(57)【要約】【課題】アルミニウム合金材、特には自動車のアルミボディーに用いられるアルミパネル材のはんだ付けに好適なアルミニウム合金材のはんだ塗布方法及びアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法を得る。【解決手段】アルミパネル１０のフランジ部１０Ａの上面に、ショット機１２ではんだ粒１４がショットされる。これにより、フランジ部１０Ａの表面に出来た酸化膜が、アルミ粒１４の衝撃力によって除去されると共にはんだの濡れ性も確保される。従って、広い面に効率良くはんだを塗布することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状に形成されたアルミニウム合金材をはんだ付けによって面接合する場合に適用されるアルミニウム合金材のはんだ塗布方法であって、
前記アルミニウム合金材の被接合面に、粒状に形成されたはんだ粒を被接合面に沿ってショット機でショットすることにより、被接合面にはんだを塗布する、
ことを特徴とするアルミニウム合金材のはんだ塗布方法。
【請求項２】
前記はんだ粒に加えて鋼粒をショットする、
ことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム合金材のはんだ塗布方法。
【請求項３】
前記被接合面をはんだの塗布前に加熱する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアルミニウム合金材のはんだ塗布方法。
【請求項４】
各々パネル状に形成された一方のアルミニウム合金材と他方のアルミニウム合金材とをはんだ付けによって面接合する場合に適用されるアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法であって、
前記一方のアルミニウム合金材の被接合面に、粒状に形成されたはんだ粒を被接合面に沿ってショット機でショットすることにより、被接合面にはんだを塗布するはんだ塗布工程と、
当該一方のアルミニウム合金材の被接合面に前記他方のアルミニウム合金材の被接合面を重ね合わせ、双方の被接合面を加圧及び加温することにより接合する接合工程と、
を有することを特徴とするアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法。
【請求項５】
前記はんだ粒に加えて鋼粒をショットする、
ことを特徴とする請求項４記載のアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法。
【請求項６】
前記被接合面をはんだの塗布前に加熱する、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載のアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル状に形成されたアルミニウム合金材をはんだ付けによって面接合する場合に適用されるアルミニウム合金材のはんだ塗布方法及びアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量化及び低燃費化等の観点から、アルミボディーが採用されることが多くなってきている。この種のアルミボディーの場合、当然ながらアルミニウム合金製のボディーパネル（以下、アルミパネル材という）同士を接合していくことになるが、溶接時の熱によりパネルが変形するのを回避するためには熱容量が小さい接合方法が望ましく、更に強度的に有利な面接合が望ましいことから、その方法の一つとしてはんだ付けによる接合が期待される。
【０００３】
ところが、アルミパネル材をはんだ付けで接合するに当たっては、被接合面の表面に出来た酸化膜を除去することが必要になることに加えて、広い面へのはんだの塗布法にも課題がある。なお、酸化膜除去については、フラックスを用いる方法や、超音波振動法、摩擦ハンダ法がある（一例として、特許文献１参照）。また、広い面へのはんだの塗布法には、溶融はんだ浸漬法やクリームはんだ法といった方法がある（一例として、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−３１８１７７号公報
【特許文献２】特開平１１−１７００３７号公報
【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、現在のところ、自動車のアルミボディー用のアルミパネル材のはんだ付けに効果的な方法は確立されるに到っていない。
【０００５】
例えば、酸化膜除去のためにフラックスを用いたアルミパネル材のはんだ付けを採用した場合、フラックスが必要になるだけでなく、（フラックスを用いた酸化膜除去法の多くがそうであるように）アルミパネル材の腐食回避のために残渣処理が必要になるという問題がある。
【０００６】
また、広い面へのはんだ塗布のためにクリームはんだ法を採用した場合、フラックスを併用する必要があり、又比較的多く用いられている溶融はんだ浸漬法を採用した場合、被接合部品となるアルミパネル材の大きさに制約が生じるという問題がある。
【０００７】
このように自動車のアルミボディーを構成するアルミパネル材を接合する手段としてのはんだ付けには、いくつかの課題を解決しなければならない。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、アルミニウム合金材、特には自動車のアルミボディーに用いられるアルミパネル材のはんだ付けに好適なアルミニウム合金材のはんだ塗布方法及びアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ塗布方法は、パネル状に形成されたアルミニウム合金材をはんだ付けによって面接合する場合に適用されるアルミニウム合金材のはんだ塗布方法であって、前記アルミニウム合金材の被接合面に、粒状に形成されたはんだ粒を被接合面に沿ってショット機でショットすることにより、被接合面にはんだを塗布する、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ塗布方法は、請求項１記載の発明において、前記はんだ粒に加えて鋼粒をショットする、ことを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ塗布方法は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記被接合面をはんだの塗布前に加熱する、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法は、各々パネル状に形成された一方のアルミニウム合金材と他方のアルミニウム合金材とをはんだ付けによって面接合する場合に適用されるアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法であって、前記一方のアルミニウム合金材の被接合面に、粒状に形成されたはんだ粒を被接合面に沿ってショット機でショットすることにより、被接合面にはんだを塗布するはんだ塗布工程と、当該一方のアルミニウム合金材の被接合面に前記他方のアルミニウム合金材の被接合面を重ね合わせ、双方の被接合面を加圧及び加温することにより接合する接合工程と、を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法は、請求項４記載の発明において、前記はんだ粒に加えて鋼粒をショットする、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法は、請求項４又は請求項５記載の発明において、前記被接合面をはんだの塗布前に加熱する、ことを特徴としている。
【００１５】
請求項１記載の本発明によれば、アルミニウム合金材の被接合面に粒状に形成されたはんだ粒を被接合面に沿ってショット機でショットすることにより、被接合面の表面に付着している酸化膜がショット時の衝撃で効率的に除去される。また、はんだ粒のショットにより酸化膜を確実に除去できるため、はんだの濡れ性も改善される。よって、はんだを広い面に効率的に塗布することができる。
【００１６】
このように本発明は、はんだ粒をショット機でショットすることにより被接合面の酸化膜を除去しつつはんだを塗布する方法であるため、フラックス自体が不要になる。従って、フラックスを用いた場合の腐食回避のための残渣処理も不要になる。
【００１７】
また、従来のクリームはんだ法のようにフラックスを併用することによる不具合も解消されると共に、従来の溶融はんだ浸漬法のように被接合部品となるアルミニウム合金材の大きさに制約が生じるといったこともない。
【００１８】
請求項２記載の本発明によれば、はんだ粒に加えて鋼粒をショットすることとしたので、ショット時に、はんだ粒の衝撃力に鋼粒の衝撃力が加わる。従って、アルミニウム合金材の被接合面の表面に出来た酸化膜をより一層効果的に除去することができる。
【００１９】
請求項３記載の本発明によれば、アルミニウム合金材の被接合面を塗布前に加熱することとしたので、はんだ粒の被接合面への付着性が良くなる。
【００２０】
請求項４記載の本発明によれば、最初に、はんだ塗布工程で、一方のアルミニウム合金材の被接合面に、粒状に形成されたはんだ粒が被接合面に沿ってショット機でショットされる。これにより、被接合面の表面に出来た酸化膜が効率良く除去される。
【００２１】
次に、接合工程で、当該一方のアルミニウム合金材の被接合面に他方のアルミニウム合金材の被接合面を重ね合わせ、その状態で双方の被接合面が加圧及び加温される。これにより、はんだ粒が溶融し、一方のアルミニウム合金材の被接合面と他方のアルミニウム合金材の被接合面とが面接合される。
【００２２】
このように本発明は、はんだ粒をショット機でショットすることにより一方のアルミニウム合金材の被接合面の酸化膜を除去しつつはんだを塗布した後に、双方の被接合面同士を加圧及び加温して両者を接合する方法であるため、フラックス自体が不要になる。従って、フラックスを用いた場合の腐食回避のための残渣処理も不要になる。
【００２３】
また、従来のクリームはんだ法のようにフラックスを併用することによる不具合も解消されると共に、従来の溶融はんだ浸漬法のように被接合部品となるアルミニウム合金材の大きさに制約が生じるといったこともない。
【００２４】
請求項５記載の本発明によれば、はんだ粒に加えて鋼粒をショットすることとしたので、ショット時に、はんだ粒の衝撃力に鋼粒の衝撃力が加わる。従って、アルミニウム合金材の被接合面の表面に出来た酸化膜をより一層効果的に除去することができる。
【００２５】
請求項６記載の本発明によれば、アルミニウム合金材の被接合面を塗布前に加熱することとしたので、はんだ粒の被接合面への付着性が良くなる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ塗布方法は、アルミニウム合金材の被接合面に、粒状に形成されたはんだ粒を被接合面に沿ってショット機でショットすることにより、被接合面にはんだを塗布する方法としたので、フラックス自体が不要になると共に効率的に酸化膜を除去することができ、又被接合部品の大きさの制限も解消され、その結果、アルミニウム合金材、特には自動車のアルミボディーに用いられるアルミパネル材のはんだ付けにも十分に適用することができるという優れた効果を有する。
【００２７】
請求項２記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ塗布方法は、請求項１記載の発明において、はんだ粒に加えて鋼粒をショットすることとしたので、アルミニウム合金材の被接合面の表面に出来た酸化膜をより一層効果的に除去することができ、その結果、はんだの塗布性能がより一層高められるという優れた効果を有する。
【００２８】
請求項３記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ塗布方法は、請求項１又は請求項２記載の発明において、アルミニウム合金材の被接合面を塗布前に加熱することとしたので、はんだ粒の被接合面への付着性が良くなり、その結果、アルミニウム合金材の接合に対する信頼性を向上させることができるという優れた効果を有する。
【００２９】
請求項４記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法は、一方のアルミニウム合金材の被接合面に、粒状に形成されたはんだ粒を被接合面に沿ってショット機でショットすることにより、被接合面にはんだを塗布するはんだ塗布工程と、当該一方のアルミニウム合金材の被接合面に他方のアルミニウム合金材の被接合面を重ね合わせ、双方の被接合面を加圧及び加温することにより接合する接合工程と、を有するので、フラックス自体が不要になると共に効率的に酸化膜を除去することができ、又被接合部品の大きさの制限も解消され、その結果、アルミニウム合金材、特には自動車のアルミボディーに用いられるアルミパネル材のはんだ付けにも十分に適用することができるという優れた効果を有する。
【００３０】
請求項５記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法は、請求項４記載の発明において、はんだ粒に加えて鋼粒をショットすることとしたので、アルミニウム合金材の被接合面の表面に出来た酸化膜をより一層効果的に除去することができ、その結果、はんだの塗布性能がより一層高められるという優れた効果を有する。
【００３１】
請求項６記載の本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法は、請求項４又は請求項５記載の発明において、アルミニウム合金材の被接合面を塗布前に加熱することとしたので、はんだ粒の被接合面への付着性が良くなり、その結果、アルミニウム合金材の接合に対する信頼性を向上させることができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図１〜図７を用いて、本発明に係るアルミニウム合金材のはんだ塗布方法及びアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法の幾つかの実施形態について説明する。
【００３３】
図１には、自動車のアルミボディーを構成する一方のアルミパネル１０へのはんだ塗布工程が示されている。この図に示されるように、アルミニウム合金材としての一方のアルミパネル１０は、断面ハット形状に形成されている。この一方のアルミパネル１０における被接合面としての左右のフランジ部１０Ａは互いに離反する方向へ屈曲されており、かかる左右のフランジ部１０Ａの上面に、フランジ部１０Ａの長手方向に沿ってショット機１２で多数のはんだ粒１４がショットされて塗布されるようになっている。なお、はんだ粒１４は、微細な粒状体である。
【００３４】
一方、図２には、前記一方のアルミパネル１０と自動車のアルミボディーを構成する他方のアルミパネル１６との接合工程が示されている。この図に示されるように、アルミニウム合金材としての他方のアルミパネル１６も、断面ハット形状に形成されている。この他方のアルミパネル１６における被接合面としての左右のフランジ部１６Ａは互いに離反する方向へ屈曲されており、かかる左右のフランジ部１６Ａが一方のアルミパネル１０の左右のフランジ部１０Ａに重ね合わされて、双方のフランジ部１０Ａ、１２Ａを上下から挟み込むようにして、広義には加圧加熱手段として把握される加圧加温子１８，２０で加圧及び加温することにより、塗布されたはんだ粒１４を溶融して接合するようになっている。これにより、閉断面構造の長尺状の車両骨格部材２２が構成される。なお、車両骨格部材２２の適用例としては、フロントピラー、センタピラー、リヤピラー、ロッカ、サイドメンバ、クロスメンバ、各種リインフォースメント等がある。
【００３５】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３６】
まず、図１に示されるはんだ塗布工程で、一方のアルミパネル１０の左右のフランジ部１０Ａの上面に、粒状に形成されたはんだ粒１４がフランジ部１０Ａの長手方向に沿ってショット機１２でショットされる。この際のショットの衝撃により、フランジ部１０Ａの表面に出来た酸化膜が効率良く確実に除去され、はんだの濡れ性が確保される。なお、ショット時にフランジ部１０Ａによって弾かれたはんだ粒１４は、回収されて再びショット機１２に投入される。
【００３７】
次に、図２に示される接合工程で、当該一方のアルミパネル１０の左右のフランジ部１０Ａに他方のアルミパネル１６の左右のフランジ部１６Ａを重ね合わせ、その状態で上下一対の加圧加温子１８、２０によって双方のフランジ部１０Ａ、１６Ａを加圧しかつ加温する。これにより、塗布されたはんだ粒１４が溶融し、一方のアルミパネル１０のフランジ部１０Ａと他方のアルミパネル１６のフランジ部１６Ａとが面接合される。
【００３８】
このように本実施形態では、はんだ粒１４をショット機１２でショットすることにより、広い面に効率的にはんだを塗布することができる。しかも、フラックス自体が不要になるため、腐食回避のための残渣処理も不要になる。
【００３９】
また、従来のクリームはんだ法のようにフラックスを併用することによる不具合も解消されると共に、従来の溶融はんだ浸漬法のように被接合部品となるアルミニウム合金材の大きさに制約が生じるといったこともない。
【００４０】
以上より、本実施形態に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法及びアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法によれば、アルミニウム合金材、特には自動車のアルミボディーに用いられるアルミパネル１０、１６のはんだ付けにも十分に適用することができる。
【００４１】
また、はんだ付けでアルミパネル１０、１６を接合することにより、アルミパネル１０、１６への入熱量を大幅に低減させることができる。このため、はんだ塗布後のアルミパネル１０、１６の熱変形を回避することができ、ひいては車体組立て精度を高めることができる。
【００４２】
さらに、事前にはんだを塗布した車体用アルミパネルは、スポット溶接に似た加圧圧着工程やレーザ溶接に似たレーザ加温はんだ付けにより接合することができるため、従来の車体組立て工程（組立てライン）に組み込み易いというメリットがある。
【００４３】
以下、図３〜図７を用いて、上述した本実施形態の幾つかの変形例について説明する。
【００４４】
図３に示される実施形態では、はんだ粒１４に鋼粒３０を混入させたもの（混合粒）をアルミパネル１０のフランジ部１０Ａにショットするというものである。はんだ粒１４と鋼粒３０との混合粒をフランジ部１０Ａにショットすることにより、ショット時に、はんだ粒１４の衝撃力に鋼粒３０の衝撃力が加わる。このため、酸化膜除去性能を向上させることができ、ひいてははんだの塗布性能をより一層向上させることができる。
【００４５】
図４に示される実施形態では、ショット機１２の内部に加温機３２を配設し、ショット前に予めはんだ粒１４を加温する点に特徴がある。この構成によれば、加温機３２で予め加熱（余熱を供給）することにより、はんだ粒１４が軟化する。このため、ショットされたはんだ粒１４のフランジ部１０Ａへの付着性を向上させることができる。その結果、アルミパネル１０、１６の接合に対する信頼性を向上させることができる。なお、図４に併記したように、ショット機１２の内部に加温機３２を配設する替わりに、アルミパネル１０のフランジ部１０Ａの裏面側に加温機（余熱ヒータ）３４を配設するようにしてもよい。これらの加温機３２、３４は、広義には「ショット機１２の内部及び被接合面の裏面側の少なくとも一方に設けられ、はんだ粒及び被接合部の少なくとも一方を加熱することによりはんだ粒を軟化させる加熱手段」として把握される要素である。
【００４６】
図５に示される実施形態では、ショット機１２の近傍にレーザ照射機３６が配設されている。レーザ照射機３６は、一方のアルミパネル１０のフランジ部１０Ａの上面へ向けて所定の入射角度でレーザビームを照射するように配置されており、ショット機１２からはんだ粒１４がショットされてフランジ部１０Ａの上面に衝突するのと同時に、レーザビームではんだ粒１４を積極的に溶融させてフランジ部１０Ａへの定着を図るようになっている。
【００４７】
図６に示される実施形態では、ショット機が鋼粒３０をショットする第１ショット機３８と、はんだ粒１４をショットする第２ショット機４０とによって構成されている点に特徴がある。換言すれば、鋼粒３０をショットするショット機を第１ショット機３８として、はんだ粒１４をショットする第２ショット機４０から分離独立させた点に特徴がある。まず、第１ショット機３８で鋼粒３０をフランジ部１０Ａにショットすることによりフランジ部１０Ａの表面に出来た酸化膜を除去し、続いて第２ショット機４０ではんだ粒１４をフランジ部１０Ａにショットすると共にレーザ照射機３６でレーザビームをはんだ粒１４に直接照射してはんだ粒１４がフランジ部１０Ａの被接合面に衝突するのと同時にこれを溶融させる。上記構成によれば、酸化膜除去性能を高めるべく鋼粒３０をショットする場合でかつレーザ照射機３６ではんだ粒１４を積極的に溶融する場合に、鋼粒３０がフランジ部１０Ａの被接合面に付着するのを避けることができるというメリットがある。
【００４８】
図７に示される実施形態では、一方のアルミパネル１０のフランジ部１０Ａと他方のアルミパネル１６のフランジ部１６Ａとを上下一対の加圧ローラ（広義には、加圧手段として把握される要素である）４２で加圧するようになっている。さらに、加圧ローラ４２の近傍には、レーザ照射機４４が配設されている。このレーザ照射機４４の被接合面に対するレーザビームの焦点は意図的にぼかしてあり（デフォーカスされており）、このレーザビームを熱源として被接合面のはんだを溶かすようになっている。つまり、レーザ照射機４４を一種の加温機（加熱手段）として利用するものである。
【００４９】
なお、上述した本実施形態では、自動車のアルミボディーに用いられるアルミパネル１０、１６に対して本発明を適用したが、これに限らず、他の用途のアルミニウム合金材のはんだ付けに対して本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法のはんだ塗布工程を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るアルミニウム合金材のはんだ付けによる接合方法の接合工程を示す斜視図である。
【図３】図１に示されるはんだ塗布工程において、はんだ粒に鋼粒を混入させた実施形態を示す図１に対応する斜視図である。
【図４】はんだ塗布時にはんだ粒或いはアルミパネルのフランジ部を予め加熱した実施形態を示す図１に対応する斜視図である。
【図５】はんだ粒をレーザ照射機で積極的に溶かす実施形態を示す図１に対応する斜視図である。
【図６】はんだ粒と鋼粒とでショット機を分離独立させた実施形態を示す側面図である。
【図７】接合工程の別の実施形態を示す図２に対応する斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０      一方のアルミパネル（アルミニウム合金材）
１０Ａ      フランジ部（被接合面）
１２      ショット機
１４      はんだ粒
１６      他方のアルミパネル（アルミニウム合金材）
１６Ａ      フランジ部（被接合面）
１８      加圧加温子
２０      加圧加温子
３０      鋼粒
３６      レーザ照射機
３８      第１ショット機
４０      第２ショット機
４２      加圧ローラ
【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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【図７】
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