專利名稱：金屬接合件、金屬接合方法以及金屬接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬接合件、金屬接合方法以及金屬接合裝置，并且更特別地涉及一種其中三個以上的金屬板被接合在一起的金屬接合件以及用于將三個以上的金屬板接合在一起的金屬接合方法和裝置。
背景技術(shù)：
作為一種用于將金屬板接合在一起的方法，傳統(tǒng)上已知一種通過壓接將金屬板壓力接合在一起的方法。然而，在通過壓接的接合中，由于將金屬板接合在一起依賴于壓接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和接觸，所以不能提供充分的電氣性能。此外，在接觸部分中存在很多間隙， 導(dǎo)致了從腐蝕的觀點來說難以在長時間段內(nèi)確保電氣性能。而且，盡管為了確保電氣性能考慮到了利用氣體或等離子將金屬板熔融而焊接在一起，但是難以使該過程自動化，因而， 這種過程并不適合于大批量生產(chǎn)，導(dǎo)致了成本的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題于是，本發(fā)明提供一種其中三個以上的金屬板被接合在一起的金屬接合件以及用于將三個以上的金屬板接合在一起的金屬接合方法和金屬接合裝置，以實現(xiàn)可靠性的提升。解決問題的方法本發(fā)明的金屬接合件具有第一金屬板、第二金屬板、第三金屬板、第一突出部、第二突出部、第一金屬接合部和第二金屬接合部。第三金屬板夾在第一金屬板和第二金屬板之間。第一金屬板中形成有第一孔，第二金屬板中形成有第二孔，并且第三金屬板中形成有第三孔。第一突出部與第一金屬板一體地設(shè)置，使得該第一突出部從該第一金屬板的限定了所述第一孔的端面的部分延伸，以朝向第三金屬板彎曲從而嵌合在所述第三孔中。第二突出部與第三金屬板一體地設(shè)置，使得該第二突出部從該第三金屬板的限定了所述第三孔的端面的部分延伸，以朝向第二金屬板彎曲從而嵌合在所述第二孔中。第一金屬接合部是第一突出部與第三金屬板的限定了第三孔的端面接合在一起的部分。第二金屬接合部是第二突出部與第二金屬板的限定了第二孔的端面接合在一起的部分。第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板彼此層疊。第一突出部具有與第二突出部相同的形狀。第一突出部和第二突出部彼此層疊。所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板中的至少兩個金屬板可以由彼此不同種類的金屬制成。所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板中的至少一個金屬板可以被電鍍。所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板中的至少兩個金屬板的厚度可以是彼此不同的。第一突出部在與其延伸方向直角相交的方向上的寬度可以隨著該第一突出部在其延伸方向上延伸而增大，并且第二突出部在與其延伸方向直角相交的方向上的寬度可以隨著該第二突出部在其延伸方向上延伸而增大。在所述第一金屬板中可以形成有第四孔，并且第三突出部可以從第一金屬板的限定了該第四孔的端面的部分延伸。使得第一突出部和第三突出部從第一孔和第四孔之間的部分延伸。本發(fā)明的金屬接合方法包括將包括第一部分的第一金屬板、包括具有與第一部分相同形狀的第二部分的第二金屬板以及包括具有與第二部分相同形狀的第三部分的第三金屬板彼此層疊，使得第三金屬板被設(shè)置在第一金屬板和第二金屬板之間并且使得第一部分、第二部分和第三部分彼此重疊的步驟；以切斷第一部分的外周的部分以使得該第一部分朝著第三金屬板彎曲、切斷第三部分的外周的部分以使得該第三部分朝著第二金屬板彎曲以及切斷第二部分的外周的部分以使得該第二部分向第二金屬板的相反側(cè)彎曲，從而使第一部分與第三金屬板的切斷表面產(chǎn)生接觸以及使第三部分與第二金屬板的切斷表面產(chǎn)生接觸的方式，來按壓第一金屬板的第一部分的步驟。本發(fā)明的金屬接合裝置具有第一模具和第二模具。第一模具具有用于按壓金屬板的按壓突起，其中在與按壓方向直角相交的第一方向的第一端處的按壓方向上的高度高于在該第一方向上與所述第一端相反的第二端處的按壓方向上的高度。在第二模具中形成有按壓孔，該按壓孔具有與所述按壓突起的形狀相對應(yīng)的形狀。所述第一端在與按壓方向和第一方向直角相交的第二方向上的長度可以比所述第二端在該第二方向上的長度更長。第一模具可以具有第二按壓突起。在第二模具中形成具有與第二按壓突起的形狀相對應(yīng)的形狀的第二按壓孔。第二按壓突起在第一方向的第一端處的按壓方向上的高度比該第二按壓突起在第一方向的第二端處的按壓方向上的高度更高，并且所述按壓突起的第二端和所述第二按壓突起第二端設(shè)置在按壓突起的第一端與所述第二按壓突起的第一端之間。本發(fā)明的優(yōu)點如已經(jīng)在上面描述的，根據(jù)權(quán)利要求1、7和8描述的本發(fā)明，由于當按壓金屬板時，在金屬板的突出部的切斷外周表面與在按壓方向上彼此直接層疊的金屬板中的孔的切斷內(nèi)周表面之間生成了摩擦，使得獲得了金屬接合部，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電氣性能和可靠性的提升。根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明，可以將由不同種類的金屬制成的金屬板接合在一起。根據(jù)權(quán)利要求3所述的本發(fā)明，由于通過電鍍金屬板的至少其中一個能夠使金屬板軟化，所以金屬板可以被施加在其上的超過該金屬板的屈服應(yīng)力的力容易地切斷。根據(jù)權(quán)利要求4所述的本發(fā)明，還可以使具有不同厚度的金屬板接合在一起。根據(jù)權(quán)利要求5所述的本發(fā)明，通過朝著孔的寬度減小的側(cè)而被按壓到該孔中的所述突出部，在切斷表面中生成的法向載荷，促進了金屬接合部的接合，可以實現(xiàn)電氣性能和可靠性的進一步提高。根據(jù)權(quán)利要求6所述的本發(fā)明，夾著一條非切斷線能夠得到兩個金屬接合部，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電氣性能和可靠性的進一步提高。


圖1是本發(fā)明的金屬接合件的局部透視圖。
圖2是圖1所示的金屬接合件的頂視圖。
圖3是當從箭頭Pl所示的方向觀看時，圖2所示的金屬接合件的視圖。
圖4是當從箭頭P2所示的方向觀看時，圖2所示的金屬接合件的視圖。
圖5是沿線I-I截取的圖2所示的金屬接合件的剖視圖。
圖6是沿線II-II截取的圖2所示的金屬接合件的剖視圖。
圖7是示出了圖6所示的金屬接合部的繪圖。
圖8是示出了本發(fā)明的金屬接合裝置的一個實施例的透視圖。
圖9是構(gòu)成了圖8所示的金屬接合裝置的第一模具的頂視圖。
圖10是沿線III-III截取的圖8所示的金屬接合裝置的剖視圖，示出了在按壓金屬接合件之前的狀態(tài)。
圖11是沿線III-III截取的圖8所示的金屬接合裝置的剖視圖，示出了金屬接合件被按壓之后的狀態(tài)。
附圖標號
2金屬接合裝置
10金屬板
11金屬板
12金屬板
13突出部
14突出部
15突出部
16孔
17孔
18孔
19金屬接合部
21第二模具
22第一模具
24按壓孔
25按壓突起
Ll非切斷線
L2切斷線
Yl按壓方向
Y2非切斷線方向
具體實施例方式下文中，將基于附圖來描述本發(fā)明的實施例。如圖1至圖7所示，金屬接合件1包括例如由相同金屬制成的三個金屬板10、11、12。如圖5所示，金屬接合件1包括突出部13、14、15、孔16、17、18以及金屬接合部19(見圖6)。突出部13設(shè)置在金屬板10中。突出部14設(shè)置在金屬板11中。突出部15設(shè)置在金屬板12中。如圖2所示，在三個金屬板10至12彼此重疊的狀態(tài)下，通過沿著分別從非切斷線Ll的一端途徑遠離該非切斷線Ll的一側(cè)而延伸至該非切斷線Ll的另一端的切斷線L2來切斷三個金屬板10至12，并同時按壓三個金屬板10至12的被切斷線L2和非切斷線Ll所包圍的部分，將所述突出部13至15設(shè)置成在按壓方向Yl上突出。在本實施例中，為一個非切斷線Ll提供兩條切斷線L2，以使該兩條切斷線L2夾著非切斷線Ll而彼此面對。通過在金屬板10中設(shè)置突出部13而形成孔16。通過在金屬板11中設(shè)置突出部 14而形成孔17。通過在金屬板12中設(shè)置突出部15而形成孔18。迫使位于按壓方向Yl最上方的、除金屬板12以外的剩余金屬板10、11的突出部13、14進入到在按壓方向Yl上彼此直接重疊的該金屬板10、11的孔17、18中。當此發(fā)生時，突出部13被迫進入孔17中，同時使得該突出部13的切斷外周表面摩擦孔17的切斷內(nèi)周表面，并且突出部14被迫進入到孔 18中，同時使得該突出部14的切斷外周表面摩擦孔18的切斷內(nèi)周表面。由于此，通過所述摩擦而去除了氧化層，使得露出新生表面，從而突出部13、14的切斷外周表面附著于孔17、 18的切斷內(nèi)周表面，并且如圖6和7所示，獲得了金屬接合部19。從圖7中可以看出，各金屬被接合在一起，同時其之間無間隙。此外，突出部13至15的形狀由于被按壓而變形。在突出部13、14彼此重疊的部分以及突出部14、15彼此重疊的部分中，由于所述變形也產(chǎn)生了摩擦，從而獲得了金屬接合部20 (圖幻。因而，可以通過金屬的一體化而實現(xiàn)電阻和接合強度的提高。根據(jù)上述的金屬接合件1，由于當按壓金屬板10、11、12以便獲得金屬接合部19 時，在金屬板10、11的突出部13、14的切斷外周表面與在按壓方向Yl上彼此鄰接的金屬板 11、12的孔17、18的切斷內(nèi)周表面之間產(chǎn)生了摩擦，所以可以實現(xiàn)電氣性能和可靠性的提升。此外，根據(jù)上述的金屬接合件1，由于可以在一般的按壓過程中將三個金屬板10 至12接合在一起，所以省去了對獲得金屬結(jié)合的特殊設(shè)備的必要性，從而可以避免零部件成本的上升。如圖2所示，將切斷線L2設(shè)置成使得突出部13至15和孔16至18在非切斷線方向Y2上的寬度隨著該切斷線L2靠近非切斷線Ll而減小。S卩，由非切斷線Ll和切斷線L2所包圍的部分形成為梯形，同時非切斷線Ll用作為上邊。在這種構(gòu)造中，當向下按壓突出部13、14時，該突出部13、14各自被迫進入到孔 17、18的寬度上較窄的部分中，從而在該突出部13、14的切斷外周表面以及孔17、18的切斷內(nèi)周表面中產(chǎn)生了法向載荷。當此發(fā)生時，促進了金屬板10至12的接合，并且可以實現(xiàn)金屬接合部19的接合強度上的提升。根據(jù)上述的金屬接合件1，為非切斷線Ll提供兩條切斷線L2，使得該兩條切斷線 L2夾著非切斷線Ll彼此面對。通過這樣設(shè)置切斷線L2，可以在非切斷線Ll的任何一側(cè)上都獲得兩個金屬接合部19，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)電氣性能和可靠性的進一步提升。
7
接著，下面將參考圖8、10和11來描述將上述三個金屬板10至12接合在一起的
金屬接合裝置2。如這些附圖中所示，金屬接合裝置2由第一模具22、第二模具21和導(dǎo)向件23構(gòu)成。第二模具21被設(shè)置成例如長方體形狀，并且在其上表面中包括兩個按壓孔24。每個按壓孔M都設(shè)置成與金屬板10至12中由非切斷線Ll和切斷線L2所包圍的部分相同的梯形形狀，并且使得每個按壓孔M的深度隨著該孔M靠近非切斷線Ll而變淺。按壓孔 24的對應(yīng)于非切斷線Ll的部分的深度是0或者是使得金屬板10至12的非切斷線Ll不被切斷。在意圖接合在一起的各金屬板的總的板厚度增大的情況下，需要使兩個按壓孔M中的每一個按壓孔M的開度θ (圖9)增大。在該開度θ大于15°的情況下，能夠施加通過第二模具21和第一模具22就足以切斷所有三個或更多個金屬板的法向應(yīng)力，這將在后面描述。第一模具22被設(shè)置成為類似棒狀。當從其上方觀看時，該第一模具22的形狀形成為通過將兩個梯形的較短的平行邊接合在一起而形成的類似蝴蝶結(jié)形狀。在第一模具22 的按壓方向Yl上的頂端處設(shè)置有兩個按壓突起25。該兩個按壓突起25形成為能夠使它們各自嵌合到兩個按壓孔M中的形狀。兩個按壓突起25還被設(shè)置成使得它們在按壓方向 Yl上的突出高度隨著該按壓突起25靠近非切斷線Ll而減小。導(dǎo)向件23被設(shè)置成例如長方體形狀，并且導(dǎo)向孔沈設(shè)置在導(dǎo)向件23中，該導(dǎo)向孔沈在按壓方向Yl上穿通導(dǎo)向件23。導(dǎo)向孔沈被設(shè)置成能夠使第一模具22嵌合到該導(dǎo)向孔26中以便在按壓方向Yl上引導(dǎo)該第一模具22的類似蝴蝶結(jié)形狀。接下來，將描述采用了上述金屬接合裝置2的金屬接合方法。首先，如圖10所示， 將三個金屬板10至12彼此層疊，然后放置在第二模具21上。之后，如圖11所示，使第一模具22在按壓方向Yl上沿著導(dǎo)向件23中的導(dǎo)向孔沈移動，并且將金屬板10至12夾在第二模具21和第一模具22之間。當使得第一模具22在按壓方向Yl上進一步移動時，由按壓突起25的沿切斷線L2 的邊緣以及按壓孔M的沿切斷線L2的邊緣來沿著該切斷線L2切斷金屬板10至12。同時，在按壓方向Yl上按壓金屬板10至12的被切斷線L2和非切斷線Ll所包圍的部分，從而迫使金屬板10的突出部13進入到金屬板11的孔17中，并且迫使金屬板11的突出部14 進入到金屬板12的孔18中，并且該突出部13、14的切斷外周表面附著于孔17、18的切斷內(nèi)周表面，從而獲得了金屬接合部19。根據(jù)上述的金屬接合裝置2，由于能夠通過一般的按壓過程將金屬板10至12接合在一起，所以并不需要為了獲得金屬結(jié)合的特殊設(shè)備，從而能夠避免零部件成本的上升。根據(jù)已經(jīng)在上面描述的本實施例，盡管是通過將三個金屬板10至12接合在一起來設(shè)置金屬接合件1，但是本發(fā)明并不局限于此。所述金屬接合件1可以通過將三個以上金屬板接合在一起來設(shè)置。根據(jù)已經(jīng)在上面描述的本實施例，盡管在所述接合金屬件1中，是將由相同金屬制成的三個金屬板10至12接合在一起，但是本發(fā)明并不局限于此。已經(jīng)證實，可以在諸如錫、鋅、金和銀的不同金屬之間獲得金屬接合，只要可以按壓以切斷三個以上的金屬板即可。即，三個以上金屬板的至少其中兩個金屬板可以由彼此不同的金屬制成。
此外，三個以上金屬板的至少其中一個金屬板可以用錫、鋅、金或銀來電鍍。由于以上述方式通過電鍍至少一個金屬板可以使金屬板軟化，所以金屬板可以被施加在其上的超出該金屬板的屈服應(yīng)力的力容易地切斷。根據(jù)已經(jīng)在上面描述的實施例，盡管在所述金屬接合件1中，將厚度彼此相同的金屬板10至12接合在一起，但是本發(fā)明并不局限于此。已經(jīng)證實，可以在具有不同厚度的金屬板之間獲得金屬接合，只要可以按壓以切斷三個以上的金屬板即可。即，三個以上金屬板的至少其中兩個金屬板可以在厚度上彼此不同。根據(jù)已經(jīng)在上面描述的實施例，盡管將切斷線L2設(shè)置成使得突出部13至15和孔 16至18在非切斷線方向Y2上的寬度隨著它們靠近非切斷線Ll而減小，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，可以將該切斷線L2設(shè)置成使得突出部13至15和孔16至18在非切斷線方向Y2上的寬度保持恒定。根據(jù)上述實施例，盡管為一條非切斷線Ll設(shè)置兩條切斷線L2以使該兩條切斷線 L2夾著該非切斷線Ll彼此面對，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，可以為一條非切斷線Ll 設(shè)置一條切斷線L2。根據(jù)上述實施例，盡管是簡單地切斷和按壓金屬板10至12，但是，例如，可以通過在切斷并按壓金屬板10至12的同時或之后對該金屬板10至12加熱而力求金屬板10至 12之間的相互擴散。通過采用這種過程，金屬接合的范圍擴大，從而達成了強固的接合。本實施例僅僅被描述為示出了本發(fā)明的代表實施例，因此，本發(fā)明并不局限于此。 即，本實施例可以通過不脫離本發(fā)明要旨的各種修改來實施。
權(quán)利要求
1.一種金屬接合件，包括第一金屬板，該第一金屬板中形成有第一孔； 第二金屬板，該第二金屬板中形成有第二孔；第三金屬板，該第三金屬板夾在所述第一金屬板和所述第二金屬板之間，并且該第三金屬板中形成有第三孔；第一突出部，該第一突出部與所述第一金屬板一體地設(shè)置，使得該第一突出部從所述第一金屬板的限定了所述第一孔的端面的部分延伸，以朝向所述第三金屬板彎曲從而嵌合在所述第三孔中；第二突出部，該第二突出部與所述第三金屬板一體地設(shè)置，使得該第二突出部從所述第三金屬板的限定了所述第三孔的端面的部分延伸，以朝向所述第二金屬板彎曲從而嵌合在所述第二孔中；第一金屬接合部，該第一金屬接合部是所述第一突出部與所述第三金屬板的限定了所述第三孔的所述端面接合在一起的部分；以及第二金屬接合部，該第二金屬接合部是所述第二突出部與所述第二金屬板的限定了所述第二孔的所述端面接合在一起的部分，其中所述第一金屬板、所述第二金屬板和所述第三金屬板彼此層疊，其中所述第一突出部和所述第二突出部具有相同的形狀，并且其中所述第一突出部層疊在所述第二突出部上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬結(jié)合件，其中所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板中的至少兩個金屬板是由彼此不同種類的金屬制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬結(jié)合件，其中所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板中的至少一個金屬板被電鍍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項所述的金屬結(jié)合件，其中所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板中的至少兩個金屬板具有彼此不同的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項所述的金屬結(jié)合件，其中所述第一突出部在與其延伸方向直角相交的方向上的寬度隨著該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與其延伸方向直角相交的方向上的寬度隨著該第二突出部在其延伸方向上延伸而增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項所述的金屬結(jié)合件，其中在所述第一金屬板中形成有第四孔，其中使得第三突出部從所述第一金屬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從所述第一孔和所述第四孔之間的部分延伸。
7.一種金屬接合方法，包括將包括第一部分的第一金屬板、包括具有與所述第一部分相同形狀的第二部分的第二金屬板以及包括具有與所述第二部分相同形狀的第三部分的第三金屬板堆疊，使得第三金屬板被設(shè)置在所述第一金屬板和所述第二金屬板之間以及使得所述第一部分、第二部分和第三部分彼此疊置的步驟；以及按壓所述第一金屬板、第二金屬板和第三金屬板，使得所述第一金屬板的第一部分的外周的部分被切斷而使該第一部分朝著所述第三金屬板彎曲，使得所述第三部分的外周的部分被切斷而使該第三部分朝著所述第二金屬板彎曲，使得所述第二部分的外周的部分被切斷而使該第二部分向所述第二金屬板的相反側(cè)彎曲，使得所述第一部分與所述第三金屬板的切斷表面產(chǎn)生接觸，并且使得所述第三部分與所述第二金屬板的切斷表面產(chǎn)生接觸的步驟。
8.—種金屬接合裝置，包括第一模具，該第一模具具有用于按壓金屬板的按壓突起，其中，該按壓突起在與按壓方向直角相交的第一方向的第一端處的該按壓方向上的高度比該按壓突起在該第一方向上與所述第一端相反的第二端處的該按壓方向上的高度更高；以及第二模具，在該第二模具中形成有按壓孔，該按壓孔具有與所述按壓突起的形狀相對應(yīng)的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬接合裝置，其中所述第一端在與按壓方向和第一方向直角相交的第二方向上的長度比所述第二端在該第二方向上的長度更長。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的金屬接合裝置，其中所述第一模具具有第二按壓突起，其中所述第二模具中具有形成在其中的第二按壓孔，該第二按壓孔具有與所述第二按壓突起的形狀相對應(yīng)的形狀，其中所述第二按壓突起在所述第一方向的第一端處的按壓方向上的高度比該第二按壓突起在所述第一方向的第二端處的該按壓方向上的高度更高，并且其中所述按壓突起的第二端和所述第二按壓突起第二端設(shè)置在所述按壓突起的第一端與所述第二按壓突起的第一端之間。
全文摘要
一種由其中分別具形成有第一孔(16)和第二孔(18)的第一金屬板(10)和第二金屬板(12)以及夾在第一和第二金屬板之間并且其中形成有第三孔(17)的第三金屬板(11)構(gòu)成的多層金屬板。具有相同形狀的第一突出部(13)和第二突出部(14)分別一體地設(shè)置于第一金屬板(10)和第三金屬板(11)。第一突出部(13)從第一金屬板(10)的其中限定有第一孔(16)的端面的一部分延伸，向第三金屬板(11)側(cè)彎曲并且嵌合在第三孔(17)中。第一突出部(14)從第三金屬板(11)的其中限定有第三孔(17)的端面的一部分延伸，向第二金屬板(12)側(cè)彎曲并且嵌合在第二孔(18)中。第一突出部(13)與第三金屬板(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)與第二金屬板(12)的其中限定有第二孔(18)的端面接合在一起。
文檔編號B21D28/14GK102348519SQ201080011850
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者村上和宏, 渡邊嘉彥, 牧野公利, 高橋一栄 申請人:矢崎總業(yè)株式會社