(57)【要約】【課題】  熱線による局部加熱をろう付け面に対して行うことにより、加熱部の温度をろう材の溶融する温度範囲で容易に制御できるとともに、短時間・短工程で安定したろう付けができる熱線ろう付け装置及び熱線ろう付け方法の提供。【解決手段】  熱線ろう付け装置１は、集光された赤外線またはレーザ光である熱線７０を、被ろう付け体５５に照射する熱線源７と、被ろう付け体を囲繞し真空排気またはガス置換可能な容器本体２５と、容器本体２５内に熱線７０を透過可能な熱線透過窓部材３１等から構成されている。この装置による基材５０とセラミックス部材５２とのろう付けによる接合は、熱線透過窓部材３１と被ろう付け体支持装置に固定された被ろう付け体５５に、ろう付け面に対して熱線７０を照射、加熱し、その後冷却するとよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱線により第１の部材に第２の部材をろう付けする熱線ろう付け装置であって、
前記熱線を、前記第１の部材、ろう材及び前記第２の部材からなる被ろう付け体に照射する熱線源と、
前記被ろう付け体を支持可能に設けられる被ろう付け体支持装置と、
前記熱線源と対向する方向に開口部が形成され、前記被ろう付け体を囲繞可能に設けられる容器本体と、
前記容器本体に設けられ、前記容器本体の前記開口部を密閉可能に覆うとともに前記熱線が透過可能な熱線透過窓部材と
からなる熱線ろう付け装置。
【請求項２】
請求項１に記載された熱線ろう付け装置において、
前記熱線は、集光された赤外線、集光された遠赤外線、及びレーザ光から選択される１種以上である
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された熱線ろう付け装置において、
前記熱線は、ろう付け面に対して垂直または略垂直な方向から照射されるものである
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された熱線ろう付け装置において、
前記第１の部材は、金属またはセラミックスで製作されたものであり、
前記第２の部材は、セラミックスで製作されたものである
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載された熱線ろう付け装置において、
前記第１の部材は、宝飾品の基体であり、
前記第２の部材は、宝石であり、
前記熱線を局部的に前記ろう付け面に照射、加熱することで、前記宝飾品の前記基体に、前記宝石をろう付け可能にした
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載された熱線ろう付け装置において、
前記熱線透過窓部材は、前記被ろう付け体支持装置と協働して、前記被ろう付け体を固定するものである
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載された熱線ろう付け装置において、
前記熱線源は、前記被ろう付け体の温度制御が可能なものである
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載された熱線ろう付け装置において、
前記容器本体は、前記熱線透過窓部材で密閉されたとき、真空排気またはガス置換ができるものである
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載された熱線ろう付け装置において、
前記熱線源と、前記被ろう付け体とが、相対的に、前記熱線の照射方向と略直交する方向に移動可能である
ことを特徴とする熱線ろう付け装置。
【請求項１０】
第１の部材と第２の部材とをろう付けで接合する方法であって、
熱線を透過可能な熱線透過窓部材と被ろう付け体支持装置との間に、前記第１の部材、ろう材及び前記第２の部材からなる被ろう付け体を固定し、
熱線源からの前記熱線を前記熱線透過窓部材を介して、前記被ろう付け体に照射、加熱し、
加熱後、前記第１の部材と前記第２の部材を冷却する
ことを特徴とする熱線ろう付け方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載された熱線ろう付け方法において、
前記熱線は、集光された赤外線、集光された遠赤外線、及びレーザ光から選択される１種以上である
ことを特徴とする熱線ろう付け方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載された熱線ろう付け方法において、
前記熱線は、ろう付け面に対して垂直または略垂直な方向から照射されるものである
ことを特徴とする熱線ろう付け方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載された熱線ろう付け方法において、
前記第１の部材は、金属またはセラミックスで製作されたものであり、
前記第２の部材は、セラミックスで製作されたものである
ことを特徴とする熱線ろう付け方法。
【請求項１４】
請求項１０または１１に記載された熱線ろう付け方法において、
前記第１の部材は、宝飾品の基体であり、
前記第２の部材は、宝石であり、
前記熱線を局部的に前記ろう付け面に照射、加熱することで、前記宝飾品の前記基体に前記宝石をろう付け可能にした
ことを特徴とする熱線ろう付け方法。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか１項に記載された熱線ろう付け方法において、
前記熱線による照射、加熱する工程は、前記被ろう付け体の温度制御をしながら行っている工程である
ことを特徴とする熱線ろう付け方法。
【請求項１６】
請求項１０から１５のいずれか1項に記載された熱線ろう付け方法において、
前記容器本体は、開口部が前記熱線透過窓部材で密閉されたとき、真空排気またはガス置換ができるものであり、
前記熱線の照射、加熱は、真空状態または所定のガスが充満されている状態で行っている
ことを特徴とする熱線ろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、セラミックス、ダイヤモンド等の同種または異種材料を熱線によりろう付するための熱線ろう付け装置及び熱線ろう付け方法に関する。より詳しくは、ろう材を溶融する熱源として局所加熱可能な熱線によって発生する熱を利用した熱線ろう付け装置及び熱線ろう付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材に他の部材を銀ろう等ろう材を用いて接合する方法としてろう付けはよく知られている。例えば、工具のバイトシャンクと超硬合金のチップとの接合部、熱交換器のパイプとフィンとの接合部などにろう付けの技術が採用されている。ろう付け方法（加熱方法）としては、抵抗ろう付け法、炉中ろう付け法、トーチ（炎）ろう付け法などがよく知られている。しかしながら、これらの方法には、それぞれ問題点を有していることも知られている。例えば、抵抗ろう付け法やトーチろう付け法には温度コントロールが困難であるという問題点があった。また、炉中ろう付け法には、局部加熱が困難で過熱及び冷却に時間がかかるという問題点があった。
【０００３】
一方、金属、セラミックス、ダイヤモンドなど同種または異種材料のろう付け法として、酸素との結合反応を伴わない自己燃焼反応によって発生する熱を利用してろう材料を溶融することを特徴とするろう付け方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の発明の効果の欄には、ろう材の溶融に必要な高温が秒単位のきわめて短い時間内に得られるなどの効果を有することが記載されている。さらに、実施例１の欄には、「２本の炭素リボンヒーターの上に発熱体となるペレット（Ｔｉ＋Ｃ＝１：１モル、１．０ｇ）を置き、その上にＭｏ基板（幅１０×奥行き１０×厚さ１ｍｍ）、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝７０：２８：２、厚さ１００μｍ）、１００面でカットした天然ダイヤモンド（約１／３カラット）を設置し、Ａｒ雰囲気の大気圧下で炭素リボンヒーターに通電して着火することにより発熱源ペレットの反応を促した。発熱源の温度を放射温度計で測定したところ、最高温度は約２７５０℃であった。」との記載がある。
【０００４】
また、セラミックスと金属との接合に際して、両者間の熱膨張の差に起因する残留応力を抑制して、セラミックスにクラックが発生するのを防止し、健全で強固な接合体を得ることができる接合方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２の特許請求の範囲の欄等には、「セラミックス部材と金属部材を接合する方法において、セラミックス部材を活性金属と高融点ろう材とを有する接合材を介して金属部材よりも熱膨張係数が小さい金属板と第１の熱処理工程により接合し、次いで、前記金属板と前記金属部材との間に金属板および金属部材よりも熱処理による塑性変形が大きい軟質金属を挟んだ前記高融点ろう材の融点よりも低い融点を有する低融点ろう材を挿入し、前記第１の熱処理工程より低い温度の第２の熱処理工程により接合する」の記載がある。さらに、この特許文献２の実施例１には、「ＳｉＣをＴｉ箔（厚さ１．５μｍ）および高融点銀ろう材（ＢＡｇ８：液相線７８０℃）でタングステン板（厚さ８００μｍ）に真空炉にて８２０℃、保持時間３分の条件でろう付けしたものに、低融点ろう材（ＢＡｇ１：液相線６２０℃）で銅板（厚さ２００μｍ）に高周波加熱により６２０℃、保持時間３分の条件でろう付けした」との記載もある。
【０００５】
さらに、チップボンド材からなる層を省いて、焼結工程を簡素化することができ、優れた接合強さと耐熱性の得られるダイヤモンドチップ工具の製法も知られている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３の特許請求の範囲の欄等には、「全体に均一に焼結したダイヤモンドチップと基材とを、中間にチップボンド材の融解変形温度と等しい、またはそれより高い融点を有する金属膜体を介在させて突き合わせ、この突き合わせ部に側方からレーザビーム、または電子ビームを照射して加熱し、ダイヤモンドチップ外形にチップボンド材の融解による変形を生じる以前に前記金属媒体を融解して接合する」の記載がある。また、特許文献３の実施例の例１の欄には、「ダイヤモンドチップと鋼製基材とをＣｏ２０ｗｔ％、Ｍｏ７ｗｔ％、Ｆｅ５．５ｗｔ％、Ｂ３．５ｗｔ％、Ｃｒ１０ｗｔ％、Ｎｉ残の組成をもつ厚さ６３μｍのテープ状金属膜体（液相線温度１１６５℃）を挟んで突き合わせ、出力１ｋＷのＣＯ２レーザをスポット径０．１５ｍｍとして突き合わせ部に沿って１．５ｍ／分の速度で移動させつつ照射し、接合させた」との記載もある。
【０００６】
一方、指輪、ネックレス等の宝飾品において、宝飾品の基体にダイヤモンド等宝石を固定するには、宝石上縁部（例えば、クラウン部）の複数箇所を台座側から突出した爪部の先端で押圧挟持して台座に固定するいわゆる爪留め方法がよく行われている。しかし、この爪留め方法では、宝石上縁部の一部が部分的に隠れてしまい、宝石の持つ美しさを最大限に発揮させることができないため、この爪留め方法に変わる方法として、爪部の面と宝石の面とをろう付けで固定することが知られている。しかしながら、現状のろう付け方法は、トーチ、バーナ等で加熱してろう付けする方法が一般的であり、宝石をトーチ等で加熱してろう付けすると、宝石が高温にさらされ、宝石に表面粗さの悪化や変色などを生じるおそれがあるという問題点があった。そこで、トーチ等による加熱でろう付けする作業に適したろう材として、低温で使用可能なろう材、低膨張金属が中間に設けられたロウ材などが提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５参照）。さらに、爪留め方法、トーチ等で加熱するろう付け方法は、熟練者による熟練を要する手作業となり、非熟練者では品質の安定化等を図るのが困難であり、生産性がよくなかった。
【特許文献１】特公平７−００８７４９号公報
【特許文献２】特公平５−０４７５１３号公報
【特許文献３】特公平４−０６４８０８号公報
【特許文献４】特開平７−３２８７９０号公報
【特許文献５】特開平６−２５３９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術には、ろう付け温度を制御するために、ペレットの発熱量、混合粉末、またはペレットの配置方法、ろう付けしようとする材質の性質（重量、比熱、熱伝導度）、雰囲気（圧力、ガスの種類）等を最適に組み合わせる必要がある。従って、反応温度を制御するためには事前に十分な条件設定が必要となる問題点がある。そのうえ、燃焼反応を利用するため、一旦反応が始まると作業途中で温度を制御できない問題点もある。
【０００８】
また、特許文献２の技術には、ろう付け工程が２段階であるため、工程が複雑となり生産性が低下する等の問題点がある。さらに、特許文献３の技術には、レーザビームまたは電子ビームを側方より照射して加熱するため、単純形状のものしか加熱できない問題点や装置の部品点数が増加し、装置の信頼性を低下させるおそれがあるという問題点がある。
【０００９】
さらに、特許文献４，５の技術は、ろう材に関するものであり、ろう付け方法及びろう付け装置に関する提案ではなかった。言い換えると、宝飾品の分野においては、局部的に加熱して、宝石に表面粗さの悪化や変色を生じさせることがなく、確実に固定できる宝飾品のろう付け装置及びろう付け方法の開発が要望されていた。
【００１０】
本発明は、以上の技術背景に基づき、従来の問題点を解決するためになされたもので、次の目的を達成する。
【００１１】
本発明の目的は、熱線による局部加熱をろう付け面に対して垂直または略垂直に行うことにより、加熱部の温度をろう材の溶融する温度範囲で容易に制御することが可能な熱線ろう付け装置及び熱線ろう付け方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、構造の単純な装置を用い、短時間・短工程で安定したろう付けを行うことが可能な熱線ろう付け装置及び熱線ろう付け方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、宝飾品の基体に宝石を、表面粗さの悪化や変色を生じさせることなく、確実に固定でき、生産性向上、品質の安定が図れる宝飾品のろう付けに好適な熱線ろう付け装置及び熱線ろう付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１の熱線ろう付け装置は、
熱線により第１の部材に第２の部材をろう付けする熱線ろう付け装置であって、前記熱線を、前記第１の部材、ろう材及び前記第２の部材からなる被ろう付け体に照射する熱線源と、前記被ろう付け体を支持可能に設けられる被ろう付け体支持装置と、前記熱線源と対向する方向に開口部が形成され、前記被ろう付け体を囲繞可能に設けられる容器本体と、前記容器本体に設けられ、前記容器本体の前記開口部を密閉可能に覆うとともに前記熱線が透過可能な熱線透過窓部材とからなる。
【００１５】
本発明２の熱線ろう付け装置は、本発明１において、
前記熱線は、集光された赤外線、集光された遠赤外線、及びレーザ光から選択される１種以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明３の熱線ろう付け装置は、本発明１または２において、
前記熱線は、ろう付け面に対して垂直または略垂直な方向から照射されるものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明４の熱線ろう付け装置は、本発明１から３において、
前記第１の部材は、金属またはセラミックスで製作されたものであり、前記第２の部材は、セラミックスで製作されたものであることを特徴とする。
【００１８】
本発明５の熱線ろう付け装置は、本発明１または２において、
前記第１の部材は、宝飾品の基体であり、前記第２の部材は、宝石であり、前記熱線を局部的に前記ろう付け面に照射、加熱することで、前記宝飾品の前記基体に、前記宝石をろう付け可能にしたことを特徴とする。
【００１９】
本発明６の熱線ろう付け装置は、本発明１から５において、
前記熱線透過窓部材は、前記被ろう付け体支持装置と協働して、前記被ろう付け体を固定するものであることを特徴とする。
【００２０】
本発明７の熱線ろう付け装置は、本発明１から６において、
前記熱線源は、前記被ろう付け体の温度制御が可能なものであることを特徴とする。
【００２１】
本発明８の熱線ろう付け装置は、本発明１から７において、
前記容器本体は、前記熱線透過窓部材で密閉されたとき、真空排気またはガス置換ができるものであることを特徴とする。
【００２２】
本発明９の熱線ろう付け装置は、本発明１から８において、
前記熱線源と、前記被ろう付け体とが、相対的に、前記熱線の照射方向と略直交する方向に移動可能であることを特徴とする。
【００２３】
本発明１０の熱線ろう付け方法は、
第１の部材と第２の部材とをろう付けで接合する方法であって、
熱線を透過可能な熱線透過窓部材と被ろう付け体支持装置との間に、前記第１の部材、ろう材及び前記第２の部材からなる被ろう付け体を固定し、熱線源からの前記熱線を前記熱線透過窓部材を介して、前記被ろう付け体に照射、加熱し、加熱後、前記第１の部材と前記第２の部材を冷却することを特徴とする。
【００２４】
本発明１１の熱線ろう付け方法は、本発明１０において、
前記熱線は、集光された赤外線、集光された遠赤外線、及びレーザ光から選択される１種以上であることを特徴とする。
【００２５】
本発明１２の熱線ろう付け方法は、本発明１０または１１において、
前記熱線は、ろう付け面に対して垂直または略垂直な方向から照射されるものであることを特徴とする
【００２６】
本発明１３の熱線ろう付け方法は、本発明１０から１２において、
前記第１の部材は、金属またはセラミックスで製作されたものであり、前記第２の部材は、セラミックスで製作されたものであることを特徴とする。
【００２７】
本発明１４の熱線ろう付け方法は、本発明１０または１１において、
前記第１の部材は、宝飾品の基体であり、前記第２の部材は、宝石であり、前記熱線を局部的に前記ろう付け面に照射、加熱することで、前記宝飾品の前記基体に前記宝石をろう付け可能にしたことを特徴とする。
【００２８】
本発明１５の熱線ろう付け方法は、本発明１０から１４において、
前記熱線による照射、加熱する工程は、前記被ろう付け体の温度制御をしながら行っている工程であることを特徴とする。
【００２９】
本発明１６の熱線ろう付け方法は、本発明１０から１５において、
前記容器本体は、開口部が前記熱線透過窓部材で密閉されたとき、真空排気またはガス置換ができるものであり、前記熱線の照射、加熱は、真空状態または所定のガスが充満されている状態で行っていることを特徴とする。
【００３０】
以下、本発明の熱線ろう付け装置の各要素をさらに詳細に説明する。
〔熱線源〕
本発明の熱線源は、集光された赤外線やレーザ光を用いて、ろう付け面に対して垂直または略垂直な方向からろう付けが必要な部分のみ局部加熱を、温度制御を行いつつ、短時間での加熱および冷却を実現し、安定した新規なろう付け法を実現し、工程の短縮を実現したものである。
【００３１】
〔ろう材〕
本発明のろう材は、４５０℃以上の高い融点をもつろう付け用溶加材であり、金ろう、銀ろう、銅ろう、黄銅ろう、ニッケルろう、パラジウムろう等をいう。
【００３２】
〔基材〕
本発明でいう基材（第１の部材）は、熱線により加熱されることでろう材を介してセラミックスと接合される金属またはセラミックスを意味する。本発明でいう金属は、鉄系や非鉄系を含むものであり、炭素鋼、合金鋼等の鉄鋼材料、タングステン、モリブデン等の非鉄金属材料または合金等が挙げられる。
【００３３】
〔セラミックス〕
本発明でいうセラミックス部材（第２の部材）とは、窯業で生産される製品をいう。具体的には、ファインセラミックス、機能性セラミックス、強化セラミックス、陶磁器をいい、酸化物系や非酸化物系を含むものであり、酸化物系には、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア等が挙げられ、非酸化物系には炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン、窒化ホウ素、炭化ホウ素、ダイヤモンド等が挙げられる。
【００３４】
〔ダイヤモンド〕
本発明において、ダイヤモンドとは、天然ダイヤモンド及び合成（人工）ダイヤモンド等全ての種類のものであり、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドを含むものである。この多結晶ダイヤモンドには、いわゆる多結晶ダイヤモンド、焼結ダイヤモンド及び薄膜ダイヤモンドが含まれる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の熱線ろう付け装置は、簡素な構成の装置とすることができ、熱線ろう付け装置の信頼性向上が図れた。また、この装置によるろう付け方法は、加熱部の温度をろう材の溶融する温度範囲で容易に制御できるとともに、短時間・短工程で安定した新規なろう付けを行うことができた。
【００３６】
また、熱線透過窓部材と、熱線透過窓部材と協働して真空室を構成する容器本体とを主な構成要素とする簡素な構成のろう付け冶具装置を用い、赤外線やレーザ光等の熱線により短時間での加熱を可能とした。また、ろう付け冶具装置への基材、ろう材、セラミックス部材からなる被ろう付け体の固定作業、取り外し作業を容易に、かつ、短時間で行えるようにし、ろう付け作業の生産性の向上が図ることができた。
【００３７】
さらに、熱線による局部加熱をろう付け面に対して垂直または略垂直に行うことにより、加熱部の温度をろう材の溶融する温度範囲で容易に制御することが可能となった。また、温度計で基材の温度を計測しながらろう付けを行うことができ、確実なろう付けによる接合を行うことができる。
【００３８】
また、熱線ろう付け装置を宝飾品に適用すると、宝飾品の基体に宝石を、表面粗さの悪化や変色を生じさせることなく、実用的な接合強度にろう付けすることができる。 さらに、作業者の熟練を必要せず、熱線ろう付け装置にろう付け前の宝飾品をセットさえすれば、品質の安定した宝飾品が製作でき、生産性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の熱線ろう付け装置の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の実施の形態の熱線ろう付け装置の外観を示す斜視図、図２は、ろう付け冶具装置の断面図、図３は、熱線ろう付け装置の概要を示す説明図である。
【００４０】
〔熱線ろう付け装置の全体構成〕
熱線ろう付け装置１は、概略、ろう付け作業工程のために被ろう付け体の位置決めと、ろう付け作業環境を作るための機能を備えた装置である。機体２は、鋼板で作られたＬ字状の部材である。機体２は、底板３と側板４とからなる。底板３の上には、被ろう付け体をＸ軸方向、Ｙ軸方向の２方向で位置決めができる位置決め機構５が搭載されている。
【００４１】
位置決め機構５は、Ｘ軸方向（図１の左右方向である）に駆動するＸ駆動機構８と、これと直交するＹ軸方向（図１の前後方向）に駆動するＹ駆動機構９とが積み重ねられている。底板３の上には、Ｘ駆動機構８が搭載されている。
【００４２】
図１から３に示すように、熱線ろう付け装置１は、ろう付け治具装置６、熱線透過窓部材３１、熱線源７を主な構成要素とする。ろう付け治具装置６には、炭化タングステン合金板等の第１の部材（基材）５０、ろう材５１、ダイヤモンド等の第２の部材（セラミックス部材）５２が固定される。熱線源７としては局部加熱が可能なように集光された熱線源を用いるのが好ましい。例えば、反射や屈折により集光された赤外線、反射や屈折により集光された遠赤外線、レーザ光のようにエネルギー密度の高い熱線源が採用できる。すなわち、熱線源は、赤外線、遠赤外線、及びレーザ光から選択される１種以上であることが好ましい。
【００４３】
基材５０には、温度計６０が設けられている。温度計６０は、例えば熱電対または放射温度計を用いて温度を測定するとともにその温度データを熱線制御装置７１に出力する。熱線制御装置７１は、熱線源７の制御を行う。すなわち、熱線制御装置７１は、ろう付けする部分の温度、またはろう付けする部分の近傍の温度が、所定の温度、例えばろう材の溶融する温度範囲内になるように、熱線源７の制御を行う。
【００４４】
熱線７０により加熱された基材５０の温度を温度計６０で測定し、測定結果を熱線源７の熱線制御装置７１に入力し、基材５０の温度を制御する。基材５０の温度ならびに単位面積あたりの熱線の照射エネルギーを制御するための要素としては、熱線の絞り径、シャッターの開閉による照射時間、レーザ光のパルス波の波形等が挙げられる。
【００４５】
基材５０、ろう材５１及びセラミックス部材５２からなるろう付け体５５をろう付け治具装置６に固定する。具体的には、被ろう付け体載置台４０の上に載せた基材５０、ろう材５１及びセラミックス部材５２を熱線透過窓部材３１と協働して、挟み込むことで固定、加圧する。固定の際に加圧することにより、ろう材５１の溶融によって厚さの減少が生じた場合においても、基材５０、ろう材５１及びセラミックス部材５２を固定することができる。
【００４６】
熱線透過窓部材３１でセラミックス部材５２を押さえるとともに、上部に設置された熱線源７より照射される熱線７０を、熱線透過窓部材３１を透過させて基材５０に垂直または略垂直（例えば、７５〜１０５度）に照射する。単位面積あたりの熱線７０の照射エネルギーは、基材５０に対する熱線７０の照射角度および熱線７０の絞りによって決定される。照射角度は必ずしも垂直でなくても良く、基材５０のろう付け面に対して７５〜１０５度の範囲内であれば、熱線透過窓部材３１を透過させて不具合なく加熱できる。
【００４７】
図１から３に示すように、被ろう体載置台４０の上に基材５０を置き、その上にろう材５１、更にその上に単結晶ダイヤモンド等のセラミックス部材５２を置き、上から熱線透過窓部材３１を当て、これで押圧して固定する。ろう付けを行う雰囲気は、Ａｒ（アルゴン）ガス等の不活性ガス中、または真空中が好ましい。この雰囲気条件は、真空中なら１０-1Ｐａ以下で十分であり、不活性ガス中なら１０-1Ｐａ以下に減圧した後に不活性ガスを充満させ、大気圧より約５ｍＰａ高い圧力を保てば十分である。
【００４８】
図１に示すように、底板３には、基台１１が固定されている。基台１１には、Ｘ駆動機構８が設けられている。基台１１には、両端を軸受部１２ａ、１２ｂに回転可能に支持された第１ねじ軸１０が設けられている。第１移動台１５の下部に設けられたナット１４に、第１ねじ軸１０の雄ねじがねじ込まれている。第１ねじ軸１０の一方の端部には、第１駆動モータ１３が設けられている。第１駆動モータ１３の出力軸と第１ねじ軸１０とは、図示しない連結部材で連結されている。従って、第１駆動モータ１３を駆動すると、第１移動台１５は、基台１１に形成された案内部に案内されてＸ軸方向に移動する。第１駆動モータ１３、第１ねじ軸１０等でＸ駆動機構８が構成されている。
【００４９】
第１移動台１５には、Ｙ駆動機構９が設けられている。第１移動台１５には、軸受部１７等に回転可能に支持された第２ねじ軸１６が設けられている。第２ねじ軸１６の一方の端部には、第２駆動モータ１８が設けられている。第２駆動モータ１８の出力軸と第２ねじ軸１６とは、図示しない連結部材で連結されている。第２移動台２０の下部に設けられたナット１９が、第２ねじ軸１６の雄ねじにねじ込まれている。従って、第２駆動モータ１８を駆動すると、第２移動台２０は、第１移動台１５に形成された案内部に案内されてＹ軸方向に移動する。第２駆動モータ１８、第２ねじ軸１６等でＹ駆動機構９が構成されている。従って、第２移動台２０は、Ｘ軸、Ｙ軸の両方向に移動可能になっている。なお、駆動モータは、移動台を直接駆動するリニアモータ、減速機構を備えた駆動モータ等他の駆動体であってもよい。要するに、熱線源７と、被ろう付け体５５が取り付けられる被ろう付け体載置台４０とが、相対的に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な構成とすることができる駆動機構であればよい。
【００５０】
〔ろう付け冶具装置６の構成〕
図２に示すように、ろう付け冶具装置６は、容器本体２５、昇降部材３６、ねじ部材３８、被ろう付け体載置台（以下、載置台という）４０、熱線透過窓部材（以下、透過窓部材という。）３１、押さえ蓋３２、シール部材４２、シール部材４３等で構成される。
ろう付け治具装置６は第２移動台２０に載置固定されている。
容器本体２５はステンレス鋼製で円柱形状をし、気密性を保つように棒鋼を穿鑿加工し、製作したものである。容器本体２５の下フランジ部２６はボルト２７で第２移動台２０に固定されている。容器本体２５は、ろう付けを真空状態で行う場合には真空容器本体となり、ろう付けを所定のガスで充満させた状態で行う場合にはガス置換容器本体となる。容器本体２５には、中間に小径の案内孔部３５を備えた中間凸部２９が形成され、中間凸部２９より上部側に上部が開口した第１の穴、下部側に第２の穴が形成されている。
【００５１】
第２の穴内に設けられたねじ部材３８の雄ねじ（例えば、Ｍ１０ｍｍのねじ）は、昇降部材３６のねじ穴３７にねじ込まれている。昇降部材３６は、図示しない回り止め部材により、容器本体２５に対して回転しないように規制されている。すなわち、昇降部材３６は、容器本体２５に対して昇降方向にのみ移動可能になっている。昇降部材３６の上部には、載置台４０が着脱可能に設けられている。従って、ねじ部材３８を回転させると、昇降部材３６が案内孔部３５に案内されて昇降動作する。すなわち、載置台４０が昇降動作し、後述する透過窓部材３１と協働して、被ろう付け体５５を固定する役割をしている。ねじ部材３８と昇降部材３６とで昇降手段が構成されている。案内孔部３５に形成された溝には、Ｏ−リング等シール部材４３が設けられている。シール部材４３は、容器本体２５の中間凸部２９と昇降部材３６との間を密封可能にしている。昇降部材３６は、シール部材４３によって密封状態を保ちながら、上下方向の移動ができる。被ろう付け体５５の厚みに応じて、上下の移動の調整をねじ部材３８で行う。
【００５２】
載置台４０は、例えば石英ガラスのような材料で形成されており、被ろう付け体５５に照射される以外の例えば昇降部材３６への熱伝導を低減できる。なお、載置台４０は、昇降部材３６等への熱伝導を低減できる材料で形成されているものであればよい。すなわち、熱線７０の熱が、被ろう付け体５５のみに効率よく供給され、他の部位に逃げてしまうことがないようにすることが好ましい。このことで熱線源７が大型化するのを防止できる。
透過窓部材３１は、熱線７０を透過させるとともに、照射時の被ろう付け体５５の固定の役割をしている。透過窓部材３１は、例えば透明な光学ガラス、光学用プラスチックの表面に熱線反射防止のためのコーティング等の処理がなされているものが好ましい。すなわち、被ろう付け体５５の固定のための強度を有しているとともに、熱線７０を透過させることができるものであればよい。
【００５３】
透過窓部材３１は押さえ蓋３２に押さえられている。押さえ蓋３２は、ボルト３３で容器本体２５の上フランジ部に固定されている。容器本体２５の上フランジ部に形成された溝内には、Ｏ−リング等であるシール部材４２が設けられている。
シール部材４２は、容器本体２５と透過窓部材３１との間を密閉するためのものである。すなわち、容器本体２５の第１の穴、透過窓部材３１、シール部材４２、シール部材４３、昇降部材３６により密閉状態にすることが可能な真空室３０を形成している。押さえ蓋３２は透過窓部材３１を押さえ、容器の真空状態を保つ役割もしている。なお、シール部材は、弾性を有する材料、例えばゴム、合成樹脂、エラストマ等で形成されているいわゆるシール、パッキン類が使用できる。
【００５４】
配管４６は、真空室３０内を真空排気する役割、Ａｒ（アルゴン）、Ｎ２（窒素）等の不活性ガスを流す役割及び温度計６０、圧力センサ３９の配線等を保持する役割をしている。配管４６には、圧力計、ストップバルブ等の流体圧機器が接続可能になっている。また、配管４６は、真空発生装置や不活性ガス供給装置に流体圧機器等を介して接続されている。なお、真空発生装置や不活性ガス供給装置は一般に使用されている周知なものであり詳細な説明を省略する。
【００５５】
載置台４０と昇降部材３６との間に、圧力センサ３９を設けられている。この圧力センサ３９によって、被ろう付け体５５にかかっている圧力を測定することができる。この圧力センサ３９の出力を監視することで、被ろう付け体５５の固定の際に、被ろう付け体５５を必要以上に加圧してしまうことなどを防止できる。また、被ろう付け体５５を固定できていないことも防止することができる。圧力センサ３９には、圧電式、ピエゾ抵抗式、歪センサ式など周知なセンサが使用できる。なお、圧力センサに変えて、載置台４０と昇降部材３６との間に力センサを設け、被ろう付け体５５にかかっている力（荷重）を測定してもよい。
【００５６】
なお、載置台４０は、昇降部材３６に対して着脱可能になっているため、一つの被ろう付け体５５を載置したもの、複数の被ろう付け体５５を載置したものなどを用意しておけば取り替えることが可能である。例えば、これに複数の被ろう付け体５５を置き、Ｘ駆動機構８、Ｙ駆動機構９で載置台４０を移動させながら熱線を照射することで、真空状態を破ることなく一括して複数の被ろう付け体５５のろう付けができる。同時に複数の被ろう付け体５５のろう付けが可能となり、製造コスト低減を図ることができる。
【００５７】
位置決め機構５は、ろう付け冶具装置６の下部に設けられている。熱線７０によるろう付け時に、Ｘ軸方向（図１の前後方向）、Ｙ軸方向（図１の左右方向）の移動、位置決めを行う。また、位置決め機構５に、Ｘ−Ｙ平面と直交する軸線の周り方向に回転させる回転駆動装置を設け、この周り方向に回転動作、位置決め動作をさせてもよい。
【００５８】
基材５０、ろう材５１及びセラミックス部材５２とからなる被ろう付け体５５を載置台４０に載置可能なろう付け冶具装置６が、第２移動台２０に取り付けられている。そして、熱線源７に対して被ろう付け体５５及び載置台４０を移動させることで、熱線源７と、ろう付け治具装置６及び被ろう付け体５５との相対位置および／または角度を決定する。なお、加熱中に熱線源７とろう付け治具装置６及び被ろう付け体５５との相対位置を数百〜数千μｍ／秒の移動速度で変更することによって、局所的な加熱を行うことも可能である。
【００５９】
本実施の形態のろう付方法を適用しうるセラミックス部材５２と基材５０の組み合わせは、例えばセラミックス（上）−金属（下）、セラミックス−セラミックスであってもよい。セラミックス部材５５は酸化物系のものでも、非酸化物系のものであってもよい。酸化物系には、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア等が挙げられ、非酸化物系には炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン、窒化ホウ素、炭化ホウ素、ダイヤモンド等が挙げられる。
【００６０】
特に、本実施の形態の方法は従来のろう付け方法と比較して容易にろう付けができる。従って、金属とセラミックスの組み合わせのように熱膨張差の大きいものの接合に大きな効果がある。熱線源７としては、レーザ光（例えば、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザ）または赤外線（例えば、ハロゲンランプ、カーボンランプ）を使用するとよい。所定の加熱温度での加熱時間を１０数秒〜６０秒程度と短くしてろう付けを完了することができる。
【００６１】
また温度制御用の温度計を利用することにより、熱線源７の出力を容易に制御することが可能である。加熱過程、冷却過程ともに、温度が精度良く制御できることから、ろう付け工程の安定化が図れ、ひいては歩留まり向上が可能となる。
【００６２】
さらに、本実施の形態の方法は、ダイヤモンドのように靭性が低く、少しの熱応力でもクラックが発生しやすいものを少なくとも一方に含む場合のろう付けには特に好適である。ダイヤモンドの熱膨張係数は、金属やろう材と比較してはるかに小さい。従って、加熱過程、冷却過程において温度が精度良く制御されていない場合は、ろう付け時の温度変化によって熱膨張係数の差異から生じる熱応力が発生し、接合面に著しく大きな応力が生じる。
【００６３】
短時間でろう付けできることによる他のメリットは、ダイヤモンドのように熱分解性の性質を持つ材料が、高温においても熱分解をおこしにくいことである。ダイヤモンドを１０００℃〜１２００℃で１時間加熱すると、真空中またはアルゴン中においても３％が黒鉛に熱分解する。加熱時間を短時間にすることにより、ダイヤモンドの黒鉛への熱分解を防止することができる。
【００６４】
本実施の形態に使用されるろう材としては、ろう付けする材料の組み合わせに応じたろう材が一般的に使用される。例えば、セラミックスと金属のろう付けの場合やセラミックス同士のろう付けの場合、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ等の活性金属を含んだ銀系または銅系あるいはニッケル系等のろう材が適している。
【００６５】
以上の構成でできている熱線ろう付け装置は、熱線照射前の固定作業と照射後の取り外し作業が簡単にでき、真空排気、ガス置換も容易にできる。また、熱線照射時に、熱線用保護眼鏡を使用することによりろう付けによる接合状態を目視できるため、作業条件の変更が容易にでき、短時間で接合準備ができる利点がある。
【００６６】
以下、実施例に基づいて、本実施の形態をさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００６７】
炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ、ろう付け温度範囲：８１０〜８５０℃）を、更にその上に１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置いた。
図３に示すように、ろう付け治具装置６の上に基材５０としての炭化タングステン合金板を置き、その上にろう材５１を、更にその上にセラミックス部材５２としての単結晶ダイヤモンドを載置した。
【００６８】
更に、単結晶ダイヤモンド５２の上から透過窓部材３１を当てて固定した。
ろう付け治具装置６、基材５０、ろう材５１、セラミックス部材５２及び透過窓部材３１を第２移動台２０に設置した。
真空室３０内をＡｒ（アルゴン）ガスにガス置換した状態であるＡｒ雰囲気の大気圧下にて透過窓部材３１を通して熱線源７から熱線７０（ＹＡＧレーザ光：出力１．８ｋＷ）をスポット径０．３ｍｍ、基材５０のろう付け面に対する熱線７０の照射角度８５度で照射した。
【００６９】
セラミックス部材５２の端部から約１ｍｍ離れた基材５０に熱線７０が照射されるように、第２移動台２０を位置決め機構５で移動させた。
温度計６０を用いて基材５０の温度を測定することにより、基材温度が８２０℃となるように熱線７０の照射量および第２移動台２０の移動速度を制御した。
２０秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、単結晶ダイヤモンド５２にクラックの発生がなかった。
【実施例２】
【００７０】
基材５０としての炭化タングステン合金板（スローアウェイチップ形状：厚さ３ｍｍ、体積０．０８ｃｍ３）の先端にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ、ろう付け温度範囲：８１０〜８５０℃）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８３０℃）以外は実施例１と同一の条件にてろう付けした。１５秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、単結晶ダイヤモンド５２にクラックの発生がなかった。
【実施例３】
【００７１】
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８５０℃）以外は実施例１と同一の条件にてろう付けした。２８秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、単結晶ダイヤモンド５２にクラックの発生がなかった。
【実施例４】
【００７２】
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８５０℃）と基材５０のろう付け面に対する熱線の照射角度７５度以外は実施例１と同一の条件にてろう付けした。３０秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、単結晶ダイヤモンド５２のクラック発生もなかった。
【実施例５】
【００７３】
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８５０℃）と基材５０のろう付け面に対する熱線の照射角度１０５度以外は実施例１と同一の条件にてろう付けした。３１秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、単結晶ダイヤモンド５２のクラック発生もなかった。
【００７４】
〔比較例１〕
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８００℃）以外は実施例１と同一の条件にてろう付けした。１１秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう材５１は溶融していなかった。
【００７５】
〔比較例２〕
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８７０℃）以外は実施例１と同一の条件にてろう付けした。４８秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう材５１は溶融していたものの、単結晶ダイヤモンド５２に力を加えたところ、接合部が剥離した。
【実施例６】
【００７６】
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、ろう付けした。
【００７７】
図３に示すように、ろう付け治具装置６の上に基材５０として炭化タングステン合金板を置き、その上にろう材５１を、更にその上にセラミックス部材５２として単結晶ダイヤモンドを置いた。
更に、単結晶ダイヤモンドの上から透過窓部材３１を当てて固定した。
ろう付け治具装置６、基材５０、ろう材５１、セラミックス部材５２及び透過窓部材３１を第２移動台２０に載置した。
【００７８】
Ａｒ雰囲気の大気圧下にて透過窓部材３１を通して熱線源７から熱線７０（ハロゲンランプ光源による赤外線：最大出力２ｋＷ）を照射した。
温度計６０を用いて基材５０の温度を測定することにより、基材温度が８２０℃となるようにハロゲンランプ（熱線源）７の出力を熱線制御装置７１によって制御した。
【００７９】
８２０℃に到達後更に１分間加熱を続けた。加熱を停止し、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好であり、単結晶ダイヤモンド５２にクラックの発生がなかった。
【００８０】
〔比較例３〕
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８００℃）以外は実施例４と同一の条件にてろう付けした。８００℃に到達後更に１分間加熱を続けた。被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう材５１は溶融していなかった。
【実施例７】
【００８１】
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８５０℃）とした以外は実施例６と同一の条件にてろう付けした。８５０℃に到達後更に５０秒加熱を続けた。被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好であり、単結晶ダイヤモンド５２にクラックの発生がなかった。
【００８２】
〔比較例４〕
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上に１００面でカットしたセラミックス部材５２としての単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８７０℃）以外は実施例４と同一の条件にてろう付けした。８７０℃に到達後更に１分間加熱を続けた。被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう材５１は溶融していたものの、単結晶ダイヤモンド５２に力を加えたところ、ろう付けによる接合部が剥離した。
【実施例８】
【００８３】
基材５０としての炭化タングステン合金板（スローアウェイチップ形状：厚さ３ｍｍ、体積０．０８ｃｍ３）の先端にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ、ろう付け温度範囲：８１０〜８５０℃）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、加熱温度（８４０℃）以外は実施例５と同一の条件にてろう付けした。８４０℃に到達後更に３０秒加熱を続けた。被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、単結晶ダイヤモンド５２にクラックの発生がなかった。
【実施例９】
【００８４】
基材５０としての炭化タングステン合金板（幅１０×奥行き１０×厚さ２ｍｍ、体積０．２ｃｍ３）の上部先端にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての窒化ボロン（幅５×奥行き５×厚さ３ｍｍ）を置き、加熱温度（８４０℃）以外は実施例１と同一の条件にてろう付けした。３３秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、窒化ボロン５２にクラックの発生がなかった。
【実施例１０】
【００８５】
基材５０としての炭化タングステン合金板（スローアウェイチップ形状：厚さ３ｍｍ、体積０．０８ｃｍ３）の先端にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（幅３×奥行き３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、突き合わせ部に沿って移動させつつＣＯ２レーザ光（出力１ｋＷ）を照射した。スポット径０．５ｍｍとし、加熱温度（８４０℃）に到達後、更に５秒の加熱し、被ろう付け体（試料）５５を取り出した。ろう付けによる接合状態はきわめて良好で、単結晶ダイヤモンド５２にクラックの発生がなかった。
【００８６】
〔比較例５〕
基材５０としての炭化タングステン合金板（スローアウェイチップ形状：厚さ３ｍｍ、体積０．０８ｃｍ３）の先端にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材（７０．５ｗｔ％Ａｇ−２７．５ｗｔ％Ｃｕ−２ｗｔ％Ｔｉ）を、更にその上にセラミックス部材５２としての１００面でカットした単結晶ダイヤモンド（３×３×厚さ１．２ｍｍ）を置き、突き合わせ部に沿って移動させつつＣＯ２レーザ光（出力１ｋＷ）を照射した。スポット径０．１５ｍｍとし、０．５秒の加熱後、被ろう付け体（試料）５５を取り出したところ、炭化タングステン合金板５０にスポット孔が生じ、接合（ろう付け）されていなかった。
【実施例１１】
【００８７】
実施例２で作製した接合体（被ろう付け体）５５をダイヤモンドバイトとして使用して、切削テストを実施した。主軸回転数１０００ｍｉｎ-1、切り込み深さ０．０１ｍｍ、送り速度０．０３ｍｍ／回転の切削条件にてＡｌ（アルミニウム）を切削したところ、切削が可能であった。また、切削後、接合部にクラック等は見られなかった。このことから、実用的な接合強度を有していることが確認された。
【実施例１２】
【００８８】
実施例８で作製した接合体（被ろう付け体）５５をダイヤモンドバイトとして使用して、切削テストを実施した。主軸回転数１０００ｍｉｎ-1、切り込み深さ０．０１ｍｍ、送り速度０．０３ｍｍ／回転の切削条件にてＡｌ（アルミニウム）を切削したところ、切削が可能であった。また、切削後、接合部にクラック等は見られなかった。このことから、実用的な接合強度を有していることが確認された。
【００８９】
〔熱線ろう付け装置の他の実施の形態〕
熱線ろう付け装置の他の実施の形態について、説明を行う。なお、この他の実施の形態では、前述した実施の形態と同一の部位については同一の符号を付与し、詳細な説明を省略する。
前述した熱線ろう付け装置では、金属等の基材に、セラミックス部材をろう付けするものとして説明を行ったが、この熱線ろう付け装置は、宝飾品のろう付けにも使用することができる。すなわち、この他の実施の形態は、宝飾品の熱線ろう付け装置であり、図４から６に基づいて説明を行う。図４は、宝飾品としての指輪を図示した正面図、図５は、宝飾品としての指輪のろう付けを行う熱線ろう付け装置の概要を示す断面図、図６は、熱線の照射方向を示す説明図である。
【００９０】
宝飾品とは、金、銀、プラチナ、もしくはこれらの合金等からなる宝飾品の基体（第１の部材）に宝石（第２の部材）がろう付けされたものである。この他の実施の形態では、宝飾品を指輪として説明を行っているが、宝飾品は、ネックレス、ブローチ、イヤリング、ピアス、ティアラ、ブレスレッド、リング、ブローチ等他の種類の宝飾品であってもよいことはいうまでもない。宝飾品としての指輪１００は、基体１０１と宝石としてのダイヤモンド１１０とからなり、基体１０１は、リング部１０４、台座部１０２、爪部１０３などを備えており、前述した実施の形態の基材に相当する。また、ダイヤモンド１１０には、クラウン部１１１、バビリオン部１１２などが形成されている。指輪１００は、台座部１０２にキューレット部（図示せず）が支持されたダイヤモンド１１０のバビリオン部１１２と爪部１０３とをろう付けしたもの（図４（ａ））、ダイヤモンド１１０のバビリオン部１１２と爪部１０３とをろう付けしたもの（図４（ｂ））、台座部１０２とバビリオン部１１２とをろう付けしたもの（図４（ｃ），（ｄ））などであればよい。すなわち、ダイヤモンド１１０、ろう材（図示せず）、指輪１００の基体１０１で被ろう付け体が構成されている。
なお、宝石は、ダイヤモンド、エメラルド、サファイヤ、ルビー、オパール等の他の種類の宝石であってもよいことはいうまでもない。さらに、宝飾品の基体の材料は、金、銀、プラチナ、もしくはこれらの合金だけでなく、他の種類の貴金属、金属などであってもよいことはいうまでもない。
【００９１】
この他の実施の形態では、熱線源７Ａが、図５に示すように、Ｂ軸方向に傾動可能に設けられている。すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向に対して、所定の角度Ｂ軸方向に傾動する。基体１０１の上部には、ろう材、ダイヤモンド１１０が順に置かれている。
被ろう付け載置台４０の上部には、Ｔ字状の取付部材１２０が設けられている。取付治具１２０は、被ろう付け載置材４０に立設された立軸部１２１と、立軸部１２１の上部に設けられた取付軸部１２２とから構成されている。この取付軸部１２２に指輪１００がダイヤモンド（宝石）１１０を上方に向けて取り付けられる。ろう付け前の指輪１００は、仮止めされた状態で取り付け治具１２０に取り付けられていることが好ましい。
【００９２】
被ろう付け載置台４０を移動させ、被ろう付け体に対して、熱線７０Ａを照射可能な位置に位置決めする。または、熱線源７Ａを所定の角度傾斜させた後、被ろう付け載置台４０を移動させ、被ろう付け体に対して、熱線７０Ａを照射可能な位置に位置決めする。取付け治具１２０は、熱伝導の低減部材すなわち、石英などの材料で形成されていることが好ましい。このようにすると、熱線７０Ａの熱が、爪部１０３、ダイヤモンド１１０のバビリオン部１１２などからなる被ろう付け体に効率よく供給され、他の部位に逃げてしまうことがない。
【００９３】
熱線源７Ａから熱線７０Ａが照射されると、熱線７０Ａが、ダイヤモンド１１０を透過してろう付け面などに照射され、基体１０１とダイヤモンド１１０とがろう付けされる。例えば、爪部１０３とダイヤモンド１１０をろう付けする場合には、図６（ａ）に示すように、熱線源７Ａを所定の角度傾斜させ、照射方向Ｓ１または照射方向Ｓ２から熱線７０Ａを照射するとよい。また、照射方向Ｓ３のように上方から熱線７０Ａを照射してもよい。さらに、台座部１０２と、ダイヤモンド１１０とをろう付けする場合でも、照射方向Ｓ４のように上方から熱線７０Ａを照射するとよい。
照射方向Ｓ１からＳ４のように熱線７０Ａを照射すると、ろう材が溶融する。照射終了後、ろう材が冷却すると、ダイヤモンド１１０と、基体１０１の台座部１０２、爪部１０３等とがろう付けされる。
【００９４】
また、取付軸部１２２には、例えば凹状または凸状のような位置決め部が形成されていると、指輪１００を繰り返しろう付けするのに位置決めが容易となり好適である。さらに、熱線源７Ａは、所定の角度、自動的に傾動動作できるようになっていることが好ましい。また、熱線源傾動駆動装置、Ｘ−Ｙ平面と直交する軸線の周り方向に回転させる回転駆動装置などを備えていると、複数の指輪のろう付けが自動的に行え、さらによい。
【００９５】
この他の実施の形態のように、熱線７０Ａによる加熱温度、加熱時間、熱線の照射位置の位置決めが容易に行えることにより、熱線７０Ａを、局部的照射することでにダイヤモンド（宝石）１１０への影響を最小限とすることができる。また、前述したように、金属性の爪部１０３とダイヤモンド１１０等宝石の組み合わせのように熱膨張差の大きいものの接合に大きな効果がある。熱線源７Ａとしては、例えばレーザ光（例えば、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザ）、集光された赤外線、遠赤外線などを使用できる。又、ろう付けの条件は、例えば、前述した実施例の条件に準じたもので行うと良い。さらに、前述したろう材より１００℃ほど低い融点のろう材を使用してもよい。このように、融点の低いろう材を使用すると、温度条件を下げることが可能であり、宝石、基体への影響を更に小さいものとすることができる。
【００９６】
このようにすることで、強固にろう付けすることが可能であるため、台座部、爪部の大きさを最小限とすることができ、爪部及び台座部に隠れる部位を最小限にしダイヤモンドの大きさ、美しさを十分見せることができる。特に、側面方向からもダイヤモンドのほとんどの部分を眺めることができ、美観を良好にすることができる。
【００９７】
以上、本発明の実施の形態の説明を行ったが、本発明はこの実施の形態に限定されることはない。本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内での変更が可能なことはいうまでもない。例えば、被ろう付け体載置台側を移動可能な構成として説明しているが、熱線源側を移動可能な構成としたものであってもよい。すなわち、熱線源と、被ろう付け体載置台（被ろう付け体）とが、相対的に移動可能であればよい。
また、熱線が、宝石を透過してろう付け面に照射されると説明しているが、宝石を透過しなくてもよい。例えば、宝飾品の基体の外方から、熱線をろう付け面に照射するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の熱線ろう付け装置を示した斜視図である。
【図２】本発明のろう付け冶具装置の断面を示した断面図である。
【図３】本発明の熱線ろう付け装置の概要を示した説明図である。
【図４】本発明の熱線ろう付け装置でろう付けを行う宝飾品としての指輪を図示した正面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の熱線ろう付け装置の概要を示す断面である。
【図６】他の実施の形態の熱線の照射方向を示した説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ…熱線ろう付け装置
２…機体
５…位置決め機構
６…ろう付け冶具装置
７，７Ａ…熱線源
８…Ｘ駆動機構
９…Ｙ駆動機構
１５…第１移動台
２０…第２移動台
２５…容器本体
３１…熱線透過窓部材
３２…押さえ蓋
３６…昇降部材
３８…ねじ部材
３９…圧力センサ
４０…被ろう付け体載置台
４２…シール部材（Ｏ-リング）
４３…シール部材（Ｏ-リング）
５０…基材（第１の部材）
５１…ろう材
５２…セラミックス部材（第２の部材）
５５…被ろう付け体
６０…温度計
７０，７０Ａ…熱線
７１…熱線制御装置
１００…指輪（宝飾品）
１０１…宝飾品の基体（第１の部材）
１１０…ダイヤモンド（宝石、第２の部材））
１２０…取り付け治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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