(57)【要約】【課題】接合面全体に適切にハンダ材が塗布され，高い接合強度を得ることのできるハンダ塗布装置およびハンダ塗布方法を提供すること。【解決手段】本発明のハンダ塗布装置１は，ワーク２１の対象面にハンダ層を形成するハンダ塗布装置１であって，溶融したハンダ１３を収容するハンダ溶融槽１１と，ハンダ溶融槽１１内のハンダ１３を加熱するヒータ１２と，ハンダ溶融槽１１内の溶融したハンダ１３に部分的に浸るとともに，ハンダ１３に浸っている部分がワーク２１の対象面と対面する振動板１４と，振動板１４を振動させる超音波発振器１５および超音波ホーン１６と，振動板１４とワーク２１とを相対的に，振動板１４のうちハンダ１３に浸っている部分の板面方向と平行に移動させるキャリッジ１７とガイドレール１８とを有するものである。【選択図】            図１
2006026677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の対象面にハンダ層を形成するハンダ塗布装置において，
溶融ハンダを収容する浴槽と，
前記浴槽内のハンダを加熱する加熱装置と，
前記浴槽内の溶融ハンダに部分的に浸るとともに，溶融ハンダに浸っている部分が対象物の対象面と対面する振動部材と，
前記振動部材を振動させる振動装置と，
前記振動部材と対象物とを相対的に，前記振動部材のうち溶融ハンダに浸っている部分の板面方向と平行に移動させる移動装置とを有することを特徴とするハンダ塗布装置。
【請求項２】
対象物の対象面にハンダ層を形成するハンダ塗布方法において，
溶融ハンダ内で対象物の対象面と振動部材とを対面させ，
振動部材を振動させつつ，振動部材と対象物とを相対的に，振動部材のうち溶融ハンダに浸っている部分の板面方向と平行に移動させることを特徴とするハンダ塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，金属部材同士をハンダ付けあるいはロウ付けによって接合するためのハンダ塗布装置およびハンダ塗布方法に関する。さらに詳細には，アルミ合金製の部材の接合面にハンダを塗布するハンダ塗布装置およびハンダ塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミ合金製の金属部材では，その表面に酸化アルミニウムの強固な不動態皮膜が形成されるため，そのままでは一般的なハンダ付けは難しい。それに対して従来より，超音波振動を利用したハンダ塗布方法が考案されている。この技術では，溶融ハンダ中に浅く振動板を浸漬させるか，振動板で溶融ハンダをすくうかして，振動板上に薄く溶融ハンダが載った状態とする。そして，その上にアルミ合金部材の接合面を載せて，振動板を超音波ホーン等によって振動させるのである。このようにすれば，振動板の振動によりハンダ液にキャビテーションを起こして酸化膜を破壊し，接合面にハンダ材を塗布することができる。なお，本明細書では，特に必要がない限り，ハンダとロウ（鑞）とを区別せず両者を含めてハンダと称する。
【０００３】
このような，アルミ合金部材の接合方法では，より適切なハンダ層を接合面に形成するための種々の考案がなされている（例えば，特許文献１参照。）。この文献に記載の方法では，振動板のうち接合面の中央部に当接する位置に突起を形成している。これによって，接合面の中央部が他の部分より侵食されるので，その部分にハンダを溜めることができ，接合強度が向上されているというものである。
【特許文献１】特開２００１−２２５１６３号公報（第３−４頁，第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，前記した従来のハンダ塗布方法では，接合される部材の接合面の中央部に侵食による窪みができる。従って，確実にハンダ材を溜めることができる一方で，接合面同士の間に隙間ができることとなる。そのため，その部分では接合荷重を与えても高い面圧が得られないおそれがあった。またその場合には，十分な接合強度を得られないという問題点があった。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，接合面全体に適切にハンダ材が塗布され，高い接合強度を得ることのできるハンダ塗布装置およびハンダ塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明のハンダ塗布装置は，対象物の対象面にハンダ層を形成するハンダ塗布装置であって，溶融ハンダを収容する浴槽と，浴槽内のハンダを加熱する加熱装置と，浴槽内の溶融ハンダに部分的に浸るとともに，溶融ハンダに浸っている部分が対象物の対象面と対面する振動部材と，振動部材を振動させる振動装置と，振動部材と対象物とを相対的に，振動部材のうち溶融ハンダに浸っている部分の板面方向と平行に移動させる移動装置とを有するものである。
【０００７】
本発明のハンダ塗布装置によれば，浴槽内に溶融ハンダが収容され，振動部材は，その溶融ハンダに浸っている部分が対象物の対象面と対面される。このようにして，振動部材が振動装置によって振動されるので，振動部材と対象物の対象面との間の溶融ハンダにキャビテーションを起こして，対象面の酸化膜を破壊する。従って，対象物がアルミ合金部材であっても，その対象面にハンダを塗布することができる。さらに，振動部材と対象物とが相対的に移動すれば，振動部材の振動が定常波的なものであっても，互いの対面部位が移動することから対象面全体にほぼ均一にハンダを塗布することができる。さらに，この移動方向は，振動部材のうち溶融ハンダに浸っている部分の板面方向と平行であることが好ましい。例えば，振動部材のうち対象物に対面する部分は板状であって，振動部材の板面と対象物の対象面とがともに溶融ハンダの液面に平行に配置されていれば，対象物を固定した状態として振動部材を板面方向と平行に移動すればよい。このようにすれば，対象物と振動部材との距離を変化させることなく，相対的に対面する部位を移動させることができる。従って，接合面全体に適切にハンダ材が塗布され，高い接合強度を得ることのできるハンダ塗布装置となっている。
【０００８】
さらに，本発明のハンダ塗布方法は，対象物の対象面にハンダ層を形成するハンダ塗布方法であって，溶融ハンダ内で対象物の対象面と振動部材とを対面させ，振動部材を振動させつつ，振動部材と対象物とを相対的に，振動部材のうち溶融ハンダに浸っている部分の板面方向と平行に移動させるものである。
【０００９】
本発明のハンダ塗布方法によれば，振動部材の振動状態が定常的なものであっても，対象物の対象面と振動部材との対面位置が相対的に移動するので，接合面全体に適切にハンダ材が塗布され，高い接合強度を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハンダ塗布装置およびハンダ塗布方法によれば，接合面全体に適切にハンダ材が塗布され，高い接合強度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，アルミ合金等の金属部材を接合するために，その接合面にハンダを塗布するハンダ塗布装置に本発明の接合方法を適用したものである。
【００１２】
本形態のハンダ塗布装置１は，図１に示すように，ハンダ溶融槽１１と，そのハンダ溶融槽１１内を高温に保つためのヒータ１２とを備えている。ハンダ溶融槽１１の槽内には，ハンダ１３が収容される。また，振動板１４は，階段状に曲げられたＳＵＳ等の金属板であり，その下段部がハンダ１３のごく浅い位置に浸漬される。振動板１４の上段部には，超音波発振器１５に接続された超音波ホーン１６が取り付けられている。
【００１３】
さらに，振動板１４は，キャリッジ１７に取り付けられている。キャリッジ１７は，水平に設けられたガイドレール１８に沿って移動可能にされている。これらにより，振動板１４と超音波ホーン１６とがともに水平方向へ移動できるようにされている。ここで，超音波発振器１５と超音波ホーン１６とが振動装置に相当し，キャリッジ１７とガイドレール１８とが移動装置に相当する。
【００１４】
このハンダ塗布装置１によってハンダを塗布されるワーク２１は，アルミ合金部材等の金属部材である。ワーク２１は，ハンダを塗布する接合面をハンダ１３中にごく浅く浸漬した状態で水平に保持される。さらに言えば，ワーク２１の接合面は，振動板１４の下段部の上側で，振動板１４の下段部上面にごく近接した深さ位置に配置される。図１では，２つのワーク２１が，２本のワーク固定棒２２によってともに貫通されて，それらの接合面が水平に保持されている例を示している。ワーク２１がアルミ合金部材である場合には，ハンダ１３としては亜鉛アルミ系または亜鉛アルミ銅系のハンダを用いることが好ましい。
【００１５】
このハンダ塗布装置１では，超音波発振器１５を駆動して超音波ホーン１６を振動させることにより，振動板１４全体を振動させることができる。振動板１４の各部での振動の様子を解析したところ，図２に示すように，格子状に振幅の大きい山谷部（図中黒丸）が配置される定常波振動となることが分かった。さらに，それらの間には，振幅のごく小さい節目部（図中白丸）が配置される。例えば，図２のＡ−Ａ断面では，図３に示すように，５箇所の山谷部（Ｐ１〜Ｐ５）と４箇所の節目部（Ｑ１〜Ｑ４）ができている。なお，図２に示したのは，振動板１４の振動モードの一例である。実際の振動モードは，振動板１４の形状等の種々の要因によって異なるものとなる。例えば，六方配置等となることもある。
【００１６】
次に，このハンダ塗布装置１によるハンダ塗布方法について説明する。このハンダ塗布装置１では，まず，ハンダ溶融槽１１にハンダ１３を入れ，ヒータ１２によって加熱する。そして，ハンダ溶融槽１１内をハンダ１３の融点＋２０℃程度に保つ。一般に，このハンダ１３の融点が高いものをロウ付け，低いものをハンダ付けと呼んで区別することがあるが，このハンダ塗布装置１は，そのいずれにも適用可能である。
【００１７】
次に，ワーク２１をワーク固定棒２２によって所定の位置に保持する。このとき，保持されるワーク２１は，１個でも良いし，ハンダ溶融槽１１に浸漬できる範囲内であれば同時に複数個でも良い。そして，超音波発振器１５を駆動し，超音波ホーン１６によって振動板１４を振動させる。それと同時に，キャリッジ１７を駆動してワーク２１の下面に沿って振動板１４を水平移動させる。ワーク２１の下面は水平に保持されているので，振動板１４を水平移動させても，振動板１４の下段部とワーク２１の接合面との距離は変化しない。
【００１８】
このとき，振動板１４の振動には上記のように山谷部や節目部ができ，その山谷部や節目部の位置は振動板１４とともに移動する。ここで，山谷部は振動板１４の振幅が大きく，ワーク２１の接合面に対するキャビテーションのエネルギーが大きい。従って，ワーク２１の表面のうち山谷部に相対する箇所では，酸化膜が容易に破壊され，ワーク２１の素材とハンダ１３とが金属接触する。その一方，節目部では，振動板１４の振幅が小さいことから，ワーク２１の接合面に対するキャビテーションのエネルギーも小さく，酸化膜が破壊されにくい。このため，節目部では，山谷部のように金属接触が起こるには至らない。すなわち，振動板１４の定常波振動により，キャビテーションのエネルギーを山谷部に集中させ，局所的に酸化膜を破壊しているのである。
【００１９】
このハンダ塗布装置１では，振動板１４を水平移動させるので，ワーク２１の接合面に対して，振動板１４の各山谷部が移動していく。ここで，ワーク２１の素材とハンダ１３とが一旦金属接触した箇所では，山谷部が去っていっても金属接触が維持される。このため，振動板１４の移動によりワーク２１の接合面の至る所で金属接触が起こる。これにより，ワーク２１の接合面の全体にハンダ１３が塗布される。
【００２０】
このとき，ワーク２１と振動板１４とが近接している時間は，振動板１４の移動速度によって異なる。そのため，振動板１４の移動速度は，振動板１４の移動方向長さに対して適宜設定されることが好ましい。また，振動板１４の移動範囲は，振動板１４の進行方向に対して，ワーク２１の後端部と振動板１４の前端部とが重なる位置から，ワーク２１の前端部を振動板１４の後端部が通り過ぎるまでとすることが好ましい。このようにすれば，ワーク２１の接合面の全ての部位に同程度の時間だけ振動板１４が近接していることになる。
【００２１】
例えば，移動板１４の幅が約１０ｃｍの場合には，その移動速度を５〜１０ｃｍ／秒とする。このようにすれば，ワーク２１の接合面の各部位に対して，振動板１４が１〜２秒間近接することになる。この近接時間が長すぎると，ワーク２１の接合面が侵食されるおそれがあるので好ましくない。また，近接時間が短すぎると，ワーク２１の接合面の酸化膜が完全に破壊されないうちに通過してしまうおそれがあるのでやはり好ましくない。
【００２２】
このハンダ塗布装置１によってワーク２１にハンダ１３を塗布すれば，ワーク２１の接合面の各小領域に対して，振動板１４が近接して振動している時間はいずれも同程度である。さらに，振動板１４を水平移動させているので，接合面の各小領域に近接している振動板１４の部分が時間とともに変化する。従って，特定の箇所に山谷部や節目部のみが近接することはなく，接合面の各小領域によるハンダ１３の塗布状況の差はごく小さくなる。
【００２３】
このハンダ塗布装置１によるハンダ塗布方法は，次のような用途に適用できる。例えば，シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合では，シリンダヘッドとシリンダブロックとそれぞれの接合面に，ハンダ塗布装置１によってハンダ１３を塗布する。その後，両接合面を予熱して合わせ加圧する。あるいは，シリンダブロックにシリンダライナーを接合する場合にはシリンダライナーの接合面に，ハンダ塗布装置１でハンダ１３を塗布する。そのシリンダライナーを予熱して，ダイカスト金型にセットし，シリンダブロックを鋳ぐるみ鋳造する。
【００２４】
以上詳細に説明したように，本発明のハンダ塗布装置１によれば，振動板１４を振動させつつ水平に移動させることができるので，ワーク２１の接合面の各部位に対し，近接する山谷部や節目部の位置が変化する。従って，ワーク２１の接合面の各部位にほぼ均等にハンダ１３を塗布することができる。これにより，接合面全体に適切にハンダ材が塗布でき，高い接合強度を得ることができる。
【００２５】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，ワーク２１をワーク固定棒２２で保持するとしたが，接合面を適切な位置に保持できればその保持方法はこれに限るものではない。例えば，ロボットハンドや吸着装置等によって保持することもできる。
また例えば，上記の形態では，キャリッジ１７によって振動板１４が移動するとしたが，振動板１４とワーク２１とが相対的に移動すればよい。振動板１４に代えてワーク２１を水平移動させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本形態のハンダ塗布装置を示す概略構成図である。
【図２】振動板の振動状態を示す説明図である。
【図３】振動板の振動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ハンダ塗布装置
１１  ハンダ溶融槽（浴槽）
１２  ヒータ（加熱装置）
１３  ハンダ
１４  振動板（振動部材）
１５  超音波発振器（振動装置）
１６  超音波ホーン（振動装置）
１７  キャリッジ（移動装置）
１８  ガイドレール（移動装置）
２１  ワーク（対象物）
【図１】
2006026677.tif 000003
【図２】
2006026677.tif 000004
【図３】
2006026677.tif 000005