专利名称:金属接合件、金属接合方法以及金属接合装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种金属接合件、金属接合方法以及金属接合装置,并且更特别地涉及一种其中三个以上的金属板被接合在一起的金属接合件以及用于将三个以上的金属板接合在一起的金属接合方法和装置。
背景技术:
作为一种用于将金属板接合在一起的方法,传统上已知一种通过压接将金属板压力接合在一起的方法。然而,在通过压接的接合中,由于将金属板接合在一起依赖于压接产生的残余应力和接触,所以不能提供充分的电气性能。此外,在接触部分中存在很多间隙, 导致了从腐蚀的观点来说难以在长时间段内确保电气性能。而且,尽管为了确保电气性能考虑到了利用气体或等离子将金属板熔融而焊接在一起,但是难以使该过程自动化,因而, 这种过程并不适合于大批量生产,导致了成本的问题。
发明内容
本发明要解决的问题于是,本发明提供一种其中三个以上的金属板被接合在一起的金属接合件以及用于将三个以上的金属板接合在一起的金属接合方法和金属接合装置,以实现可靠性的提升。解决问题的方法本发明的金属接合件具有第一金属板、第二金属板、第三金属板、第一突出部、第二突出部、第一金属接合部和第二金属接合部。第三金属板夹在第一金属板和第二金属板之间。第一金属板中形成有第一孔,第二金属板中形成有第二孔,并且第三金属板中形成有第三孔。第一突出部与第一金属板一体地设置,使得该第一突出部从该第一金属板的限定了所述第一孔的端面的部分延伸,以朝向第三金属板弯曲从而嵌合在所述第三孔中。第二突出部与第三金属板一体地设置,使得该第二突出部从该第三金属板的限定了所述第三孔的端面的部分延伸,以朝向第二金属板弯曲从而嵌合在所述第二孔中。第一金属接合部是第一突出部与第三金属板的限定了第三孔的端面接合在一起的部分。第二金属接合部是第二突出部与第二金属板的限定了第二孔的端面接合在一起的部分。第一金属板、第二金属板和第三金属板彼此层叠。第一突出部具有与第二突出部相同的形状。第一突出部和第二突出部彼此层叠。所述第一金属板、第二金属板和第三金属板中的至少两个金属板可以由彼此不同种类的金属制成。所述第一金属板、第二金属板和第三金属板中的至少一个金属板可以被电镀。所述第一金属板、第二金属板和第三金属板中的至少两个金属板的厚度可以是彼此不同的。第一突出部在与其延伸方向直角相交的方向上的宽度可以随着该第一突出部在其延伸方向上延伸而增大,并且第二突出部在与其延伸方向直角相交的方向上的宽度可以随着该第二突出部在其延伸方向上延伸而增大。在所述第一金属板中可以形成有第四孔,并且第三突出部可以从第一金属板的限定了该第四孔的端面的部分延伸。使得第一突出部和第三突出部从第一孔和第四孔之间的部分延伸。本发明的金属接合方法包括将包括第一部分的第一金属板、包括具有与第一部分相同形状的第二部分的第二金属板以及包括具有与第二部分相同形状的第三部分的第三金属板彼此层叠,使得第三金属板被设置在第一金属板和第二金属板之间并且使得第一部分、第二部分和第三部分彼此重叠的步骤;以切断第一部分的外周的部分以使得该第一部分朝着第三金属板弯曲、切断第三部分的外周的部分以使得该第三部分朝着第二金属板弯曲以及切断第二部分的外周的部分以使得该第二部分向第二金属板的相反侧弯曲,从而使第一部分与第三金属板的切断表面产生接触以及使第三部分与第二金属板的切断表面产生接触的方式,来按压第一金属板的第一部分的步骤。本发明的金属接合装置具有第一模具和第二模具。第一模具具有用于按压金属板的按压突起,其中在与按压方向直角相交的第一方向的第一端处的按压方向上的高度高于在该第一方向上与所述第一端相反的第二端处的按压方向上的高度。在第二模具中形成有按压孔,该按压孔具有与所述按压突起的形状相对应的形状。所述第一端在与按压方向和第一方向直角相交的第二方向上的长度可以比所述第二端在该第二方向上的长度更长。第一模具可以具有第二按压突起。在第二模具中形成具有与第二按压突起的形状相对应的形状的第二按压孔。第二按压突起在第一方向的第一端处的按压方向上的高度比该第二按压突起在第一方向的第二端处的按压方向上的高度更高,并且所述按压突起的第二端和所述第二按压突起第二端设置在按压突起的第一端与所述第二按压突起的第一端之间。本发明的优点如已经在上面描述的,根据权利要求1、7和8描述的本发明,由于当按压金属板时,在金属板的突出部的切断外周表面与在按压方向上彼此直接层叠的金属板中的孔的切断内周表面之间生成了摩擦,使得获得了金属接合部,因此能够实现电气性能和可靠性的提升。根据权利要求1所述的本发明,可以将由不同种类的金属制成的金属板接合在一起。根据权利要求3所述的本发明,由于通过电镀金属板的至少其中一个能够使金属板软化,所以金属板可以被施加在其上的超过该金属板的屈服应力的力容易地切断。根据权利要求4所述的本发明,还可以使具有不同厚度的金属板接合在一起。根据权利要求5所述的本发明,通过朝着孔的宽度减小的侧而被按压到该孔中的所述突出部,在切断表面中生成的法向载荷,促进了金属接合部的接合,可以实现电气性能和可靠性的进一步提高。根据权利要求6所述的本发明,夹着一条非切断线能够得到两个金属接合部,从而能够实现电气性能和可靠性的进一步提高。
图1是本发明的金属接合件的局部透视图。
图2是图1所示的金属接合件的顶视图。
图3是当从箭头Pl所示的方向观看时,图2所示的金属接合件的视图。
图4是当从箭头P2所示的方向观看时,图2所示的金属接合件的视图。
图5是沿线I-I截取的图2所示的金属接合件的剖视图。
图6是沿线II-II截取的图2所示的金属接合件的剖视图。
图7是示出了图6所示的金属接合部的绘图。
图8是示出了本发明的金属接合装置的一个实施例的透视图。
图9是构成了图8所示的金属接合装置的第一模具的顶视图。
图10是沿线III-III截取的图8所示的金属接合装置的剖视图,示出了在按压金属接合件之前的状态。
图11是沿线III-III截取的图8所示的金属接合装置的剖视图,示出了金属接合件被按压之后的状态。
附图标号
2金属接合装置
10金属板
11金属板
12金属板
13突出部
14突出部
15突出部
16孔
17孔
18孔
19金属接合部
21第二模具
22第一模具
24按压孔
25按压突起
Ll非切断线
L2切断线
Yl按压方向
Y2非切断线方向
具体实施例方式下文中,将基于附图来描述本发明的实施例。如图1至图7所示,金属接合件1包括例如由相同金属制成的三个金属板10、11、12。如图5所示,金属接合件1包括突出部13、14、15、孔16、17、18以及金属接合部19(见图6)。突出部13设置在金属板10中。突出部14设置在金属板11中。突出部15设置在金属板12中。如图2所示,在三个金属板10至12彼此重叠的状态下,通过沿着分别从非切断线Ll的一端途径远离该非切断线Ll的一侧而延伸至该非切断线Ll的另一端的切断线L2来切断三个金属板10至12,并同时按压三个金属板10至12的被切断线L2和非切断线Ll所包围的部分,将所述突出部13至15设置成在按压方向Yl上突出。在本实施例中,为一个非切断线Ll提供两条切断线L2,以使该两条切断线L2夹着非切断线Ll而彼此面对。通过在金属板10中设置突出部13而形成孔16。通过在金属板11中设置突出部 14而形成孔17。通过在金属板12中设置突出部15而形成孔18。迫使位于按压方向Yl最上方的、除金属板12以外的剩余金属板10、11的突出部13、14进入到在按压方向Yl上彼此直接重叠的该金属板10、11的孔17、18中。当此发生时,突出部13被迫进入孔17中,同时使得该突出部13的切断外周表面摩擦孔17的切断内周表面,并且突出部14被迫进入到孔 18中,同时使得该突出部14的切断外周表面摩擦孔18的切断内周表面。由于此,通过所述摩擦而去除了氧化层,使得露出新生表面,从而突出部13、14的切断外周表面附着于孔17、 18的切断内周表面,并且如图6和7所示,获得了金属接合部19。从图7中可以看出,各金属被接合在一起,同时其之间无间隙。此外,突出部13至15的形状由于被按压而变形。在突出部13、14彼此重叠的部分以及突出部14、15彼此重叠的部分中,由于所述变形也产生了摩擦,从而获得了金属接合部20 (图幻。因而,可以通过金属的一体化而实现电阻和接合强度的提高。根据上述的金属接合件1,由于当按压金属板10、11、12以便获得金属接合部19 时,在金属板10、11的突出部13、14的切断外周表面与在按压方向Yl上彼此邻接的金属板 11、12的孔17、18的切断内周表面之间产生了摩擦,所以可以实现电气性能和可靠性的提升。此外,根据上述的金属接合件1,由于可以在一般的按压过程中将三个金属板10 至12接合在一起,所以省去了对获得金属结合的特殊设备的必要性,从而可以避免零部件成本的上升。如图2所示,将切断线L2设置成使得突出部13至15和孔16至18在非切断线方向Y2上的宽度随着该切断线L2靠近非切断线Ll而减小。S卩,由非切断线Ll和切断线L2所包围的部分形成为梯形,同时非切断线Ll用作为上边。在这种构造中,当向下按压突出部13、14时,该突出部13、14各自被迫进入到孔 17、18的宽度上较窄的部分中,从而在该突出部13、14的切断外周表面以及孔17、18的切断内周表面中产生了法向载荷。当此发生时,促进了金属板10至12的接合,并且可以实现金属接合部19的接合强度上的提升。根据上述的金属接合件1,为非切断线Ll提供两条切断线L2,使得该两条切断线 L2夹着非切断线Ll彼此面对。通过这样设置切断线L2,可以在非切断线Ll的任何一侧上都获得两个金属接合部19,从而使得能够实现电气性能和可靠性的进一步提升。
7
接着,下面将参考图8、10和11来描述将上述三个金属板10至12接合在一起的
金属接合装置2。如这些附图中所示,金属接合装置2由第一模具22、第二模具21和导向件23构成。第二模具21被设置成例如长方体形状,并且在其上表面中包括两个按压孔24。每个按压孔M都设置成与金属板10至12中由非切断线Ll和切断线L2所包围的部分相同的梯形形状,并且使得每个按压孔M的深度随着该孔M靠近非切断线Ll而变浅。按压孔 24的对应于非切断线Ll的部分的深度是0或者是使得金属板10至12的非切断线Ll不被切断。在意图接合在一起的各金属板的总的板厚度增大的情况下,需要使两个按压孔M中的每一个按压孔M的开度θ (图9)增大。在该开度θ大于15°的情况下,能够施加通过第二模具21和第一模具22就足以切断所有三个或更多个金属板的法向应力,这将在后面描述。第一模具22被设置成为类似棒状。当从其上方观看时,该第一模具22的形状形成为通过将两个梯形的较短的平行边接合在一起而形成的类似蝴蝶结形状。在第一模具22 的按压方向Yl上的顶端处设置有两个按压突起25。该两个按压突起25形成为能够使它们各自嵌合到两个按压孔M中的形状。两个按压突起25还被设置成使得它们在按压方向 Yl上的突出高度随着该按压突起25靠近非切断线Ll而减小。导向件23被设置成例如长方体形状,并且导向孔沈设置在导向件23中,该导向孔沈在按压方向Yl上穿通导向件23。导向孔沈被设置成能够使第一模具22嵌合到该导向孔26中以便在按压方向Yl上引导该第一模具22的类似蝴蝶结形状。接下来,将描述采用了上述金属接合装置2的金属接合方法。首先,如图10所示, 将三个金属板10至12彼此层叠,然后放置在第二模具21上。之后,如图11所示,使第一模具22在按压方向Yl上沿着导向件23中的导向孔沈移动,并且将金属板10至12夹在第二模具21和第一模具22之间。当使得第一模具22在按压方向Yl上进一步移动时,由按压突起25的沿切断线L2 的边缘以及按压孔M的沿切断线L2的边缘来沿着该切断线L2切断金属板10至12。同时,在按压方向Yl上按压金属板10至12的被切断线L2和非切断线Ll所包围的部分,从而迫使金属板10的突出部13进入到金属板11的孔17中,并且迫使金属板11的突出部14 进入到金属板12的孔18中,并且该突出部13、14的切断外周表面附着于孔17、18的切断内周表面,从而获得了金属接合部19。根据上述的金属接合装置2,由于能够通过一般的按压过程将金属板10至12接合在一起,所以并不需要为了获得金属结合的特殊设备,从而能够避免零部件成本的上升。根据已经在上面描述的本实施例,尽管是通过将三个金属板10至12接合在一起来设置金属接合件1,但是本发明并不局限于此。所述金属接合件1可以通过将三个以上金属板接合在一起来设置。根据已经在上面描述的本实施例,尽管在所述接合金属件1中,是将由相同金属制成的三个金属板10至12接合在一起,但是本发明并不局限于此。已经证实,可以在诸如锡、锌、金和银的不同金属之间获得金属接合,只要可以按压以切断三个以上的金属板即可。即,三个以上金属板的至少其中两个金属板可以由彼此不同的金属制成。
此外,三个以上金属板的至少其中一个金属板可以用锡、锌、金或银来电镀。由于以上述方式通过电镀至少一个金属板可以使金属板软化,所以金属板可以被施加在其上的超出该金属板的屈服应力的力容易地切断。根据已经在上面描述的实施例,尽管在所述金属接合件1中,将厚度彼此相同的金属板10至12接合在一起,但是本发明并不局限于此。已经证实,可以在具有不同厚度的金属板之间获得金属接合,只要可以按压以切断三个以上的金属板即可。即,三个以上金属板的至少其中两个金属板可以在厚度上彼此不同。根据已经在上面描述的实施例,尽管将切断线L2设置成使得突出部13至15和孔 16至18在非切断线方向Y2上的宽度随着它们靠近非切断线Ll而减小,但是本发明并不局限于此。例如,可以将该切断线L2设置成使得突出部13至15和孔16至18在非切断线方向Y2上的宽度保持恒定。根据上述实施例,尽管为一条非切断线Ll设置两条切断线L2以使该两条切断线 L2夹着该非切断线Ll彼此面对,但是本发明并不局限于此。例如,可以为一条非切断线Ll 设置一条切断线L2。根据上述实施例,尽管是简单地切断和按压金属板10至12,但是,例如,可以通过在切断并按压金属板10至12的同时或之后对该金属板10至12加热而力求金属板10至 12之间的相互扩散。通过采用这种过程,金属接合的范围扩大,从而达成了强固的接合。本实施例仅仅被描述为示出了本发明的代表实施例,因此,本发明并不局限于此。 即,本实施例可以通过不脱离本发明要旨的各种修改来实施。
权利要求
1.一种金属接合件,包括第一金属板,该第一金属板中形成有第一孔; 第二金属板,该第二金属板中形成有第二孔;第三金属板,该第三金属板夹在所述第一金属板和所述第二金属板之间,并且该第三金属板中形成有第三孔;第一突出部,该第一突出部与所述第一金属板一体地设置,使得该第一突出部从所述第一金属板的限定了所述第一孔的端面的部分延伸,以朝向所述第三金属板弯曲从而嵌合在所述第三孔中;第二突出部,该第二突出部与所述第三金属板一体地设置,使得该第二突出部从所述第三金属板的限定了所述第三孔的端面的部分延伸,以朝向所述第二金属板弯曲从而嵌合在所述第二孔中;第一金属接合部,该第一金属接合部是所述第一突出部与所述第三金属板的限定了所述第三孔的所述端面接合在一起的部分;以及第二金属接合部,该第二金属接合部是所述第二突出部与所述第二金属板的限定了所述第二孔的所述端面接合在一起的部分,其中所述第一金属板、所述第二金属板和所述第三金属板彼此层叠,其中所述第一突出部和所述第二突出部具有相同的形状,并且其中所述第一突出部层叠在所述第二突出部上。
2.根据权利要求1所述的金属结合件,其中所述第一金属板、第二金属板和第三金属板中的至少两个金属板是由彼此不同种类的金属制成的。
3.根据权利要求1或2所述的金属结合件,其中所述第一金属板、第二金属板和第三金属板中的至少一个金属板被电镀。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的金属结合件,其中所述第一金属板、第二金属板和第三金属板中的至少两个金属板具有彼此不同的厚度。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的金属结合件,其中所述第一突出部在与其延伸方向直角相交的方向上的宽度随着该第一突出部在其延伸方向上延伸而增大,并且其中所述第二突出部在与其延伸方向直角相交的方向上的宽度随着该第二突出部在其延伸方向上延伸而增大。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的金属结合件,其中在所述第一金属板中形成有第四孔,其中使得第三突出部从所述第一金属板的限定了所述第四孔的端面的部分延伸,并且其中使得所述第一突出部和所述第三突出部从所述第一孔和所述第四孔之间的部分延伸。
7.一种金属接合方法,包括将包括第一部分的第一金属板、包括具有与所述第一部分相同形状的第二部分的第二金属板以及包括具有与所述第二部分相同形状的第三部分的第三金属板堆叠,使得第三金属板被设置在所述第一金属板和所述第二金属板之间以及使得所述第一部分、第二部分和第三部分彼此叠置的步骤;以及按压所述第一金属板、第二金属板和第三金属板,使得所述第一金属板的第一部分的外周的部分被切断而使该第一部分朝着所述第三金属板弯曲,使得所述第三部分的外周的部分被切断而使该第三部分朝着所述第二金属板弯曲,使得所述第二部分的外周的部分被切断而使该第二部分向所述第二金属板的相反侧弯曲,使得所述第一部分与所述第三金属板的切断表面产生接触,并且使得所述第三部分与所述第二金属板的切断表面产生接触的步骤。
8.—种金属接合装置,包括第一模具,该第一模具具有用于按压金属板的按压突起,其中,该按压突起在与按压方向直角相交的第一方向的第一端处的该按压方向上的高度比该按压突起在该第一方向上与所述第一端相反的第二端处的该按压方向上的高度更高;以及第二模具,在该第二模具中形成有按压孔,该按压孔具有与所述按压突起的形状相对应的形状。
9.根据权利要求8所述的金属接合装置,其中所述第一端在与按压方向和第一方向直角相交的第二方向上的长度比所述第二端在该第二方向上的长度更长。
10.根据权利要求8或9所述的金属接合装置,其中所述第一模具具有第二按压突起,其中所述第二模具中具有形成在其中的第二按压孔,该第二按压孔具有与所述第二按压突起的形状相对应的形状,其中所述第二按压突起在所述第一方向的第一端处的按压方向上的高度比该第二按压突起在所述第一方向的第二端处的该按压方向上的高度更高,并且其中所述按压突起的第二端和所述第二按压突起第二端设置在所述按压突起的第一端与所述第二按压突起的第一端之间。
全文摘要
一种由其中分别具形成有第一孔(16)和第二孔(18)的第一金属板(10)和第二金属板(12)以及夹在第一和第二金属板之间并且其中形成有第三孔(17)的第三金属板(11)构成的多层金属板。具有相同形状的第一突出部(13)和第二突出部(14)分别一体地设置于第一金属板(10)和第三金属板(11)。第一突出部(13)从第一金属板(10)的其中限定有第一孔(16)的端面的一部分延伸,向第三金属板(11)侧弯曲并且嵌合在第三孔(17)中。第一突出部(14)从第三金属板(11)的其中限定有第三孔(17)的端面的一部分延伸,向第二金属板(12)侧弯曲并且嵌合在第二孔(18)中。第一突出部(13)与第三金属板(11)的其中限定有第三孔(17)的端面接合在一起,并且第二突出部(14)与第二金属板(12)的其中限定有第二孔(18)的端面接合在一起。
文档编号B21D28/14GK102348519SQ201080011850
公开日2012年2月8日 申请日期2010年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者村上和宏, 渡边嘉彦, 牧野公利, 高桥一栄 申请人:矢崎总业株式会社