專利名稱：成型件制作工藝和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種成型件的制作工藝和設備，該種成型件特別可用作(但并非僅用作)散熱件，例如半導體散熱片。
半導體散熱片可以有種種不同形狀的輪廓，但常常只是從金屬成型壓制件切下的一段切片。用來制作這類散熱件的壓制件的輪廓決定于壓制金屬件時所用模具的輪廓，用壓制件制作而成的散熱件的外形也只是在其與壓制方向橫交的寬度上有不同。
美國專利4884331涉及到一種半導體散熱片的制作工藝，它用橫切鋸組橫鋸縱向伸展的金屬成型壓制件。該壓制件包括縱向伸展的板狀件，板件上豎立著許多縱向伸展、橫向隔開的肋條。用橫切鋸在沿壓制件長度方向的一些位置上橫向鋸割肋條，鋸割高度為肋條的高度，然后從經上述加工的壓制件切下一定長度的一段，就制成半導體散熱片，該散熱片包括底板，底板上豎立著許多橫向隔開、縱向伸展的肋塊。肋塊的這種結構提高了如此制成的散熱片的散熱效率。
這種半導體散熱片的制作工藝的一個缺點是費時而昂貴。橫鋸肋條時在鋸邊處生成毛刺，必須經過清除，散熱片才能使用。由于要清除毛刺，因此提高了制造成本。
由于散熱片的肋塊是用橫切鋸鋸割壓制件的肋條而制成的，相鄰行的肋塊在橫向上處于一直線上，從而限制了散熱片的散熱效率。
本發(fā)明的一個目的是減輕上述缺點。
本發(fā)明的一個特點是提供一種用一般是縱向伸展的壓制件制作成型散熱件的工藝，上述縱向伸展的壓制件上有橫向隔開、縱向伸展的肋條；該工藝包括用橫向沖切的沖切裝置從上述肋條中沿縱向以一定間隔切去一段段的肋塊的工序。
該工藝包括以一次沖切操作從一根肋條上沿縱向以一定間隔同時切去若干肋塊的工序。
該工藝包括以一次沖切操作從若干根肋條上切去縱向肋塊的工序。
使用在一次操作中便能連續(xù)切入若干肋條的沖切裝置，便能從若干肋條上同時切去縱向肋塊。
該工藝還包括以肋條高度從若干肋塊上沖切下若干相繼的縱向肋塊的工序，這也是在一次沖切操作中完成的。
這可用一種沖切工具完成，這種工具在使用中，可一下子連續(xù)切入好幾根肋條，其特點是，該沖切工具包括若干前后排列的切割刀，在沖切工具的前進方向上，后邊的切割刃在與該工具前進方向垂直的深度方向上要比前邊的切割刃更深。
該工藝可以使得由于切去縱向肋塊而在肋條上形成的間隙的長度一般等于沖切后留下的肋塊的長度。
該工藝可以使得從相鄰肋條切去縱向肋條后留下的肋塊一般在橫向上成一直線。
或者，該工藝也可以使得從相鄰肋條切去縱向肋塊后留下的肋塊一般在橫向上不成直線。
該工藝還可以使從相鄰肋條切去縱向肋塊后留下的肋塊在朝著壓制件的深度方向上緩慢或急劇傾斜。
該工藝包括從加工好的壓制件上切下一段，從而形成一定長度的成型件的工序。
可以用鋸切裝置或用沖切裝置在與壓制件平面垂直方向上把加工好的壓制件切下一段，形成成型件。
當相鄰行的肋塊在橫向上不處于一直線時，垂直下切的沖切裝置可包括沖頭，該沖頭上有合適形狀的切割刃，切割刃在使用時，在橫向相隔行的縱向伸展肋塊的間隙中橫向接靠壓制件。
上述工藝可以應用于上述壓制件，制成半導體散熱片之類的散熱件。
因此，壓制件最好用金屬或任何其它合適的傳熱材料制成。
本發(fā)明的第二個特點是提供了用上述工藝制成的散熱件，該散熱件包括縱向伸展的底板，底板上豎立著在橫向上隔開的一行行沿縱向伸展并相隔的肋塊。
肋塊可以在朝著壓制件的深度方向上緩慢或急劇傾斜。
相鄰行的肋塊可排列成在橫向上不處于一直線。
本發(fā)明的第三個特點是提供了一種在本發(fā)明第一個特點所述工藝中使用的設備，該設備包括把上述壓制件送往沖切裝置的傳送裝置，該沖切裝置包括橫向沖切的沖頭、模具裝置和把沖力加到該沖頭的裝置，其特征是，在使用時，模具裝置位于直立肋條的一側，沖頭位于該肋條的另一側，從而沖力裝置在使用時把沖力加到沖頭上，使沖頭向著模具橫向運動，從而從肋條上切去縱向伸展的肋塊。
該沖力裝置可以是沖床。
該模具裝置可以是若干模件，每一模件在使用中位于相應肋條的一側。
某些模件在與壓制件行進方向垂直的方向上可有微小的圍繞樞軸的轉動，以允許壓制件的肋條有相對的位置偏移。
該設備可以包括在與壓制件上表面垂直方向上放低沖切裝置的裝置，從而使沖切裝置接靠壓制件的上表面。
放低沖切裝置，使其接靠壓制件的裝置在放低沖頭和模具接靠壓制件上表面之前允許沖切裝置相對于壓制件作橫向移動。
該沖切裝置可以包括一行沖頭和模件，它們排列在相對于壓制件行進方向的縱向上，從一根肋條上便可一下子切去多個縱向肋塊，因此，沖力裝置把沖力加到所有沖頭上，使沖頭向著各自的模件同時作橫向運動。
該沖切裝置可以包括一列沖頭和模件，它們排列在相對于壓制件行進方向的橫向上，從而從相鄰肋條上一下子切去多個縱向肋塊。
該沖切裝置可以做成由許多行和許多列沖頭和相應的模件組成的矩陣結構，從而從所有相鄰肋條上同時切去多個縱向肋塊。
該設備可以包括切割工具，從經上述加工的壓制件上切下一段，從而制成一定長度的成型件。
該切割工具可以是鋸割裝置。
或者，該切割工具可以是沖切裝置，它可在垂直于壓制件表面的方向上下切，該沖切裝置可以包括沖頭，該沖頭上有合適輪廓的切割刃，在使用中，切割刃在一行行橫向隔開的縱向肋塊的間隙中橫向接靠壓制件。
本發(fā)明的第四個特點是提供了一種在本發(fā)明設備中使用的沖切工具，該沖切工具包括二維葉刀，該葉刀包括在垂直于葉刀平面的寬度方向上伸展的前切割刃和從該前切割刃向后伸展的弧形切割刃。
此工具可以在其長度方向上前后排列有多個葉刀，其特征是，在該工具一下子向前(切割)方向上，后邊的葉刀在深度上要比緊在它之前的葉刀更深。
在該工具一下子向前(切割)方向上，葉刀沿著該工具的長度上的寬度越來越寬。
本發(fā)明的上述特征和進一步的特征從下面參照附圖的說明中可更容易地理解。


圖1為壓制件的端面圖2為圖1壓制件的平面圖，其前端部已經本發(fā)明工藝加工；圖3為由本發(fā)明工藝制成的成型件的平面圖；圖4為圖3的X-X剖面的側視圖；圖5為本發(fā)明設備的草圖；圖6為表示一部分壓制件與本發(fā)明設備中模具裝置接靠的放大的側視剖面圖；圖7表示出模板；圖8為沖切工具的放大側視圖；圖9為圖8沖切工具的端面圖；圖10為在壓制件上用本發(fā)明工藝的另一個特點加工出的前端部的平面圖；圖11為用本發(fā)明工藝的另一個特點制成的成型件的平面圖；圖12為圖11成型件的放大平面圖。
請參見附圖，圖1為壓制件10的端面圖，壓制件10包括縱向伸展的板狀底面12(從圖2、4可看得更清楚，其上豎立著許多與上述底面大體垂直的橫向隔開、縱向伸展的肋條14。
本發(fā)明工藝原則上可從圖2看得更清楚，圖2以平面圖表示出圖1的壓制件的一個斷片，該壓制件的前端部10a已經部分加工，可從壓制件10上切下而形成成型件16(見圖3和圖4)。
本發(fā)明工藝一般包括用橫向沖切的沖切裝置從直立肋條14上切去縱向肋塊18(圖3和圖4中用虛線表示)的工序。從上述肋條14上切去肋塊18后形成橫向相隔的一行行(這些行在圖中用20表示，它們與肋條重合)肋塊22。
盡管可以在壓制件10的每一肋條14的長度上一步橫向沖切肋條14從而切去縱向伸展的肋塊18，但所使用的沖切裝置最好能在沿肋條長度方向上的若干位置上相繼接靠多條相鄰肋條14，從而一下子從這些相鄰肋條上橫向切下許多肋塊。沖切裝置可用微處理器控制。
用這一工藝制成的成型件的尺寸決定于被加工的壓制件的寬度以及從該壓制件上切下部分的長度。
經驗表明，從肋條14上橫向沖切下肋塊18不會在肋塊22的邊上產生太多的毛刺(這與用橫切鋸鋸切不同)，即使產生了一些毛刺也在可以接受的范圍內，因此不用進一步加工清除。
圖5表示在本發(fā)明成型件制作工藝中使用的設備30的草圖。該設備包括把壓制件10向著沖切裝置34運送的裝置32。壓制件10的移動控制成一步一步向前移動，在兩步之間的時間間隔中，沖切裝置34接靠壓制件的相應部分。
沖切裝置34包括至少一個沖頭(沖切工具)和一模件，使用中，它們以如下方式接靠壓制件10，模具裝置的模件36(圖6)位于肋條14的相應一邊，沖頭位于該肋條的另一邊。
該沖切裝置還包括把沖力加于上述沖頭上的裝置，使該沖頭在使用中橫向越過上述模件36、從而從每一根肋條14上連續(xù)切下縱向肋塊18。
圖6為本發(fā)明設備中的模具裝置35的一部分的放大剖視圖。所示的模具裝置35與壓制件10接靠。該模具裝置包括固定的模件36a，在使用時，被運向沖切裝置34的壓制件10滑動靠上該模件。該固定模件36a位于設備30的與沖切裝置34相對著的一端。模具裝置35還包括若干模件36，其自由端在使用中位于壓制件10的肋條14間的空隙中，它們都與各自的肋條的一側邊接靠。但是，模件36可圍繞樞軸轉動地安裝在支架38上，使得它們的自由端在橫向位置上可有少許偏離，從而使肋條沿其長度方向上可有一定偏移。
圖6的視圖表示出了模件36的部分外表。圖7表示出模件36a，它是一塊4平方英寸的淬火鋼板。模件36平面上的槽孔36b使沖頭的切割部分能通到依次排列的模件上。該槽孔的36c使葉刀的背刃能穿過模具。
圖8和圖9表示出特別適用于設備30以加快操作進程的工具40(沖頭)。工具40設計成在壓制件10的整個寬度上相繼接靠各相鄰肋條14，從而從各肋條14上切下縱向肋塊。在優(yōu)選實施例中，該工具包括若干葉狀切刀(a、b、c、d)，它們依次排列在工具44的長度方向上。每一葉狀切刀包括在與切刀平面垂直方向上橫向伸展的前切割刃44以及在葉刀平面上從該前切割刃44向后伸展的弧形切割刃46。
使用時，使工具40的葉刀42與壓制件10的肋條14的一邊接靠。工具40向著壓制件10的橫向運動使得前切割刃44和相繼的弧形切割刃46割穿肋條14，從而從肋條14上沖切下肋塊18。從肋條上沖切下的肋塊的輪廓與葉刀的輪廓大致相同。弧形切割刃還把從肋條14上沖切下的肋塊18從壓制件上剔除，從而防止這類切下的肋塊在堵塞隨后的沖切操作。
工具40的每一葉刀42(a、b、c、d)向外伸出而超過下一個葉刀，因此工具40橫越壓制件10的一下子沖切便把許多相繼的縱向肋塊18從各肋條14上切下。各葉刀42(d、c、b、a)的前切割刃44的寬度在工具一下子向前(切割)方向上(即圖8中從葉刀42d開始從右向左)依次增大，從而前邊的葉刀42為緊隨其后的葉刀提供一定間隙。各葉刀42(d、c、b、a)的深度在工具一下子向前的方向上、即從右向左依次減少。
使用這種優(yōu)選沖切工具40使得用本發(fā)明制作的成型件16的肋塊22具有傾斜的輪廓(圖4)，它們的鄰近底面12處的底部顯得更寬。在一未畫出的優(yōu)選實施例中，沖切工具40的葉刀42的輪廓做成經它切割下的肋塊22具有“圣誕樹形”輪廓，即上尖下寬。
沿壓制件10的長度方向反復進行沖切，就能把每一肋條14變成一行被間隙23隔開的肋塊22，在本例中，該間隙的長度與肋塊22的長度相等。
間隔23的寬度可為任意長度，但優(yōu)選其等于肋塊22的長度。
壓制件10相對于沖切裝置34的運動由運送裝置32控制，但可看到，可以使沖切裝置34本身相對于壓制件10運動，此時，壓制件保持靜止。
盡管可以控制只有一個沖頭(沖切工具)和有關模具裝置的沖切裝置以上述一步一步前進的方式加工壓制件，但在一種優(yōu)選實施例中，可對具有多個沖頭和共同模具裝置的沖切裝置作出安排，使得在使用中，可在肋條長度方向上的多個位置上接靠多根相鄰肋條14，從而同時從這些肋條14上切下許多縱向伸展肋塊18。在這種安排中，可以是沖床的沖力裝置為所有上述沖頭提供沖力，沖頭可同時或按順序沖切。
圖10到圖12表示按本發(fā)明工藝加工過的一種壓制件，其成型件16上的肋塊22的排列與圖3和圖4不同。圖10到圖12中，相同部件用同一標號表示。此時設備30的沖切裝置34只能接靠一根肋條14，從其上切下縱向伸展肋塊18。
在接靠壓制件以作上述加工之前，沖切裝置34相對于壓制件的橫向運動和縱向運動都由微處理器控制，以適合壓制件10的寬度。
這種工藝的一個優(yōu)點是它所提供的成型件16上相鄰肋條14的肋塊22是交錯的，即不在同一條橫向直線上。用橫切鋸鋸切的方法是制造不出這種排列的肋塊22的，而是所有肋塊只能在橫向上一個接一個排列。
產生這種成型件所使用的設備一般與制作圖3和圖4所示成型件16的設備相同。
沖切裝置34包括至少一個沖頭50和一個模具52(表示在圖12的位置上)，使用時，它們被放低，與壓制件10的上表面54接觸，使得模具52位于肋條14的一邊，沖頭50位于該肋條的另一邊(見圖12)。
沿著肋條14的長度方向反復沖切，便能把一個肋條變成一行肋塊22。
沖頭34可相對于壓制件10橫向移動，從而使該沖切裝置34加工各種不同橫向寬度的壓制件10。
盡管可以以上述一步一步前進的方式控制只有一個沖頭50和模具52的沖切裝置34來加工壓制件10，但在一種優(yōu)選實施例中，沖切裝置34具有排列成矩陣結構的多個沖頭50及其模具52，從而在使用時，該沖頭50和模具52在肋條縱向上多個位置上接靠多根肋條14，從而從這些肋條14上同時切下許多縱向肋塊18(圖12中虛線所示)。在這種結構中，可用諸如沖床的沖力裝置向所有沖頭同時提供沖力。
可以看出，肋塊22在所在行20中的相對位置決定于沖切裝置34的沖頭50的排列，使用合適設計的沖切裝置34，便能得到任意組型的肋塊22。
本設備還包括用來把一定長度的已經加工的壓制件10的部分10a切下的裝置60(圖5)，從而形成一定長度的成型件16。
切割裝置60可以是鋸，但其缺點如前所述，會生成毛刺。在優(yōu)選實施例中，切斷裝置為在垂直于壓制件10的底板12的平面的方向上下切的沖切裝置(未畫出)，它橫跨在肋塊22向的間隙上橫向接靠該壓制件。因此，當肋塊不處于同一橫向直線上時(圖10到圖12)，垂直下切的沖切裝置的切割刃62的輪廓必須作相應設計，從而從圖9到11中可以看到在成型件16上形成階梯形輪廓邊。
可以看出，由本發(fā)明工藝制成的成型件可用作半導體散熱片，因為這種橫向相隔的一行行肋塊結構提高了散熱性。因此它們應該用金屬壓制件或任何其它傳熱材料壓制件制成。
權利要求
1.一種用一般是縱向伸展的壓制件制作成型件的工藝，該壓制件上豎立有多根橫向相隔、縱向伸展的肋條；該工藝包括用橫向沖切裝置從至少幾根上述肋條上切下縱向相隔的肋塊的工序。
2.按權利要求1所述的工藝，其特征在于，它包括以一次沖切操作從一根肋條上切下多個縱向相隔肋塊的工序。
3.按權利要求1或2所述的工藝，其特征在于，它包括以一次沖切操作從多根上述肋條的每一根上切下一塊縱向肋塊的工序。
4.按權利要求3所述的工藝，其特征在于，它包括在肋條的深度方向上從多根肋條的每一根上切下多個相繼的縱向肋塊的工序。
5.按權利要求4所述的工藝，其特征在于，從多根肋條的每一根上切下多個相繼縱向肋塊的工序是在一次沖切操作中完成的。
6.按上述任一權利要求所述的工藝，其特征在于，切去縱向相隔肋塊后在肋條上形成的間隙的長度一般等于留下的肋塊的長度。
7.按上述任一權利要求所述的工藝，其特征是，從相鄰肋條切去縱向相隔肋塊后留下的肋塊在橫向上處于同一直線。
8.按上述任一權利要求所述的工藝，其特征在于，切下縱向相隔肋塊后所留下的肋塊在深度方向上向著上述壓制件緩慢或急劇傾斜。
9.按上述任一權利要求所述的工藝，其特征在于，它包括從壓制件的已經加工部分切下一定長度的工序，從而形成一定長度的成型件。
10.按權利要求9所述的工藝，其特征在于，從壓制件的已加工部分切下成型件是用鋸切裝置或在垂直于壓制件平面的方向上切下的沖切裝置完成的。
11.按權利要求10所述的工藝，其中，相鄰行的肋塊不在同一橫向直線上，其特征是，垂直下切的沖切裝置的沖頭上有合適輪廓的切割刃，在使用時，它在橫向相隔行的縱向肋塊之間的間隙中，橫向接靠壓制件。
12.一種散熱件，它包括縱向伸展的壓制件底板，上面豎立著許多橫向隔開的一行行縱向伸展并相隔的肋塊，其特征在于，所述相隔的肋塊之間的間隙是以橫向沖切操作形成的，所述底板和肋塊是用金屬或其它合適的傳熱材料制成的。
13.按權利要求12所述的散熱件，其特征在于，肋塊在深度方向上向著壓制底板緩慢或急劇傾斜。
14.按權利要求12或13所述的散熱件，其特征在于，相鄰行的肋塊排列成一般不處在同一橫線上。
15.按權利要求1到11中任一權利要求所述工藝制成的散熱件。
16.一種制作成型件的設備，該設備包括把縱向伸展的壓制件運向沖切裝置的裝置，該壓制件上豎立著許多橫向相隔、縱向伸展的肋條，該沖切裝置包括橫向沖切的沖頭、模具裝置和向沖頭提供沖力的裝置，其特征在于，在使用時模具裝置位于直立肋條的一邊，而沖頭位于該肋條的相對另一邊，從而沖力裝置把沖力加于沖頭，使沖頭向著模具裝置模向運動，從而從肋條上切下一縱向伸展的肋塊。
17.按權利要求16所述的設備，其特征在于，模具包括多個模件，每一個模件使用時位于所在肋條的一邊。
18.按權利要求17所述的設備，其特征在于，某些模件可以在與壓制件行進方向垂直的方向上作圍繞樞軸的轉動，從而容許壓制件的肋條可有相對的位置偏移。
19.按權利要求16或17所述的設備，其特征在于，該設備包括在垂直于壓制件上表面的方向上降下沖切裝置使其接觸到上述上表面的裝置。
20.按權利要求19所述的設備，其特征在于，降下沖切裝置使其接觸到壓制件的裝置在降下沖頭和模具接靠壓制件上表面之前允許沖切裝置相對于壓制件作橫向運動。
21.按權利要求19或20所述的設備，其特征在于，沖切裝置包括排列在相對于壓制件行進方向的縱向上的一行沖頭和模件，以便從肋條上切下多個縱向伸展肋塊，從而沖力裝置把沖力加于所有沖頭上，使沖頭同時向著各自的模具裝置作橫向沖切。
22.按權利要求19或20所述的設備，其特征在于，沖切裝置包括排列在相對于壓制件行進方向的橫向上的一列沖頭和模件，從而能從相鄰肋條上切下多個縱向伸展肋塊。
23.按權利要求19或20所述的設備，其特征在于，沖切裝置為由若干行或若干列沖頭及其模件組成的矩陣結構，從而能從多根相鄰肋條的每一根上切下許多縱向伸展肋塊。
24.按權利要求16到23中任一權利要求所述的設備，其特征在于，該設備包括切割工具，用要從已經加工的壓制件部分上切下一定長度，從而形成一定長度的成型件。
25.按權利要求24所述的設備，其特征在于，該切割工具為沖切裝置，它能垂直于壓制件平面下切，并具有合適輪廓的切割刃，在使用時，該切割刃在橫向相隔的一行行縱向伸展肋塊之間的間隙中橫向接靠壓制件。
26.一種用于權利要求16到18所述設備中的沖切工具，其特征在于，該工具包括二維葉刀，該葉刀包括在與葉刀平面垂直的寬度方向上伸展的前切割刃或從所述前切割刃向后伸展的弧形切割刃。
27.按權利要求26所述的沖切工具，其特征在于，該工具包括沿其長度方向排列的多個相繼的葉刀件，每一個葉刀件在工具一下子朝前(切割)方向上在深度上要比在它之前的相鄰葉刀件更深。
28.按權利要求27所述的沖切工具，其特征在于，各葉刀件在工具一下子向前(切割)方向上沿著該工具的長度上的寬度越來越寬。
全文摘要
用以金屬或其它合適的熱傳導材料制成的壓制件制作成型件、特別是半導體散熱片的工藝和設備。該壓制件包括底板和許多橫向相隔的縱向肋條。該工藝是用橫向沖切的沖切裝置從肋條上切下相隔的縱向肋塊，從而制成具有底板和橫向相隔的一行行肋塊的成型件(散熱片)。每行的相鄰的肋塊可以在橫向上處于同一直線。
文檔編號H01L21/48GK1100013SQ9410558
公開日1995年3月15日 申請日期1994年5月27日 優(yōu)先權日1993年5月27日
發(fā)明者弗朗西斯·E·菲什, 羅賓·D·約翰遜, 大衛(wèi)·G·高弗, 米歇爾·D·威德 申請人:瑞堡德合金有限公司