DE3210647C2

DE3210647C2 - Verfahren zum Kaltpressen aufeinanderliegender Metallblechscheiben

Info

Publication number: DE3210647C2
Application number: DE3210647A
Authority: DE
Inventors: Toshio Yokosuka Kanagawa Yamamoto
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1986-10-16
Also published as: JPS57159280A; JPS5952030B2; DE3210647A1; GB2097311A; US4467953A; GB2097311B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltpressen von aufeinanderliegenden (Metallblech-)Scheiben, bei dem die zu verpressenden Scheiben (1a, 1b) mittels einer Preßformvorrichtung geformt werden, einwärts des umlaufenden Kaltpreßabschnitts der Scheiben (1a, 1b) umlaufende Ringsicken (7a, 7b) zur Entlastung einer (mechanischen) Spannung, die durch die Verformung der Scheiben (1a, 1b) aufgrund eines plastischen (Werkstoff-)Fließens ihres umlaufenden Verbindungsbereichs (2) hervorgerufen wird, ausgebildet werden und die Scheiben (1a, 1b) in aufeinandergelegtem Zustand unter Gewährleistung einer erhöhten Haftfestigkeit im umlaufenden Kaltpreßabschnitt kalt verpreßt werden.

Description

3 4

3a, 36, Halterungen 5a, 56 für die Stempel 4a, 46 sowie tenden Spannungen im umlaufenden Verbindungsbe-

eine nicht dargestellte Öldruckvorrichtung zum Zusam- reich 2 der Scheiben la, 16 zu gewährleisten. Mit dieser

men- und Auseinanderbewegen der Stempel-Halterun- Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird

gen. nicht nur dieselbe Wirkung wie beim ersten Ausfüh-

Vor dem Kaltpressen werden die beiden Scheiben la, 5 rungsbeispiel erzielt, vielmehr wird auch das plastische 16, die jeweils mit einer zentralen Eindrückung bzw. Fließen des Werkstoffs außerhalb des Verbindungsbe-Vertiefung versehen sind, durch Preßformen in die vor- reichs 2 begünstigt und damit die Haftfestigkeit der zubestimmte Form gemäß Fig.3 gebracht Hierbei wird sammengepreßten Scheiben la, 16 verbessert Dieses an der einen Scheibe la innerhalb eines ringförmigen abgewandelte Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, bzw. umlaufenden, durch Kaltpressen zu verschweißen- io wenn die Scheiben la, 16 eine große Dicke oder große den Preßabschnitts 6 eine umlaufende Ringsicke 7a aus- Abmessungen besitzen oder wenn der Außenumfangsgebildet Eine ähnliche Ringsicke 76 wird in der Scheibe rand 12 der Scheiben la, 16 einen großen Abstand zum 16 innerhalb des umlaufenden Preßabschnitts 6 geformt umlaufenden Verbindungsbereich 2 besitzt
Diese Ringsicken 7a, 76 sollen zur Entlastung der Span- Nachstehend ist anhand von F i g. 8 ein drittes Ausnungen dienen, die bei der Verformung der Scheiben la, 15 führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 16 aufgrund des plastischen Fließens des umlaufenden beschrieben. Dabei sind anstelle der Ringsicken 11a, 116 Preßabschnitts 6 beim Kaltpressen desselben auftreten. nach F i g. 7 zahlreiche spannungsentlastende Einschnit-Die zentralen Eindrückungen der Scheiben la, 16 wer- te oder Kerben 13 in praktisch gleichen gegenseitigen den so zusammengebracht, daß ein Aufnahmeraum 8 für Abständen im Außenumfangsrand 12 der Scheiben ausein Halbleiterelement 9 entsteht Die umlaufenden 20 gebildet Hierbei ist eine Spannung, die durch die Ver-Preßabschnitte 6 beider Scheiben la, 16 werden sodann formung der Scheiben la, 16 aufgrund des plastischen auf den Ringsteg 36 des Stempels 46 aufgelegt, worauf Werkstoff-Fließens im Verbindungsbereich entsteht, die Kaltpreßvorrichtung zum. Zusammenpressen der bestrebt, den Scheibenteil außerhalb des umlaufenden Scheiben la, 16 betätigt wird (vgl. Fig. 4). Verbindungsbereichs aufzuweiten oder auszudehnen.

Hierbei tritt im ringförmigen bzw. umlaufenden Ver- 25 Diese Spannung wird jedoch durch Verformung der

bindungsbereich 2 der kaltgepreßten Scheiben la, 16 Kerben 13 ausgeglichen, so daß eine Behinderung des

ein deren Verformung bewirkendes plastisches Fließen plastischen Fließens im Verbindungsbereich der Schei-

auf. Diese Verformung führt zum Auftreten zweier ein- ben la, 16 wirksamer verhindert und die Druck-Haftfe-

ander entgegengesetzter mechanischer Spannungen A, stigkeit der Scheiben la, 16 weiter verbessert wird.

B innerhalb dieses Verbindungsbereichs 2. Einwärts des 30 Wenn hierbei zusätzlich zu den Kerben 13 auch die

Umkreises des Verbindungsbereichs 2 sind jedoch die beschriebenen umlaufenden Ringsicken 7a, 76 vorgese-

erwähnten Ringsicken 7a, 76 ausgebildet, durch welche hen werden, kann diese Haftfestigkeit noch weiter ver-

diese Spannungen aufgefangen bzw. entlastet werden. bessert werden.

Diese Ringsicken 7a, 76 werden durch die genannten Bei einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungs-Spannungen so verformt daß sich ihre Höhe vergrößert 35 beispiel können innerhalb und/oder außerhalb des um- und dadurch die einander entgegenwirkenden Spannun- laufenden Preßabschnitts an den Scheiben la, 16 dünngen A, B aufgehoben werden. Da hierbei das plastische wandige, spannungsentlastende Abschnitte angeformt Fließen der Scheiben la, 16 im umlaufenden Verbin- werden. Wahlweise kann ein solcher dünnwandiger Abdungsbereich 2 durch die Spannungen A, B weniger schnitt innerhalb des Preßabschnitts vorgesehen werstark behindert wird, können die Scheiben la, 16 auch 40 den, während an den Außenumfangskanten der Scheiohne wesentliche Dickenreduzierung vollständig ge- ben la, 16 Einschnitte bzw. Kerben vorgesehen werden, geneinander verpreßt bzw. durch Kaltpressen ver- Alle genannten Maßnahmen tragen zur Minderung der schweißt werden. das plastische Fließen im umlaufenden Verbindungsbe-

Die Beziehung zwischen der Dicke (0,4 mm) zweier reich der Scheiben la, 16 behindernden Spannung bei Kupfer-Scheiben la, 16 und der Breite ihres Verbin- 45 und verbessern somit die Druck-Haftfestigkeit
dungsbereichs 2 wurde für das bisherige und das erfin- Aufgrund der beschriebenen Maßnahmen beim erfindungsgemäße Kaltpreßverfahren bestimmt; die Ergeb- dungsgemäßen Verfahren können die Metallblechscheinisse finden sich in F i g. 6. Bei einer Breite des Verbin- ben durch Kaltverpressen in einem vorteilhaft geringen dungsbereichs von 0,3 mm mußten beim bisherigen Ver- Ausmaß und ohne Beeinträchtigung ihrer mechanischen fahren die Scheiben la, 16 durch Druckausübung auf 50 Festigkeit zuverlässig kaltgepreßt bzw. durch Kaltpres-40% ihrer ursprünglichen Dicke reduziert werden. Beim sen miteinander verschweißt werden,
erfindungsgemäßen Verfahren genügt dagegen eine Während bei den beschriebenen Ausführungsbeispie-Dickenreduzierung der Scheiben la, 16 auf nur 55% len eine einzige spannungsentlastende Ringsicke einihrer ursprünglichen Dicke. Dies bedeutet, daß erfin- wärts und/oder auswärts des umlaufenden Preßabdungsgemäß die Scheiben mit einem niedrigen Verfor- 55 Schnitts der aufeinanderliegenden Scheiben vorgesehen mungsgrad zufriedenstellend kaltverpreßt werden kön- ist, können ersichtlicherweise jeweils mehrere derartige nen, so daß eine Beeinträchtigung der mechanischen Ringsicken vorgesehen werden. Während bei den beFestigkeit des Kaltpreß-Erzcugnisses vermieden wird. schriebenen Ausführungsbeispielen diese spannungs-

Im folgenden ist anhand von F i g. 7 ein anderes Aus- entlastenden Ringsicken jeweils eine dem umlaufenden

führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kaltpreßver- 60 Preßabschnitt der Scheiben ähnelnde Ringform besit-

fahrens erläutert Wie beini A.usführun^tTsbeis"iel nach zen kennen sie auch eir.e elliptische ^ηΛαΐ »»«ί«» c^^m

F i g. 2 werden dabei in der Nähe der Umkreise der besitzen. Zudem können die Spannungsentlastungsbe-

umlaufenden Preßabschnitte und einwärts von diesen reiche auch unterbrochen statt durchgehend ausgebil-

umlaufende Ringsicken 7a, 76 in den Scheiben la, 16 detain.

ausgebildet. Außerhalb dieser Preßabschnitte werden in 65

den Scheiben 1 a, 16 weitere umlaufende Ringsicken 11 a, Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

116 ausgebildet, um eine weitere Entlastung der bei der

Verformung aufgrund des plastischen Fließens auftre-

Claims

1 2 dabei auf das Ausmaß, bis zu dem die Dicke der aufein- Patentansprüche: anderliegenden Scheiben reduziert werden kann.) Beim Zusammenpressen solcher Scheiben mit hoher Form-

1. Verfahren zum Kaltpressen aufeinanderliegen- barkeit erhält jedoch ihre Verbindungsstelle eine verder Metallblechscheiben, dadurch gekenn- 5 ringerte Dicke, worunter die mechanische Festigkeit zeichnet, daß zum Entlasten der Spannung, die des durch Preßverschweißung hergestellten Erzeugnisdurch plastisches Fließen von Teilen der durch ses leidet

Kaltpressen längs ihrer umlaufenden Kaltpreßberei- Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die ehe zu verschweißenden Scheiben hervorgerufen Schaffung eines Kaltpreßverfahrens, welches die Preßwird, an einem auswärtigen Teil der ringförmigen io verbindung oder -schweißung mehrerer Lagen, insbe-Scheiben eine Mehrzahl von in gleichen Abständen sondere Metallblechscheiben einer zweckmäßigen liegenden Einschnitten oder Kerben ausgebildet Formbarkeit oder Dicke mit hoher Haftfestigkeit ohne wird. Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit des er-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- haltenen Erzeugnisses ermöglichen.

zeichnet, daß zum Entlasten der Spannung, die durch 15 Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum KaItdas plastische Fließen des Materials der Scheiben pressen aufeinanderliegender Metallblechscheiben gehervorgerufen wird, ringförmige Vorsprünge an ei- maß der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Entlasten nem einwärtigen Teil der durch Kaltpressen zu ver- der Spannung, die durch plastisches Fließen von Teilen schweißenden Scheiben gebildet werden. der durch Kaltpressen längs ihrer umlaufenden KaIt-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 preßbereiche zu verschweißenden Scheiben hervorgezeichnet, daß zum Entlasten der Spannung, die durch rufen wird, an einem auswärtigen Teil der ringförmigen plastisches Fließen des Materials der Scheiben her- Scheiben eine Mehrzahl von in gleichen Abständen Hevorgerufen wird, ein einwärtiger Teil der durch genden Einschnitten oder Kerben ausgebildet wird und Kaltpressen zu verschweißenden Scheiben mit redu- die kaltzupressenden Scheiben aufeinandergelegt werzierter Dicke ausgebildet wird. 25 den.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele

der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. IA eine Aufsicht auf zwei aufeinanderliegende

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltpressen 30 Lagen bzw. Scheiben, die nach dem bisherigen KaIt-

mehrerer aufeinanderliegender Metallblechscheiben. preßverfahren zusammengepreßt worden sind.

Wenn ein wärmeempfindlicher Bauteil, etwa ein F i g. 1B einen Schnitt längs der Linie M-M in

Halbleiterelement, eingekapselt werden soll, wird her- Fig. IA,

kömmlicherweise ein Gehäuse für das Halbleiterele- F i g. 2 eine Schnittansicht eines Hauptteils einer Vor-

ment durch Kaltpressen verschweißt 35 richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Ein wesentlicher, die Haftfestigkeit eines einem Kaltpreßverfahrens,

Kaltpressen unterworfenen Gegenstandes beeinflus- F i g. 3A eine Aufsicht auf zwei aufeinanderliegende sender Faktor ist das plastische Fließvermögen des ei- Lagen oder Scheiben, die nach dem erfindungsgemäßen nem Druck unterworfenen Bereiches dieses Gegenstan- Verfahren zusammengepreßt werden sollen,
des. Wenn z. B. gemäß F i g. 1 übereinander angeordne- 40 Fig. 3B einen Schnitt längs der Linie N-N'm F i g. 3A, te Scheiben la, Ib an einer Ringnaht 2 miteinander ver- F i g. 4 eine Schnittansicht, welche die Scheiben gepreßt werden, entstehen innerhalb der Ringnaht 2 zwei maß F i g. 3 beim Kaltpressen in einer Kaltpreßvorricheinander entgegengesetzte Belastungen bzw. Spannun- tung zeigt,

gen infolge der Verformung aufgrund des plastischen F i g. 5 eine schematische Darstellung des Spannungs-Fließens dieser Scheiben la, 1 b in diesem Bereich. Diese 45 entlastungszustands in der Nähe des druckbeaufschlag-Spannungen wirken eher dem plastischen Fließen der ten Abschnitts der aufeinanderliegenden Scheiben,
verpreßten Scheiben la, ib an der Ringnaht 2 entgegen, F i g. 6 eine graphische Darstellung eines Vergleichs so daß in nachteiliger Weise das Haftvermögen der der Formbarkeit oder Dicke und der Verbindungsbreite Scheiben la, ib an der Ringnaht 2 abnimmt und damit bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteeine unzufriedenstellende Haftfestigkeit der Verbin- 50 ten Scheiben einerseits und nach dem bisherigen Verdung erhalten wird. Wenn die aufeinanderliegenden fahren behandelten Scheiben andererseits,
Scheiben la, ib eine große Dicke besitzen oder die Fig. 7 eine Fig.4 ähnelnde Darstellung eines ande-Ringnaht 2 weist von ihren Außenrändern entfernt ist, ren Ausführungsbeispiels der Erfindung und
führt die Verformung aufgrund des plastischen Fließens F i g. 8 eine Aufsicht auf aufeinanderliegende Scheider Scheiben la, 1ί> an der Ringnaht 2 zum Auftreten 55 ben, die nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der einer Kraft, die bestrebt ist, den Außenbereich der Ring- Erfindung bearbeitet worden sind,
naht 2 zu expandieren, d. h. zum Auftreten einer Reak- Im folgenden ist die Erfindung anhand des Kaltprestionsspannung, welche das plastische Fließen des Schei- sens einer Gehäusekapsel zum Einkapseln einer Halbbenwerkstoffes an der Riagnaht 2 behindert. leitervorrichtung beschrieben.

Hierbei tritt an der Außenseite der Ringnaht 2 dassel- 60 Das erfindungsgemäße Kaltpreßverfahren wird mit-

be Problem auf wie an ihrer !nnense-'t?·. fels einer an sich bekannten, nicht dargestellten Preß-

Üblicherweise wird daher die bei der Verformung formmaschine, mit der ein im folgenden einfach als

mehrerer übereinander angeordneter Lagen bzw. »Scheibe« bezeichnetes Blech bzw. eine Lage in eine

Scheiben aufgrund des plastischen Fließens z. B. an der vorbestimmte Form gebracht wird, sowie einer Vorrich-

Ringnaht, d. h. im Verbindungsbereich auftretende Min- 65 tung, deren Hauptteil in F i g. 2 dargestellt ist, zum

derung der Druck-Haftfestigkeit dadurch kompensiert, Kaltpressen von übereinander angeordneten Scheiben

daß die Formbarkeit dieser Lagen möglichst stark er- durchgeführt. Die Kaltpreßvorrichtung umfaßt Stempel

höht wird. (Der Ausdruck »Formbarkeit« bezieht sich 4a, 4b mit einander zugewandten umlaufenden Stegen