부(330)는 외부 공급원(도시되지 않음)으로부터 유체를 공급받아 상기 입출입 포트(P)측으로 전달하기 위한 것으로서, 이러한 기술은 널리 알려져 있는 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.
상기 베이스부(320)상에는 프레스부(310) 방향(도 12에서 도면상 상부 방향)으로 설치되어 상기 프레스부(310)의 결합홈(313)에 삽입되는 가이드 유닛(350)을 구비할 수 있다.
상기 프레스부(310)는 상술된 바와 같이 상하 방향 이동하게 되는데, 특히 상기 프레스부(310)가 하강할 때 상기 프레스부(310)의 하강 위치를 정확하게 가이드하도록 상술된 가이드 유닛(350)을 구비하며, 상기 가이드 유닛(350)은 프레스부(310)의 결합홈(313)에 삽입된다.
상기 베이스부(320)에는 상술된 바와 같이 상호 접합된 상태의 하판(D)과 상판(U)이 설치되어 있으며 그 두께만큼 베이스부(320) 바닥면으로부터 돌출되어 있다.
따라서, 상기 프레스부(310)는 상기 돌출된 두께만큼의 간격을 두고 베이스(320)와 이격된 상태를 유지해야 상기 상판(U)과 하판(D)의 파손이 방지된다.
이를 위해 상기 가이드 유닛(350) 일 측에 스페이스 유닛(340)을 설치하여 상기 프레스부(310) 하강시 상기 베이스부(320)에서 돌출된 상판(U)과 하판(D)의 두께만큼 프레스부(310)와 베이스부(320) 간격을 유지하도록 한다.
이때, 상기 스페이스 유닛(340)은 상기 베이스부(320)에서 돌출된 상판(U)과 하판(D)의 두께에 해당하는 두께를 가지고 베이스부(320)에 설치되며, 이러한 스페이서 유닛(340)에 의해 프레스부(310) 하강시 상술된 바와 같이 특정 간격만큼 베이스부(320)와 이격될 수 있다.
또한, 상기 스페이스 유닛(340)의 도시된 바와 같이 상기 베이스부(320)에서 돌출된 상판(U)과 하판(D)의 두께에 해당하는 접촉면(341)과 상기 접촉면(341) 일 측에 설치되어 베이스부(320)에 고정되기 위한 보다 두꺼운 두께의 고정면(342)을 구비하는 것도 가능하다.
상기 가이드 유닛(350)은 상기 프레스부(310)의 결합홈(313)에 삽입되는데, 이 때, 발생될 수 있는 충격을 완화하기 위해 도 12에 도시된 바와 같이 베이스부(320)에 설치되는 것으로서 주위에 스프링과 같은 탄성부(352)가 설치된 고정부(353)와, 상기 고정부(353)상에 설치되어 승하강하는 승하강부(351)를 포함할 수 있다.
상기 승하강부(351)는 도시된 바와 같이 중공 형상이되 하측면은 개방되어 상기 고정부(353)가 내부에 삽입되도록 한다.
이때, 상기 고정부(353) 주위에 설치된 탄성부(352)가 승하강부(351)의 하측 단부에 걸림되어 압축되며 이에 의해 충격을 완화할 수 있다.
한편, 상기 승하강부(351)의 두께면에는 다수개의 관통공(352)을 형성하고 상기 관통공(352)에는 고정볼(354)을 설치한다.
상기 승하강부(351)가 프레스부(310)의 결합홈(313)에 삽입될 때, 상기 고정볼(353)이 결합홈(313) 내부와 접하여 승하강부(351)내측으로 이동되어 고정 되고 고정볼(354)이 결합홈(313) 내측면에 접하므로 결과적으로 억지끼움과 같은 상태가 발생하게 된다.
따라서, 프레스부(310)가 하강하면 상기 승하강부(351)가 연동되어 하강하는데, 상기 탄성부(352)에 의해 프레스부(310) 하강 시 발생하는 충격을 완화한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 누설 시험단계(S900) 수행 전, 상기 브레이징 단계(S700)에서 발생하는 이물질을 제거하도록 세척하는 것도 가능하다(S800;세척단계)
도 5 및 도 6과 도 13에 도시된 바와 같이 상기 입출입 포트 설치 단계(S500) 시, 상기 입출입 포트(P)와 상판(U)과 접하는 부위에 클래드 소재의 클래드 링(400)을 설치하여 브레이징 단계(S700)시 상기 클래드 링(400)에 의해 입출입 포트(P)와 상판(U)이 상호 견고하게 접합되도록 할 수 있다.
상기 입출입 포트는 하단으로부터 상향 이격된 위치에 외향 돌출된 돌출부가 구비되고, 상기 클래드 링은 입출입 포트의 하부가 삽입되고 돌출부에 걸리어 입출입 포트에 구비된다. 상기 입출입 포트의 하단은 클래드 링으로부터 돌출된다. 클래드 링의 하부로 돌출된 부분인 입출입 포트는 포트 삽입공에 삽입되면, 상기 클래드 링은 상판의 상면과 입출입 포트의 돌출부 사이에 위치하게 된다.
이때, 상기 입출입 포트(P)는 도 13에 도시된 바와 같이 클래드 소재(C1)가 구비된 것으로 가능하고 상술한 바와 같이 클래드 링(400)이 구비되므로, 상기 입출입 포트(P)에 클래드 소재가 구비되지 않는 것도 가능하다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트 제조 방법을 도시한 개략도이며, 도 15는 본 발명의 쿨링 플레이트의 일 예를 도시한 분해 사시도이며, 도 16은 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 쿨링 플레이트로서 입출입 포트와 상판의 접합을 도시한 개략도이며, 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이며, 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트(10)를 제조하는 방법으로서 상기 쿨링 플레이트(10)는 알루미늄을 모재로 하는 상판(U)과 하판(D)을 구비한다.
이때, 도 14 및 도 17에 도시된 바와 같이 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 각각 형성한다(S100;산화방지층 형성 단계).
이후, 상기 상판(U)과 하판(D)을 소성 가공한다(S200;소성 가공 단계).
상기 소성 가공 단계(S200)수행 후, 상기 상판(U)과 하판(D) 사이에 접하는 부분에 솔더(S)를 도포하게 된다(S400; 솔더 도포 단계).
이후, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접한 상태에서 가열하여 솔더(S)를 용융시킴으로써 상판(U)과 하판(D)이 접합된다(S500;가열 접합 단계).
상술된 바와 같이 본 발명은 종래와 달리 솔더를 이용한다. 일반적으로 솔더는 납을 함유하고 있어 환경에 유해한 관계로 본 발명은 납을 함유하지 않는 솔더를 이용한다.
이러한 솔더는 대체적으로 주석을 베이스로 하고 있으며 녹는점은 대략 232도씨 전후로서 이는 알루미늄의 재결정 온도 이하이다.
따라서 본 발명과 같이 솔더를 사용하면 접합을 위한 온도를 낮출 수 있으며 이에 의해 알루미늄의 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있다.
한편, 상기 솔더는 다양한 종류가 사용될 수 있으며 널리 알려진 바와 같이 주석을 기반으로 하고, 이에 Cu, Ni, Ga, In, Bi 그리고 Cd등이 포함될 수 있다.
한편, 상술된 바와 같이 본 발명의 경우 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 각각 형성하는 산화 방지층 형성 단계(S100)가 먼저 수행되는데, 그 이유는 솔더에 의한 접합 시 양호한 접합이 가능하도록 하기 위함이다.
따라서 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 먼저 형성한 후 그 사이로서 접합되는 부분에 솔더(S)를 도포한다(S400;솔더 도포 단계).
이후, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접한 상태에서 특정 온도와 시간으로 가열하여(S500; 가열 접합 단계), 상기 상판(U)과 하판(D)이 상호 접합되도록 한다.
이때 상기 특정 온도는 솔더(S)의 사용에 의해 알루미늄 재질인 상판(U)과 하판(D)의 재결정 온도 이하이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 경우 종래와 달리 알루미늄의 재결정온도 이하에서 접합될 수 있으므로 재질 연화와 형상 왜곡을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 경우 종래와 달리 플럭스를 사용하지 않으므로 상판(U)과 하판(D) 접합 후 플럭스를 세척하는 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이 형상 왜곡이 발생되지 않고 강도 또한 유지할 수 있으므로 종래에 수행되는 검사 공정 역시 생략할 수 있으며, 이러한 본 발명에 의해 종래보다 제조 원가를 현격하게 절감할 수 있게 된다.
또한, 상술된 바와 같이 접합을 위한 온도를 낮출 수 있어 가열을 위한 로(furnace) 비용 역시 현격하게 절감할 수 있다.
한편, 상기 산화 방지층 형성 단계(S100)에서 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 각각 형성하는데, 상기 산화 방지층(N)은 니켈 또는 아연을 도금하여 산화 방지층(N)을 형성하는 것이 가능하다.
이때, 상기 산화 방지층(N)은 도 14에 도시된 바와 같이 상기 상판(U)과 하판(D)을 감싸도록 형성되는 것도 가능하고, 상기 상판(U)과 하판(D) 중 상호 대향되는 면과 포트 삽입공(U3)에 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 솔더(S)를 상판(U)과 하판(D) 사이에 도포하기 위해 접합될 부분에 상기 솔더(S)를 묻히는 reflow soldering 공정을 이용할 수 있다. 이러한 reflow soldering 공정은 반도체 제조 공정에서 널리 사용되는 기술인 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.
이상 설명된 바와 같이 본 발명은 상판(U)과 하판(D)에 산화방지층(N)을 형성한 후 솔더를 그 사이에 넣어서 접합하게 되는데, 이 때, 상기 상판(U)과 하판(D)의 모재는 AL3003을 이용하고, 상기 상판(U)과 하판(D)에 형성되는 니켈 또는 아연 도금(N)의 두께는 10㎛~30㎛이고, 상기 상판(U)과 하판(D)은 솔더가 도포된 상태에서 230℃에서 70초 동안 유지되는 조건으로 가열된다.
즉, 상기 가열 온도가 230℃에 이르기 까지 소정의 시간이 소요되므로 상기 가열 온도가 230℃에 이른 후 70초 동안 유지하는 것이다.
이러한 공정 조건에서 접합하는 것이 종래 기술 대비 강도가 향상(400%정도)되고, 표면이 미려한 관계로 평면도 편차가 41% 정도 감소될 수 있다.
상판(U)과 하판(D)은 상기와 같은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해서 제조 과정 동안 모재의 강도 저하가 방지되므로 AL3003외에 열전도가 우수한 AL3N03, AL3N33,AL3005, AL3N43, AL6951을 사용하는 것도 가능하다.
한편, 도 17에 도시된 바와 같이 산화 방지층 형성 단계(S100)를 먼저 수행하고 소성 가공 단계(S200)를 수행하는 것도 가능하고, 도 18에 도시된 바와 같이 소성 가공 단계(S200)를 먼저 수행하고 나서 산화 방지층 형성 단계(S100)를 수행하는 것도 가능하다.
이하 도 15 내지 도 17을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
다만 도 15 및 도 16은 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 쿨링 플레이트(10)의 일 예에 불과한 것임을 먼저 밝혀 둔다.
우선, 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)이 각각 형성된다.(S100;산화 방지층 형성 단계) 상기 산화 방지층(N)이 형성된 후 상판(U)과 하판(D)이 소성 가공된다(S200;소성 가공 단계).
물론 상술된 바와 같이 소성 가공 단계(S200)를 먼저 수행한 후 상기 산화 방지층 형성 단계(S100)를 수행하는 것도 가능하다.
상기 상판(U)의 경우 판체 형상의 상판 본체(U1)를 구비하는데, 상기 소성 가공 단계(S200)에서 상기 상판 본체(U1)에 입출입 포트(P)가 삽입되는 포트 삽입공(U3)이 형성되고 하판(D)에 결합된 상태에서 고정되도록 하기 위한 고정공(U2)이 형성된다. 또한, 상기 상판 본체(U1)의 모서리 부분은 라운드 처리되거나 혹은 요홈되게 형성된다.
하판(D)의 경우 외주면(D7) 내부가 요홈된 하판 본체(D1)를 구비하는데, 상기 소성 가공 단계(S200)에서 상기 하판 본체(D1)의 중앙부에는 상판(U)을 향하여 돌출되어 유로를 형성하는 격벽(D5)이 형성된다.
이때, 상기 격벽(D5)에 의해 도면상 좌우 방향으로 구획된 공간에는 상기 격벽(D5)과 동일한 방향으로 분리벽(D6)이 각각 돌출 형성되며 이러한 형상에 의해 냉각수가 예를 들어 도면상 좌측 공간에서 우측 공간으로 유동할 수 있다.
또한, 하판 본체(D1)에는 고정공(D2)이 관통 형성되며 상기 고정공(D2)은 상판 본체(U1)의 고정공(U2)이 형성된 위치에 형성된다.
또한, 하판 본체(D1)에 또 다른 고정공(D4)을 형성하여 쿨링 플레이트가 고정되도록 한다.
본 발명의 경우 상술된 바와 같이 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 먼저 형성하고 상술된 소성 가공을 하거나 혹은 반대로 소성 가공을 먼저 한 후 산화 방지층(N)을 형성할 수 있다.
한편, 상기 산화 방지층 형성 단계(S100) 수행 후 상기 상판(U)과 하판(D)을 세척하는 것도 가능하다. 이는 상술된 소성 가공 시 다양한 물질이 도포된 상태에서 프레싱 또는 절단되는 경우가 많으므로 이러한 소성 가공 후 이물질을 제거하기 위한 것이다. 물론 산화 방지층(N) 형성 후 잔존하는 이물질도 세척에 의해 제거될 수 있다.
이후, 상기 솔더 도포 단계(S400) 전에, 알루미늄 재질로 이루어지며 산화 방지층(N)이 형성된 중공 관체인 입출입 포트(P)가 상판(U)에 형성된 입출입 포트공(U3)에 각각 삽입되어 설치된다(S300;입출입 포트 설치 단계).
이후, 솔더 도포 단계(S400)에서는 입출입 포트(P)와 상판(U) 사이에도 솔더가 더 도포된다.
도 16에 도시된 바와 같이 상기 입출입 포트(P)는 상판(U)의 포트 삽입공(U3)에 삽입 설치된다. 이러한 상기 입출입 포트(P)에는 돌출부(P1)가 형성되어 상기 돌출부(P1)가 상판(U)의 상면에 접하게 된다.
상기 입출입 포트(P)와 상판(U)을 결합하기 전에 상기 입출입 포트(P)에 산화 방지층(N)을 먼저 형성하며 이는 상술된 바와 같이 니켈 또는 아연 도금에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 입출입 포트(P)의 돌출부(P1)는 상판(U)의 상면에 접하므로 상기 상판(U)의 상면에도 산화 방지층(N)이 미리 형성되어 있어야 함은 물론이다.
이를 위해 솔더 도포 단계(S400)에서는 입출입 포트(P)와 상판(U) 사이에도 솔더(S)가 도포된다.
즉, 산화 방지층(N)이 형성된 입출입 포트(P)와 상판(U) 중 상호 접하는 부분 즉, 상기 입출입 포트(P)의 돌출부(P1) 저면과 상판(U)상면 사이에 솔더(S)를 도포하는 것이다.
물론 작업의 편의를 위해 상기 돌출부(P1) 전부에 산화 방지층(N)과 솔더(S)를 도포하는 것도 가능하다.
또한, 상기 솔더(S)는 상판(U)의 저면 또는 상기 상판(U)의 저면에 접하는 하판(D)의 외주면(D7)에 도포되는 것도 가능하다.
이후, 상기 솔더(S)가 용융되어 입출입 포트(P)가 상판(U)의 입출입 포트공(U3)에 각각 접합되는 한편, 상기 상판(U)과 하판(D)도 상호 접합된다(S500;가열 접합 단계).
또한, 본 발명은 상술된 방법에 의해 제조된 쿨링 플레이트 즉, 입출입 포트공(U3)이 형성된 알루미늄 재질의 상판(U)과, 상기 상판(U)과 접합되어 구비되는 알루미늄 재질의 하판(D)으로 이루어지며, 상기 상판(U)과 하판(D)은 적어도 접합되는 부분에 각각 니켈 또는 아연층이 형성되며, 상기 상판(U)과 하판의 니켈 또는 아연층 사이에는 용융 응고되어 형성된 솔더층이 형성된 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트에 또 다른 특징이 있다.
이때, 상기 니켈 또는 아연층의 두께는 10∼30㎛ 범위로 형성되는 것은 상술된 바와 같다.
한편, 본 발명의 경우 전기 자동차용 배터리 스택에 사용되는 쿨링 플레이트로 표현되고 있으며 이 때, 상기 전기 자동차는 순수한 전기 자동차 외에 하이브리드 전기 자동차도 포함됨은 당연하다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
이상 설명한 본 발명에 의해 상판과 하판을 접합하는 브레이징 시 플럭스에 잔존하는 수분을 모두 제거함에 따라 상기 플럭스가 상판과 하판에 밀착 코팅되어 상판과 하판이 보다 견고하게 접합되도록 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 저온에서 사용 가능한 솔더에 의해 상판과 하판을 접합하여 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있고, 종래의 플럭스를 사용하지 않아 세척 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있어 제조 원가 또한 절감될 수 있다.

Claims (12)

  1. 쿨링 플레이트를 이루는 클래드 소재의 상판과 하판을 각각 소성 가공하는 소성 가공 단계와, 상기 상판과 하판을 각각 예열하는 예열 단계와, 상기 상판과 하판을 플럭스로 코팅하는 코팅 단계와, 상기 상판과 하판이 접한 상태에서 가열하여 상판과 하판이 접합되는 브레이징 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 예열 단계는 상기 상판과 하판을 180℃~200℃로 각각 가열하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 브레이징 단계는 590℃~640℃로 상기 상판과 하판을 가열하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 브레이징 단계전에, 상기 플럭스 코팅된 상판을 하판의 클래드 소재가 맞닿도록 배치한 후 상판의 상면과 하판의 저면에 상부 고정구와 하부 고정구를 각각 배치하며, 상기 상부 고정구 상면과 하부 고정구 저면에 지그를 각각 적층하는 적층 단계와, 상기 상판의 포트 삽입공에 입출입 포트를 설치하는 입출입 포트 설치 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 브레이징 단계전에, 상기 상판의 포트 삽입공에 입출입 포트를 설치하는 입출입 포트 설치 단계와, 상기 플럭스 코팅된 상판과 하판을 조립한 후 조립된 상판의 상면과 하판의 저면에 상부 고정구와 하부 고정구를 각각 배치하며, 상기 상부 고정구 상면과 하부 고정구 저면에 지그를 각각 적층하는 적층 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 입출입 포트 설치 단계 시, 상기 입출입 포트와 상판과 접하는 부위에 클래드 소재의 클래드 링을 설치하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 지그는 상기 상부 고정부 상부에 배치되는 상부 지그와, 상기 하부 고정구 저면에 배치되는 하부 지그와, 상기 상부 지그 및 하부 지그를 고정하는 고정부를 포함하되; 상기 상부 지그는 ∩ 형상 단면을 가지는 상부 지그 본체와, 상기 상부 지그 본체의 길이 방향 단부 상면에 형성되는 것으로서 상기 상부 지그 본체의 길이 방향으로 요홈된 제1삽입홈와, 상기 상부 그 본체의 폭 방향 일 측면에 요홈되되 상기 제1삽입홈과 직교되는 방향으로 형성되는 제2삽입홈을 포함하고; 상기 하부 지그는 U 형상 단면을 가지는 하부 지그 본체를 포함하며; 상기 고정부는 상기 하부 지그 본체의 양 측면 내측 바닥면에 각각 고정되는 베이스와 상기 베이스에 각각 설치되는 나사부와 상기 나사부에 각각 나사 결합되는 잠금부를 포함하여; 상기 적층 단계는 상기 하부 지그를 최하층에 배치하고, 상기 하부 지그상에 하부 고정구를 배치하며, 상기 하부 고정구상에 클래드 소재가 상호 접하는 상판과 하판이 배치되며, 상기 상판상에 상부 고정구를 배치한 후 그 위에 상부 지그를 상기 하부 지그와 동일 방향으로 배치하되, 상기 상부 지그를 길이 방향으로 이동하여 상기 나사부에 제1삽입홈이 삽입되게 하고, 상기 나사부를 기준으로 상부 지그를 회전하여 제2삽입홈에 또 다른 나사부가 삽입되게 한 후, 상기 잠금부에 의해 상부 지그와 하부 지그가 상호 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 지그는 상기 상부 고정부 상부에 배치되는 상부 지그와, 상기 하부 고정구 저면에 배치되는 하부 지그와, 상기 상부 지그 및 하부 지그를 고정하는 고정부를 포함하되; 상기 상부 지그는 상호 직교되는 방향으로 상하 배치되는 제1상부 지그와 제2상부 지그를 포함하며, 상기 제1상부 지그와 제2상부 지그 중 교차되는 부분에 각각 결합홈이 요홈되어 형성되고; 상기 하부 지그는 상호 직교되는 방향으로 상하 배치되는 제1하부 지그와 제2하부 지그를 포함하며, 상기 제1하부 지그와 제2하부 지그 중 교차되는 부분에 각각 결합홈이 요홈되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 제1상부 지그는 ∩형상 단면을 가지는 제1상부 지그 본체와 상기 제1상부 지그 본체의 상면 및 상기 상면에 인접하는 양 측면의 일 부분이 개방되되, 상기 양 측면에 개방되는 부분은 상부로부터 일정 높이로 개방된 형상인 제1 상부 결합홈을 포함하고, 상기 제2상부 지그는 ∩형상 단면을 가지는 제2상부 지그 본체와 양 측면의 바닥으로부터 높이 방향으로 일 부분 개방된 제2 상부 결합홈을 포함하며; 상기 제1하부 지그는 U형상 단면을 가지는 제1하부 지그 본체와, 상기 제1하부 지그 본체의 양 측면 중 상단부로부터 높이 방향으로 일부분 개방된 제1 하부 결합홈을 포함하고, 상기 제2하부 지그는 U형상 단면을 가지는 제2하부 지그 본체와, 상기 제2하부 지그 본체의 바닥면과 상기 바닥면에 인접하는 양 측면 일 부분이 개방되되, 상기 양 측면에 개방되는 부분은 바닥면으로부터 높이 방향 일 부분이 개방된 제2하부 결합홈을 포함하여; 상기 제1하부 지그를 일정 방향으로 배치한 후, 그 위에 상기 제2하부 지그를 직교되는 방향으로 배치하되, 상기 제1하부 결합홈상에 제2하부 결합홈이 결합되도록 배치하고, 상기 하부 지그상에 하부 고정구를 배치하며, 상기 하부 고정구상에 클래드 소재가 상호 접하는 상판과 하판이 배치되며, 상기 상판상에 제1상부 지그를 제2하부 지그와 동일한 방향으로 배치한 후 그 위에 제2상부 지그를 배치하되, 상기 제1상부 결합홈 상에 제2상부 결합홈이 결합되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제2상부 지그의 양 측 상면 일부에 개방부가 형성되고, 상기 제1하부 지그에 고정부가 설치되되, 상기 고정부는 상기 제2하부 지그의 양 측면 내측 바닥면에 각각 고정되는 베이스와 상기 베이스에 각각 설치되는 나사부와 상기 나사부에 각각 나사 결합되는 잠금부와 상기 제2상부 지그에 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩 부재를 포함하며, 상기 나사부와 잠금부는 상기 제2상부 지그의 개방부를 관통해서 노출되고, 상기 슬라이딩 부재는 상기 제2상부 지그의 양 측단에서 중심 방향으로 일정 길이로 형성된 개방 슬릿을 구비하여 상기 나사부가 삽입 가능하도록 형성되어; 상기 상부 지그와 하부 지그 고정 시, 제2상부 지그에 설치되는 슬라이딩 부재가 개방부를 덮도록 위치된 후 상기 개방부와 개방 슬릿을 관통하여 노출된 잠금부를 하강하여 상기 잠금부가 슬라이딩 부재를 가압하여 고정하고, 상기 상부 지그 해체 시, 상기 나사부에 체결된 잠금부를 상승하여 상기 슬라이딩 부재의 고정 상태를 해제하고, 상기 슬라이딩 부재를 이동하여 개방부를 노출한 후, 상기 제2상부 지그를 제1상부 지그로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 브레이징 단계 수행 후, 상기 접합된 상판과 하판의 누설 여부를 시험하는 누설 시험 단계를 수행하되, 상기 누설 시험 단계를 위한 시험 장치는 승하강 가능하게 설치되는 프레스부와 상기 프레스부 저면에 설치되는 것으로서 상기 접합된 상판과 하판이 설치되는 베이스부를 포함하며; 상기 프레스부 일 측에는 상기 접합된 상판과 하판사이에 유체를 주입하기 위한 유체 주입부가 설치되고, 상기 베이스부상에는 프레스부 방향으로 설치되어 상기 프레스부의 결합홈에 삽입되는 가이드 유닛이 설치되며, 상기 가이드 유닛 일 측에 설치되는 것으로서 상기 프레스부 하강시 상기 베이스부에서 돌출된 상판과 하판의 두께만큼 프레스부와 베이스부 간격을 유지하게 하는 스페이서 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택용 쿨링 플레이트 제조 방법.
  12. 제1 항에 기재된 제조 방법에 이해 제조되는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트.
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