CN113458578A - 接合装置 - Google Patents

Abstract

提供接合装置，其使一对金属板彼此接合。接合装置具备多个处理部。多个处理部中的一个处理部是加热加压处理部。加热加压处理部具有加热部、加压部以及隔热部。加热部对一对金属板进行加热。加压部对一对金属板进行加压。隔热部具有配置于加热部与加压部之间的中间部件。中间部件具有凹部和贯通孔中的至少任意一方。

Description

接合装置

技术领域

本发明涉及接合装置。

背景技术

以往，已知接合金属间的各种装置。例如，有如下的接合装置：使金属部件彼此抵接，使用加热的加压单元对金属部件进行加压并进行加热，在因加热而电阻增加的状态下对金属部件通电流从而加热，由此使两金属部件接合。(例如，参照日本特开2002-254175号公报)

专利文献1：日本特开2002-254175号公报

然而，除了利用通电的金属部件的加热以外，在对加压单元进行加热时，对金属部件的加热没有帮助的热消耗增大。因此，加压单元的升温所需的成本可能增大。

发明内容

本发明的目的在于抑制对金属板的加热没有帮助的热的消耗。

本发明的例示的接合装置使一对金属板彼此接合。所述接合装置具备多个处理部。多个所述处理部中的一个所述处理部是加热加压处理部。所述加热加压处理部具有加热部、加压部以及隔热部。所述加热部对一对所述金属板进行加热。所述加压部对一对所述金属板进行加压。所述隔热部具有配置于所述加热部与所述加压部之间的中间部件。所述中间部件具有凹部和贯通孔中的至少任意一个。

根据本发明的例示的接合装置，能够抑制对金属板的加热没有帮助的热的消耗。

附图说明

图1是示出接合装置的内部结构的一例的概念图。

图2是接合装置的立体图。

图3A是热传导部件的立体图。

图3B是示出热传导部件的结构例的沿A-A线的剖视图。

图3C是示出一对金属板彼此接触的接触部中的接合结构的一例的剖视图。

图4是示出加热加压处理部的结构例的概念图。

图5是示出非加压时的加热部与隔热部的连接状态的概念图。

图6是示出隔热部的中间部件的结构例的立体图。

标号说明

100：接合装置；1：处理部；11：搬入处理部；12：加热加压处理部；121：加热部；121a：上侧加热部；121b：下侧加热部；122：加压部；122a：上侧加压部；122b：固定部；123：隔热部；123a：上侧隔热部；123b：下侧隔热部；1231：中间部件；124：冷却部；124a：上侧冷却部；124b：下侧冷却部；125：连接部；125a：第一连接部；125b：第二连接部；13：前处理部；14：后处理部；15：搬出处理部；2：作业室；21：搬入口；22：搬出口；5：热传导部件；51：一对金属板；51a：被加热部；51b：散热部；510：空间；511：第一金属板；512：第二金属板；513：接触部；52：工作介质；53：芯构造体；6：发热源；Cr：结晶粒；Sd：凹部；h1：深度；w1：间隔；Sd1：第一凹部；Sd2：第二凹部；Sh：贯通孔；h2：宽度；w2：间隔；Sh1：第一贯通孔；Sh2：第二贯通孔。

具体实施方式

以下参照附图对例示的实施方式进行说明。

另外，在本说明书中，在热传导部件5和接合装置100中，将第一金属板511与第二金属板512对置的方向称为“上下方向”。另外，在实施方式中，上下方向与铅直方向平行。将上下方向中的从第一金属板511向第二金属板512的方向称为“上方”，将从第二金属板512向第一金属板511的方向称为“下方”。在各个结构要素中，将上方的端部称为“上端部”，将下方的端部称为“下端部”。而且，在各个结构要素的表面中，将朝向上方的面称为“上表面”，将朝向下方的面称为“下表面”。

以上说明的事项并不严格应用于组装到实际的设备中的情况。

＜1.实施方式＞

＜1-1.接合装置＞

图1是示出接合装置100的内部结构的一例的概念图。图2是接合装置100的立体图。接合装置100使一对金属板51彼此接合。另外，一对金属板51的详细情况在后面进行说明。

接合装置100具备多个处理部1和作业室2。多个处理部1配置于填充有氮气、氩气等惰性气体的作业室2内。

在本实施方式中，多个处理部1中的一个是搬入处理部11。在搬入处理部11中，未接合的一对金属板51通过形成于作业室2的侧面的搬入口21搬入作业室2内。

多个处理部1中的一个处理部1是加热加压处理部12。加热加压处理部12对一对金属板51一边进行加热一边进行加压。由此，加热加压处理部12能够使一对金属板51彼此接触的接触部513接合，而无需使用例如钎料等接合用材料。以下，将对一对金属板51一边进行加热一边进行加压的处理称为“加热加压处理”。加热加压处理部12的详细情况在后面进行说明。

多个处理部1中的一个是前处理部13。前处理部13对一对金属板51实施加热加压处理的前处理。在前处理进行的处理并没有特别限定。在前处理中，例如，也可以使一对金属板51对位。或者，在前处理中，也可以对一对金属板51实施切削等加工。

多个处理部1中的一个是后处理部14。后处理部14对一对金属板51实施加热加压处理的后处理。在后处理进行的处理，并没有特别限定。在后处理中，例如，可以去除一对金属板51彼此接合的接合部分的毛刺等，也可以研磨一对金属板51。

多个处理部1的一个是搬出处理部15。在搬出处理部15中，通过形成于作业室2的侧面的搬出口22取出已接合的一对金属板51。

这样，多个处理部1由搬入处理部11、加热加压处理部12、前处理部13、后处理部14以及搬出处理部15构成。换句话说，接合装置100具备搬入处理部11、加热加压处理部12、前处理部13、后处理部14以及搬出处理部15。接合装置100通过搬运机构(省略图示)，依次将一对金属板51搬运至搬入处理部11、预热处理部13、加热加压处理部12、后处理部14以及搬出处理部15。

＜1-2.一对金属板＞

接着，参照图3A至图3C，对一对金属板51以及它们的接合结构进行说明。图3A是热传导部件5的立体图。图3B是示出热传导部件5的结构例的沿A-A线的剖视图。图3C是示出一对金属板51彼此接触的接触部513中的接合结构的一例的剖视图。

如图3A和图3B所示，一对金属板51具有第一金属板511和第二金属板512。第一金属板511与第二金属板512彼此接触的接触部513通过接合装置100而接合。在本实施方式中，接合后的一对金属板51作为蒸汽室等热传导部件5的箱体而使用。即，本实施方式的接合装置100也可以是制造热传导部件5的装置的至少一部分。但是，该例示并不限定接合装置100的用途。

热传导部件5例如用于发热源6的散热。如图3B所示，在热传导部件5中，工作介质52和芯构造体53被封入在一对金属板51内的密闭的空间510。工作介质52在一对金属板51的与发热源6接触的被加热部51a附近通过从发热源6传递的热而气化，并在空间510内蒸发。而且，工作介质52在一对金属板51的远离被加热部51a的散热部51b被冷却从而液化。芯构造体53使液化的工作介质52回流至被加热部51a附近。

在接合一对金属板51时，通过在加热加压处理部12的加热加压处理，接触部513处的一对金属板51的金属组织逐渐重新构成。在这里，假设以规定的温度和压力实施几小时以上的加热加压处理，例如，第一金属板511的金属原子向第二金属板512的金属组织扩散，并且第二金属板512的金属原子向第一金属板511的金属组织扩散。而且，通过使接触部513处的第一金属板511和第二金属板512的界面完全消失，两者接合。

与此相对，在本实施方式中，通过调整在加热加压处理部12的加热加压处理条件，如图3C所示，接触部513处的第一金属板511和第二金属板512的界面部分消失。其结果，在接触部513形成具有第一区域A1和第二区域A2的接合结构。在第一区域A1中，通过一对金属板51的金属组织的重新构成，生成结晶粒Cr。结晶粒Cr以横跨第一金属板511的金属组织和第二金属板512的金属组织的方式存在。另一方面，在第二区域A2中，金属组织不重新构成，从而残留有第一金属板511和第二金属板512彼此接触的接触面。与使接触部513处的界面完全消失的情况相比，这样的接合结构能够通过更宽松的处理条件形成，尤其是，能够以更低的温度条件并且更短的处理时间形成。

具有上述这样的接合结构的接触部513具有较高的遮蔽性。例如，在第一区域A1中，第一金属板511和第二金属板512的界面消失，从而两者通过较强的金属结合接合，因此液化或者气化的工作介质52等流体的透过被高度抑制。在第二区域A2中，第一金属板511与第二金属板512并没有完全分离，而是通过较弱的金属结合接合，因此对液体和高温的气体具有充分的透过抑制效果。因此，通过上述这样的接合结构而密闭的空间510例如对于液化或者气化的工作介质52等流体具有较高的密闭性。

＜1-3.加热加压处理部＞

接着，参照图4对加热加压处理部12进行说明。图4是示出加热加压处理部12的结构例的概念图。另外，在图4中，图示出了加热加压处理部12对一对金属板51实施加热加压处理的状态。

如图4所示，加热加压处理部12具有加热部121、加压部122、隔热部123、冷却部124以及连接部125。换句话说，接合装置100具备加热部121、加压部122、隔热部123、冷却部124以及连接部125。

加热部121配置于一对金属板51与加压部122之间。加热部121对一对金属板51进行加热。加热部121具有上侧加热部121a和下侧加热部121b。另外，上侧加热部121a是本发明的“第一加热部”的一例。上侧加热部121a配置于比一对金属板51靠一对金属板51对置的对置方向的一侧的位置，在本实施方式中配置于比一对金属板51靠上方的位置。下侧加热部121b配置于比一对金属板51靠下方的位置。

加压部122对一对金属板51进行加压。加压部122尤其对一对金属板51彼此接触的接触部513进行加压。在本实施方式中，加压部122具有上侧加压部122a和固定部122b。上侧加压部122a配置于比上侧加热部121a靠上方的位置，并能够与上侧加热部121a一起沿上下方向升降。固定部122b固定于比下侧加热部121b靠下方的位置。

隔热部123抑制从加热部121向加压部122的热传递。隔热部123具有配置于加热部121与加压部122之间的中间部件1231。如后所述，中间部件1231具有凹部Sd和贯通孔Sh中的至少任意一个。这样，能够进一步缩小从加热部121向加压部122的热流路的截面积。因此，能够抑制从加热部121向加压部122的热传递导致的加压部122的温度上升，因此能够降低例如对加压部122以及配置于其附近的传感器等的热的影响。由此，能够提高接合装置100的耐久性和寿命。进而，能够提高隔热部123的热阻，因此能够抑制对一对金属板51的加热没有帮助的热的消耗。因此，能够降低加热部121的升温所需的成本，因此能够提高接合装置100的生产性。另外，中间部件1231的详细情况在后面进行说明。

隔热部123具有上侧隔热部123a和下侧隔热部123b。另外，上侧隔热部123a是本发明的“第一隔热部”的一例。上侧隔热部123a配置于比上侧加热部121a靠一对金属板51对置的对置方向的一侧的位置，在本实施方式中配置于比上侧加热部121a靠上方的位置。更具体而言，上侧隔热部123a配置于上侧加热部121a与上侧加压部122a之间。下侧隔热部123b配置于比下侧加热部121b靠下方的位置，更具体而言，配置于下侧加热部121b与固定部122b之间。

冷却部124对加压部122进行冷却。由此，能够更可靠地抑制加压部122的温度上升。在本实施方式中，冷却部124是配置有供制冷剂在不锈钢等金属块的内部流动的冷却管的冷却套。另外，制冷剂可以是水以外的液体或者气体。而且，冷却部124的结构并不限定于上述例示。例如，冷却部124也可以具有与加压部122接触的散热器，也可以是向加压部122送风的送风装置。

如图4所示，冷却部124优选配置于加压部122与隔热部123之间。例如，在上下方向上，冷却部124的一个端部与加压部122连接，冷却部124的另一个端部与隔热部123连接。冷却部124对加压部122的朝向加热部121侧的面进行冷却。更具体而言，在图4中，冷却部124具有上侧冷却部124a和下侧冷却部124b。上侧冷却部124a配置于上侧加压部122a与上侧隔热部123a之间，并对上侧加压部122a的下表面进行冷却。下侧冷却部124b配置于固定部122b与下侧隔热部123b之间，并对固定部122b的上表面进行冷却。另外，也可以省略下侧冷却部124b。通过在加压部122与隔热部123之间配置冷却部124，能够更有效并可靠地抑制或者防止加压部122的温度上升，因此能够进一步提高接合装置100的耐久性和寿命。但是，冷却部124的配置并不限定于图4的例示。例如，冷却部124也可以不配置于加压部122与隔热部123之间，也可以对加压部122的朝向加热部121侧的面以外的部分进行冷却。

连接部125将一对金属板51对置的对置方向的一侧的上侧加热部121a的上端部与一对金属板51对置的对置方向的另一侧的上侧隔热部123a的端部以能够分开的方式连接。在本实施方式中，连接部125将上侧加热部121a的上端部与上侧隔热部123a的下端部以能够分开的方式连接。例如，连接部125具有第一连接部125a和第二连接部125b。第一连接部125a的上端部与上侧隔热部123a连接。第一连接部125a的下端部与第二连接部125b连接，并且能够相对于第二连接部125b沿上下方向移动。第二连接部125b的下端部与上侧加热部121a连接。

如图4所示，通过连接部125将上侧加热部121a的上端部与上侧隔热部123a的下端部以能够分开的方式连接，因此在加压部122对一对金属板51进行加压时，例如通过第一连接部125a相对于第二连接部125b向下方移动，上侧加热部121a的上端部与上侧隔热部123a的下端部接触。由此，加热加压处理部12能够对一对金属板51一边进行加热一边进行加压。另一方面，在加压部122不对一对金属板51进行加压时，例如通过第一连接部125a相对于第二连接部125b向上方移动，如图5所示，上侧加热部121a的上端部向下方离开上侧隔热部123a的下端部。通过上侧加热部121a与上侧隔热部123a之间分开，能够防止经由上侧隔热部123a从上侧加热部121a向加压部122的热传递。因此，能够进一步抑制加压部122的温度上升。

＜1-4.隔热部的中间部件＞

接着，参照图6对隔热部123的中间部件1231的结构进行说明。图6是示出隔热部123的中间部件1231的结构例的立体图。

在本实施方式中，隔热部123的中间部件1231的材料是不锈钢。不锈钢具有较高的高温强度，并且与氧化锆等隔热用的陶瓷材料相比较为廉价。因此，通过对隔热部123的中间部件1231使用不锈钢，能够维持形成有凹部Sd、贯通孔Sh的中间部件1231的高温强度，并且能够降低隔热部123的制作所需的成本。另外，中间部件1231的材料并不限定于该例示。例如，中间部件1231的材料具有较高的高温强度即可，例如也可以是不锈钢以外的金属或者氧化锆等隔热用的陶瓷材料等。

＜1-4-1.凹部＞

如图6所示，中间部件1231具有多个凹部Sd。凹部Sd配置于中间部件1231的表面。另外，凹部Sd在图6中为多个，但也可以是单个。而且，凹部Sd在图6中仅配置于中间部件1231的上表面和下表面，但也可以配置于中间部件1231的侧面。

至少一部分的凹部Sd形成于中间部件1231的朝向一对金属板51对置的对置方向的一侧的面以及中间部件1231的朝向一对金属板51对置的对置方向的另一侧的面中的至少一方，并且并行地延伸。例如，中间部件1231的朝向一对金属板51对置的对置方向的一侧的面是中间部件1231的上表面。而且，中间部件1231的朝向一对金属板51对置的对置方向的另一侧的面是中间部件1231的下表面。在图6中，凹部Sd包含第一凹部Sd1和第二凹部Sd2。第一凹部Sd1形成于中间部件1231的朝向一对金属板51对置的对置方向的另一侧的面，并沿第一方向D1延伸。第二凹部Sd2形成于中间部件1231的朝向一对金属板51对置的对置方向的一侧的面，并沿第二方向D2延伸。在图6中，第一凹部Sd1为多个，并分别朝向第一方向D1并行地延伸。而且，第二凹部Sd2为多个，并分别朝向第二方向D2并行地延伸。但是，凹部Sd并不限定于图6的例示。凹部Sd也可以仅包含第一凹部Sd1和第二凹部Sd2中的任意一方。而且，第一凹部Sd1和第二凹部Sd2中的至少一方也可以是单个。

在上述至少一部分的凹部Sd中，相邻且并行地延伸的凹部Sd的间隔w1大于凹部Sd在一对金属板51对置的对置方向上的深度h1。另外，该对置方向在本实施方式中是上下方向。例如，相邻且并行地延伸的第一凹部Sd1的间隔w1大于第一凹部Sd1在上下方向上的深度h1。在第二凹部Sd2中也相同。通过使相邻且并行地延伸凹部Sd的间隔w1大于该凹部Sd在上下方向上的深度h1，在加压部122对一对金属板51进行加压时，中间部件1231中的并行的凹部Sd之间的部分难以发生变形。因此，能够抑制中间部件1231的强度降低，并且能够提高隔热部123的热阻。

优选在从一对金属板51对置的对置方向观察时，第一凹部Sd1延伸的第一方向D1与第二凹部Sd2延伸的第二方向D2交叉。更优选如图6所示，在从上下方向观察时，第一方向D1与第二方向D2垂直。例如，在从上下方向观察时第一方向D1与第二方向D2平行的情况下，中间部件1231在与第一方向D1和第二方向D2双方垂直的上下方向等特定的方向上的强度可能降低。因此，如上所述，通过在从上下方向观察时，第一方向D1与第二方向D2交叉，能够抑制中间部件1231在上下方向等特定的方向上的强度的降低。

＜1-4-2.贯通孔＞

接着，如图6所示，中间部件1231具有贯通孔Sh。贯通孔Sh在与一对金属板51对置的对置方向交叉的方向上贯通中间部件1231，在图6中与上下方向垂直的方向上贯通中间部件1231。通过贯通孔Sh，在隔热部123的上端部与下端部之间也能够缩小隔热部123在上下方向上的热流路的截面积，因此能够进一步提高隔热部123的热阻。另外，贯通孔Sh在图6中为多个，但也可以是单个。

如前所述，在图6中，中间部件1231具有多个贯通孔Sh，至少一部分的贯通孔Sh并行配置。例如，在图6中，贯通孔Sh包含第一贯通孔Sh1和第二贯通孔Sh2。第一贯通孔Sh1和第二贯通孔Sh2形成于中间部件1231的侧面。第一贯通孔Sh1为多个，并分别朝向第一方向D1并行地延伸。而且，第二贯通孔Sh2为多个，并分别朝向第二方向D2并行地延伸。但是，贯通孔Sh的结构并不限定于图6的例示。贯通孔Sh也可以仅包含第一贯通孔Sh1和第二贯通孔Sh2中的任意一方。而且，第一贯通孔Sh1和第二贯通孔Sh2中的至少一方也可以是单个。

另外，在至少一部分的贯通孔Sh中，相邻且并行地延伸的贯通孔Sh的间隔w2大于贯通孔Sh在一对金属板51对置的对置方向上的宽度h2。例如，相邻且并行地延伸的第一贯通孔Sh1的间隔w2大于第一贯通孔Sh1在上下方向上的宽度h2。在第二贯通孔Sh2中也相同。通过使相邻且并行地延伸的贯通孔Sh的间隔w2大于该贯通孔Sh在上下方向上的宽度h2，在加压部122对一对金属板51进行加压时，中间部件1231中的并行的贯通孔Sh之间的部分难以变形。因此，能够抑制隔热部123的强度降低，并且能够提高隔热部123的热阻。

在从上下方向观察时，第一贯通孔Sh1延伸的方向优选与第二贯通孔Sh2延伸的方向交叉，更优选如图6所示那样垂直。这样，能够抑制中间部件1231在上下方向等特定的方向上的强度的降低。

另外，在图6中，中间部件1231具有凹部Sd和贯通孔Sh双方。但是，并不限定于该例示，中间部件1231可以仅具有凹部Sd，也可以仅具有贯通孔Sh。凹部Sd和贯通孔Sh以能够维持中间部件1231的强度的程度配置于中间部件1231即可。更具体而言，在加压部122对一对金属板51进行加压时，中间部件1231不塑性变形并且作用于一对金属板51的压力不降低的程度即可。

＜2.其他＞

以上，对本发明的实施方式进行了说明。另外，本领域技术人员能够理解到上述实施方式是例示，其各个结构要素以及各个处理的组合能够进行各种变形，并且属于本发明的范围。

产业上的可利用性

本发明例如能够用于对多个金属间一边进行加热一边进行加压的装置。

Claims (9)

1.一种接合装置，其使一对金属板彼此接合，具备多个处理部，其中，

多个所述处理部中的一个所述处理部是加热加压处理部，

所述加热加压处理部具有：

加热部，其对一对所述金属板进行加热；

加压部，其对一对所述金属板进行加压；以及

隔热部，其具有配置于所述加热部与所述加压部之间的中间部件，

所述中间部件具有凹部和贯通孔中的至少任意一方。

2.根据权利要求1所述的接合装置，其中，

所述中间部件具有多个所述凹部，

至少一部分的所述凹部形成于所述中间部件的朝向一对所述金属板对置的对置方向的一侧的面和所述中间部件的朝向一对所述金属板对置的对置方向的另一侧的面中的至少一方，并且并行地延伸，

在所述至少一部分的所述凹部中，相邻且并行地延伸的所述凹部的间隔大于所述凹部在一对所述金属板对置的对置方向上的深度。

3.根据权利要求1或2所述的接合装置，其中，

所述凹部包含：

第一凹部，其形成于所述中间部件的朝向一对所述金属板对置的对置方向的另一侧的面，并且沿第一方向延伸；以及

第二凹部，其形成于所述中间部件的朝向一对所述金属板对置的对置方向的一侧的面，并且沿第二方向延伸，

在从一对所述金属板对置的对置方向观察时，所述第一方向与所述第二方向交叉。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的接合装置，其中，

所述中间部件具有在与一对所述金属板对置的对置方向交叉的方向上贯通所述中间部件的所述贯通孔。

5.根据权利要求4所述的接合装置，其中，

所述中间部件具有多个所述贯通孔，

至少一部分的所述贯通孔并行地配置，

在所述至少一部分的所述贯通孔中，相邻且并行的所述贯通孔的间隔大于所述贯通孔在一对所述金属板对置的对置方向上的宽度。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的接合装置，其中，

所述加热部具有配置于比一对所述金属板靠一对所述金属板对置的对置方向的一侧的位置的第一加热部，

所述隔热部具有配置于比所述第一加热部靠一对所述金属板对置的对置方向的一侧的位置的第一隔热部，

所述加热加压处理部还具备连接部，该连接部使所述第一加热部的一对所述金属板对置的对置方向的一侧的端部与所述第一隔热部的一对所述金属板对置的对置方向的另一侧的端部以能够分开的方式连接。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的接合装置，其中，

所述隔热部的所述中间部件的材料是不锈钢。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的接合装置，其中，

所述加热加压处理部还具有对所述加压部进行冷却的冷却部。

9.根据权利要求8所述的接合装置，其中，

所述冷却部配置于所述隔热部与所述加压部之间。

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