(57)【要約】【課題】ゲッター材の形状を選ぶことなく使用でき、あて板のずれを防止し、また、真空引き用の金属容器に対応しやすい固定治具を提供する。【解決手段】固定治具１０は、接合部材２０を内部に収納する治具本体１１と、治具本体１１の外部に取り付けられ、治具本体１１の内部の気体を高真空状態に調整するための粉末状のゲッター材１２が内部に入れられた気体調整室１３と、少なくとも粉末状のゲッター材１２を気体調整室１３の内部に留めるための金属メッシュ１４と、治具本体１１に嵌合されているあて板１５と、この固定治具１０の外形を整え、盤形状にするための補助治具１６と、治具本体１１に収納された接合部材２０の高さを調整するスペーサー１７等とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被加工部材を所定の雰囲気にて真空引きしながら加工を行う真空加工に用いられる固定治具であって、
前記被加工部材を内部に収納する治具本体と、
前記治具本体の内部及び／又は外部に取り付けられ、前記治具本体の内部の気体を前記所定の雰囲気に調整するための気体調整材が内部に入れられた気体調整室と、
を備える固定治具。
【請求項２】
請求項１に記載された固定治具において、
前記治具本体及び／又は前記気体調整室に設けられ、少なくとも前記気体調整材を前記気体調整室の内部に留めるための留め部をさらに備えること、
を特徴とする固定治具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された固定治具において、
前記気体調整材は、粉末状及び／又は粒状であること、
を特徴とする固定治具。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された固定治具において、
前記留め部は、多孔質膜であること、
を特徴とする固定治具。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された固定治具において、
前記治具本体は、前記被加工部材を固定するあて板を備え、
前記あて板は、前記治具本体と嵌合されていること、
を特徴とする固定治具。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された固定治具において、
前記あて板は、前記治具本体の外形線より突出して配置されること、
を特徴とする固定治具。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された固定治具において、
前記治具本体に収納された前記被加工部材の高さを調整する高さ調整部材をさらに備えること、
を特徴とする固定治具。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された固定治具において、
板状体の前記被加工部材が、前記治具本体の底面付近から連続的に積み重ねられ、収納された状態であって、
前記治具本体は、側面に開口部を備え、その開口部を封止するように前記気体調整室が取り付けられていること、
を特徴とする固定治具。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された固定治具において、
この固定治具は、真空引き用の袋状体に収納して使用され、
この固定治具は、中央部付近が平坦であり、周辺部に進むにつれ緩やかに厚みが減少する盤形状であること、
を特徴とする固定治具。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された固定治具において、
この固定治具は、真空引き用の袋状体に収納して使用され、
前記治具本体及び／又は前記気体調整室によって形成される隙間を埋め、この固定治具の外形を整え、前記盤形状にするための補助治具をさらに備えること、
を特徴とする固定治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高真空雰囲気で、高温炉にて加熱・加圧により接合を行う拡散接合等に好適に利用できる固定治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、異種金属の接合面を清浄化し、高真空雰囲気にて材料を再結晶温度以上に加熱・加圧し、材料間の原子相互拡散により接合する拡散接合が知られている。拡散接合は、他の溶接では不可能な異種金属の接合が可能であり、複雑形状部品や中空部品，精密部品の接合や積層等に幅広く利用されている。
【０００３】
また、拡散接合を行う一つの方法として、金属容器（例えば、ステンレス箔等を溶接して作製した封筒状の袋）の中に接合部材を入れ、金属容器の開口部を溶接し、高温炉にて加温・加圧する方法がある。その場合、接合部材と金属容器とが接合しないように、あて板と呼ばれるものを接合部材の上下に挟み、金属容器内の真空度を高めるため、空気を吸収しやすいゲッター材を入れ、金属容器の開口部を閉じた後に、金属容器の中を真空引きをし、拡散接合を行う方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、金属容器の中を真空ポンプにて真空引きするため、ゲッター材は、吸収力が強い粉末状のものは使用できず、吸収カが弱い固形状でなければならなかった。その理由として、粉末状のゲッター材をそのまま金属容器の中に入れただけでは、真空ポンプで真空引きをした場合に、空気と一緒に粉末状のゲッター材を吸引してしまい、金属容器内のゲッター材の量を減少させてしまうと共に、接合部材を粉末まみれにしてしまい、最悪の場合は、真空ポンプを故障させてしまう恐れがあった。
【０００５】
また、接合部材をあて板で挟み込んで金属容器の中に入れる場合に、あて板が金属容器の内側に接触してずれてしまい、それによって、あて板から接合部材がはみ出し、そのまま拡散接合を行うと、接合部材と金属容器とが不用意に接合してしまう可能性があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１９７１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、ゲッター材の形状を選ぶことなく使用でき、あて板のずれを防止し、また、真空引き用の金属容器に対応しやすい固定治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、複数の被加工部材（２０）を所定の雰囲気にて真空引きしながら加工を行う真空加工に用いられる固定治具であって、前記被加工部材（２０）を内部に収納する治具本体（１１）と、前記治具本体（１１）の内部及び／又は外部に取り付けられ、前記治具本体（１１）の内部の気体を前記所定の雰囲気に調整するための気体調整材（１２）が内部に入れられた気体調整室（１３）と、を備える固定治具である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載された固定治具において、前記治具本体（１１）及び／又は前記気体調整室（１３）に設けられ、少なくとも前記気体調整材（１２）を前記気体調整室（１３）の内部に留めるための留め部（１４）をさらに備えること、を特徴とする固定治具である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載された固定治具において、前記気体調整材（１２）は、粉末状及び／又は粒状であること、を特徴とする固定治具である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された固定治具において、前記留め部（１４）は、多孔質膜であること、を特徴とする固定治具である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された固定治具において、前記治具本体（１１）は、前記被加工部材（２０）を固定するあて板（１５）を備え、前記あて板（１５）は、前記治具本体（１１）と嵌合されていること、を特徴とする固定治具である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された固定治具において、前記あて板は（１５）、前記治具本体（１１）の外形線より突出して配置されること、を特徴とする固定治具である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された固定治具において、前記治具本体（１１）に収納された前記被加工部材（２０）の高さを調整する高さ調整部材（１７）をさらに備えること、を特徴とする固定治具である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された固定治具において、板状体の前記被加工部材（２０）が、前記治具本体（１１）の底面付近から連続的に積み重ねられ、収納された状態であって、前記治具本体（１１）は、側面に開口部（１１ａ）を備え、その開口部（１１ａ）を封止するように前記気体調整室（１３）が取り付けられていること、を特徴とする固定治具である。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された固定治具において、この固定治具は、真空引き用の袋状体に収納して使用され、この固定治具は、中央部付近が平坦であり、周辺部に進むにつれ緩やかに厚みが減少する盤形状であること、を特徴とする固定治具である。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された固定治具において、この固定治具は、真空引き用の袋状体に収納して使用され、前記治具本体（１１）及び／又は前記気体調整室（１３）によって形成される隙間を埋め、この固定治具の外形を整え、前記盤形状にするための補助治具（１６）をさらに備えること、を特徴とする固定治具である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被加工部材を内部に収納する治具本体に、気体調整材が内部に入れられた気体調整室を取り付けたので、治具本体の内部を効率よく所定の雰囲気にすることができ、被加工部材の加工精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、ゲッター材の形状を選ぶことなく使用でき、真空引き用の金属容器に対応しやすい固定治具を提供するという目的を、接合部材を内部に収納する治具本体と、治具本体の外部に取り付けられ、治具本体の内部の残留気体を吸収する粉末状のゲッター材が内部に入れられた気体調整室と、粉末状のゲッター材を気体調整室の内部に留めるための金属メッシュの蓋を設けることにより実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、図面等を参照して、本発明の実施例について、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による固定治具の実施例を模式的に示す図であり、図２は、本実施例の主な部材を詳細に示す図であり、図３は、本実施例による固定治具の使用方法を模式的に示す図である。
本実施例による固定治具１０は、治具本体１１と、ゲッター材１２と、気体調整室１３と、金属メッシュ１４と、あて板１５と、補助治具１６等とを備える。
なお、治具本体１１，気体調整室１３及び補助治具１６の材質は、耐熱性が高く、高温加熱処理の繰り返しにも耐えられる材質が好ましく、例えば、超硬材料、セラミック等である。
【００２１】
治具本体１１は、接合部材（被加工部材）２０を内部に収納し、拡散接合を行う場所（部屋）であり、格子状の治具である。図２（Ａ）に示すように、治具本体１１の上面は、上からあて板１５が入る程度の大きさに抜けており、４つの側面は、開口部１１ａが設けられているが、最低限枠を支える程度に支柱を有し、また、底は抜けずに底板１１ｂを有している。なお、治具本体１１の格子内側の縦横の寸法は、あて板１５の寸法と略同じにし、また、治具本体１１の高さは、接合部材２０とあて板１５の合計の高さより、１〜２ｍｍ程度低くする。さらに、治具本体１１は、気体調整室１３と位置を合わせるための気体調整室用位置合わせ穴１１ｃが各側面の４つ角付近に設けられている。
【００２２】
ゲッター材（気体調整材）１２は、空気の主成分である窒素や酸素等を吸収する性質をもつ粉末状のジノレコニウムやチタン等であり、例えば、ゲッター材１２の粒径は、４５〜１５０μｍ，ゲッター材１２の粒度は、１５０μｍ程度のものである。
【００２３】
気体調整室１３は、内部が空洞の容器であり、治具本体１１の外部に取り付けられ、治具本体１１の内部の気体を高真空雰囲気に調整するためのゲッター材１２が内部に入れられている。図２（Ｂ）に示すように、気体調整室１３の形状は、二等辺三角形の角柱状であり、二等辺三角形の等辺以外の辺の面に、ゲッター材挿入口が設けられており、角柱内部がのぞける。また、気体調整室１３は、ゲッター材挿入口から反対側に向かって、厚み方向の厚さが緩やかに減少している。さらに、気体調整室１３には、治具本体１１に結合するための治具本体用位置合わせピン１３ａが、ゲッター材挿入口が設けられている面の４つ角付近に設けられており、補助治具１６と結合するための補助治具用位置合わせピン１３ｂが、二等辺三角形の側面の中央付近に設けられている。
【００２４】
金属メッシュ１４は、気体調整室１３のゲッター材挿入口を覆うように設けられ、少なくともゲッター材１２を気体調整室１３の内部に留めるための多孔質の膜（留め部）である。拡散接合を行う場合の最高温度よりも融点が高いＳＵＳ材を用い、ゲッター材１２の粒径のバラつきを考慮して、３次元のメッシュ（３次元的に孔があいているもの）が好ましく、金属メッシュ１４の孔は、ゲッター材１２の粉末径よりも小さい孔が無数に空いているものを選ぶ。これにより、金属メッシュ１４から粉末状のゲッター材１２が飛び出すことはなく、かつ、窒素や酸素の吸収カを減少させることもない。例えば、金属メッシュ１４は、ＳＵＳ３１６Ｌ，孔径平均５０μｍ，孔率９０％程度のものである。なお、ゲッター材１２の最小粒径４５μｍに対して、金属メッシュ１４の孔径平均５０μｍであるが、３次元のメッシュを採用しているので、粉末状のゲッター材１２が飛び出すことはない。
【００２５】
あて板１５は、接合部材２０を固定し、治具本体１１に収納された接合部材２０の上下を挟む板であり、あて板１５は、接合部材２０や金属容器と不用意に拡散接合してしまうことを防止するために、表面に剥離処理がされている。また、あて板１５は、接合部材２０と膨張係数が近く、略同じ大きさであることが好ましいので、接合部材２０と同様な材料を選択し、例えば、あて板１５は、ＳＵＳ３０４（縦４０．０ｍｍ、横１１５．０ｍｍ、厚み１．０ｍｍ）の表面にボロンナイトライド粉末を層状にしたものである。
【００２６】
補助治具１６は、気体調整室１３同士によって形成される隙間を埋め、固定治具１０の外形を整え、盤形状にするための三角すいの治具であり、厚み方向に対して上下線対称となっている。また、補助治具１６は、気体調整室１３と位置合わせをするための位置合わせ穴１６ａが、補助治具用位置合わせピン１３ｂと嵌合される位置に設けられている。
【００２７】
接合部材２０は、拡散接合を用いて接合を行う部材であり、例えば、接合部材２０は、ＳＵＳ３０４（縦３６．０ｍｍ、横１１２．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ）である。
【００２８】
次に、図３を参照して、本実施例による固定治具１０の使用方法を説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、治具本体１１の底板１１ｂに、１枚目のあて板１５を重ね、その上に板状体の接合部材２０を連続的に積み重ねて収納し、その上に２枚目のあて板１５を重ねる。あて板１５は、治具本体１１と嵌合されて固定されており、２枚目のあて板１５は、治具本体１１の外形線より突出して配置される。
【００２９】
ついで、図３（Ｂ）に示すように、気体調整室１３の内部が密になるように粉末状のゲッター材１２を入れる。
【００３０】
さらに、図３（Ｃ）に示すように、金属メッシュ１４の蓋をする。また、金属メッシュ１４の蓋は、開閉が自在である。
【００３１】
そして、図３（Ｄ）に示すように、治具本体１１の４つの側面に設けられた開口部１１ａを封止するように気体調整室１３を４つ取り付ける。
【００３２】
最後に、補助治具１６を気体調整室１３同士の隙間をうめるように取り付け、図１（Ａ）に示すような、固定治具１０が完成する。この固定治具１０は、気体調整室１３と補助治具１６とが、厚み方向に対して上下線対称になっているので、中央部付近が平坦であり、周辺部に進むにつれ緩やかに厚みが減少する盤形状となっている。このようにして、固定治具１０が完成したら、この固定治具１０は、真空引き用の袋状体の金属容器（不図示）に収納された後に真空引きされ、加熱・加圧により拡散接合され、接合部材２０同士が接合する。なお、金属容器は、高温（１１００℃）に耐え得るステンレスなどの容器であり、真空引きにおける小容量化のために、箔状が好ましく、金属容器の厚みは、箔状における軟性と強度とを考慮すると５０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００３３】
このように、本実施例によれば、以下のような効果がある。
（１）接合部材２０を内部に収納する治具本体１１に、ゲッター材１２が内部に入れられた気体調整室１３を取り付けたので、治具本体１１の内部をより高真空雰囲気にすることができ、拡散接合の精度を高めることができる。
【００３４】
（２）ゲッター材１２を粉末状にしたので、固形状のゲッター材よりも表面積が増加し、空気の吸収率が増加する。
【００３５】
（３）金属メッシュ１４の蓋を用いたので、気体調整室１３から粉末状のゲッター材１２の飛び出しを防止でき、真空引き用の真空ポンプを故障させることがなくなり、また、接合部材２０をゲッター材１２まみれにすることがなくなる。
【００３６】
（４）あて板１５が、治具本体１１と嵌合されているので、あて板１５がずれることを防止でき、それによって、あて板１５から接合部材２０がはみ出すことがなくなり、接合部材２０と金属容器とが不用意に拡散接合することがなくなる。
【００３７】
（５）あて板１５が、治具本体１１の外形線より突出して配置されているので、拡散接合中の加圧が他に逃ずにあて板１５に加わり、また、加圧によって、治具本体１１をいためることがなくなる。
【００３８】
（６）治具本体１１の側面の開口部１１ａを封止するように気体調整室１３を取り付けたので、、連続的に積み重ねられた板状体の接合部材２０の接合線付近で空気を吸引できるようになり、各接合部材２０の接合面間に留まる残留気体を効率よく吸収することができる。
【００３９】
（７）固定治具１０を中央部付近が平坦で、周辺部に進むにつれ緩やかに厚みが減少する盤形状に形成したので、真空引き用の金属容器に入れやすくなる。
【００４０】
（８）気体調整室１３同士によって形成される隙間を埋める補助治具１６を設けることにより、固定治具１０が盤形状となるので、金属容器に収納して真空引きをした場合に、余分な隙間が生じず、金属容器が固定治具１０にすきまなく貼り合わさるように真空引きすることができ、それによって、圧力が無理にかかる部分がなくなり、金属容器の破損を防止することができる。
【００４１】
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）上述した実施例で、気体調整室１３は、治具本体１１の４側面に取り付ける例で説明したが、治具本体１１の内部に取り付けてもよい。このようにすれば、スペースを省くことができる。
【００４２】
（２）上述した実施例で、気体調整材は、空気を吸収するゲッター材１２としたが、例えば、所定の気体を放出する気体放出材でもよい。このようにすれば、所定の気体で治具本体１１の内部を密にしたい場合に有効である。
【００４３】
（３）上述した実施例で、気体調整材は、粉末状としたが、粒状や固形状でもよい。また、これらを組み合わせて使用してもよい。
【００４４】
（４）上述した実施例で、治具本体１１は、直方体の形状の例で説明したが、接合部材２０の形に応じて、円柱形状や、三角柱形状等でもよい。円柱形状にすれば、その本体のまわりに、ドーナツ状の気体調整室を設ければよいので、補助治具１６が不用となる。三角柱形状にすれば、側面が減るので、本体のまわりに取り付ける気体調整室の数を減らすことができ、補助治具１６も不用となり、本体のまわりに取り付ける部材が減少し、固定治具自体が安定する。
【００４５】
（５）図４は、接合部材とあて板の合計の厚みが所定の高さより低い場合の調整方法を模式的に示す図である。１枚目のあて板１５の上に接合部材２０を重ね、その上に２枚目のあて板１５を重ねた場合に、２枚目のあて板１５が治具本体１１の外形線より突出しない場合は、２枚目のあて板１５と接合部材２０との間にあて板１５と同じ材料のスペーサー（高さ調整部材）１７を加えて高さを調整する。このようにすれば、接合部材２０の数が少ない場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による固定治具の実施例を模式的に示す図である。
【図２】本実施例の主な部材を詳細に示す図である。
【図３】本実施例による固定治具の使用方法を模式的に示す図である。
【図４】接合部材とあて板の合計の厚みが所定の高さより低い場合の調整方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  固定治具
１１  治具本体
１２  ゲッター材
１３  気体調整室
１４  金属メッシュ
１５  あて板
１６  補助治具
１７  スペーサー
２０  接合部材
【図１】
2005074504.tif 000003
【図２】
2005074504.tif 000004
【図３】
2005074504.tif 000005
【図４】
2005074504.tif 000006