(57)【要約】【課題】  貫通孔から封止材が脱落しない封止方法を提供する。【解決手段】  丸孔２を有する被封止部材１を用意し（ａ）、丸孔２に封止材供給治具３によって丸孔２より大きなボール状の封止材４を供給し（ｂ）、封止材４を封止材供給治具３で軽く押圧して封止材４を丸孔２の上端部に係止させた後（ｃ）、逆截頭円錐状の押圧治具５で封止材４を押圧して押圧治具５を封止材４の高さ寸法の途中深さまで食い込ませることによって、押圧治具５の傾斜面で封止材４の上部を押し広げる（ｄ）。その後、圧入治具６によって封止材４を押圧して（ｅ）、平板状部分４ａを形成するとともに、丸孔２への圧入部分４ｂを形成する（ｆ）。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被封止部材の貫通孔に貫通孔より大きな封止材を供給する工程と、この封止材を圧入治具で押圧して貫通孔に圧入して封止する工程とを有する封止方法において、
少なくとも前記貫通孔に封止材を供給する工程の後に、逆截頭錐状の押圧治具を封止材の高さ寸法の途中まで食い込ませて、押圧治具の傾斜面で封止材の上部を周囲に押し広げる工程を有することを特徴とする封止方法。
【請求項２】
前記被封止部材の貫通孔が丸孔で、前記封止材がボール状であることを特徴とする請求項１に記載の封止方法。
【請求項３】
前記貫通孔を形成した被封止部材および封止材の材質が、アルミニウムであることを特徴とする請求項１または２に記載の封止方法。
【請求項４】
前記逆截頭円錐形の押圧治具の傾斜面の傾斜角度を３０〜１５０°に設定したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は封止方法に関し、詳しくは、被封止部材の貫通孔に封止材を圧入封止するようにした封止に好適な封止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貫通孔の封止方法の一例を、工程順に図３に示す。なお、図３（ａ）〜（ｅ）は、被封止部材の貫通孔部分の拡大縦断面図を示している。
【０００３】
以下、工程順に説明すると、まず、貫通孔として丸孔２を有する被封止部材１を用意する（ａ）。次に、封止材供給治具１５によって丸孔２よりも若干大きい直径のボール状の封止材１６を真空吸着して、丸孔２に封止材１６を供給する（ｂ）。封止材１６は丸孔２よりも若干大きいので、丸孔２には封止材１６の下部のみが嵌まり込む。この封止材１６を封止材供給治具１５によって軽く押圧して、封止材１６を丸孔２の上端に係止する（ｃ）。次に、下端面が平坦な圧入治具１７によって封止材１６を押圧して、封止材１６の下部を丸孔２に圧入する（ｄ）。このとき封止材１６の上部は被封止部材１の上面に押し広げられて円板状部分１６ａとなり、残余が丸孔２に圧入された圧入部分１６ｂになる。次に、必要に応じて、封止材１６の平板状部分１６ａの周辺部分にレーザ１８を照射して、封止材１６を被封止部材１に溶接する（ｅ）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２９７７３９号公報（［００１５］〜［００２０］、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の封止方法によると、封止材１６の被封止部材１の丸孔２内に圧入された部分１６ｂが、少しの外力で押圧することによって、あるいは押圧後、自然に丸孔２から落下してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明者がその原因を調査した結果、次のようなことが分かった。図３（ｂ）に示すように、封止材供給治具１５で封止材１６を丸孔２に供給した後、図３（ｃ）に示すように封止材供給治具１５で封止材１６を軽く押圧して封止材１６を丸孔２の上端に係止する際に、図４（Ａ）に示すように、丸孔２の上端部によって封止材１６に円形状の縦方向のせん断力２０が作用し、次に圧入治具１７によって封止材１６を押圧して圧入する際に、前記円形のせん断力２０個所から内側部分が圧入治具１７の押圧力によってせん断されて丸孔２に圧入される結果、図４（Ｂ）に示すように、圧入治具１７による圧入後の封止材１６の上面における、前記せん断力２０が作用した個所に深い環状溝１６ｃが形成され、封止材１６の平板状部分１６ａと丸孔２内に圧入された部分１６ｂとの間が僅かの肉厚部分で繋がっているのみであり、平板状部分１６ａにおける環状溝１６ｃの内側を外部から押圧したり叩いたりすると、簡単にその環状溝１６ｃの内側部分が平板状部分１６ａから切断されて脱落することが分かった。
【０００７】
もし、このように丸孔２に圧入された封止材１６の圧入部分１６ｂが丸孔２から脱落すると、当然のことながら、丸孔２を封止材１６で封止したことにならない。
【０００８】
本発明者は、このような封止材の丸孔からの落下現象を防止するために、圧入治具１７のプレス圧力やプレス速度を種々変化させて改善しようと試みたが、封止材供給治具１５によって封止材１６を軽く押圧して封止材１６を丸孔２の上端に係止させた後、圧入治具１７を用いて封止材１６を圧入する限り、封止材１６の脱落現象を余り改善することができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、丸孔などの貫通孔に封止材を圧入封止する場合に、封止材が貫通孔から落下しない封止方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の封止方法は、上記の課題を解決するために、被封止部材の貫通孔に貫通孔より大きな封止材を供給する工程と、この封止材を圧入治具で押圧して貫通孔に圧入して封止する工程とを有する封止方法において、少なくとも前記貫通孔に封止材を供給する工程の後に、逆截頭錐状の押圧治具を封止材の高さ寸法の途中まで食い込ませて、押圧治具の傾斜面で封止材の上部を周囲に押し広げる工程を有することを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
ここで、上記の被封止部材の「貫通孔」なる用語は、被封止部材を厚さ方向に貫通している孔を意味し、その形状は、円形、三角形、四角形、五角形以上の多角形など任意の形状でよい。また、上記の「逆截頭錐状の押圧治具」なる用語は、先端部が切り取られた錐状体を倒立させた形状の押圧治具を意味し、その横断面形状は、円形、三角形、四角形、五角形以上の多角形など任意の形状でよい。貫通孔の形状と押圧治具の横断面形状との関係は、特に限定されるものではないが、両者の形状が一致していることが望ましい。
【００１２】
特に、前記被封止部材の貫通孔が丸孔で、前記封止材がボール状である構成とするとよい（請求項２）。
【００１３】
また、前記貫通孔を形成した被封止部材および封止材の材質を、アルミニウムで構成するとよい（請求項３）。
【００１４】
また、前記逆截頭円錐形の押圧治具の傾斜面の傾斜角度を３０〜１５０°に設定するとよい。傾斜角度は望ましくは４０〜１２０°にするとよい。より望ましくは５０〜９０°に設定するとよい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の封止方法は、被封止部材の貫通孔に貫通孔より大きな封止材を供給する工程と、この封止材を圧入治具で押圧して貫通孔に圧入して封止する工程とを有する封止方法において、少なくとも前記貫通孔に封止材を供給する工程の後に、逆截頭錐状の押圧治具を封止材の高さ寸法の途中まで食い込ませて、押圧治具の傾斜面で封止材の上部を周囲に押し広げる工程を有するので、逆截頭錐状の押圧治具を封止材に食い込ませて、押圧治具の傾斜面で封止材の上部を周囲に押し広げることによって、従来の下端面が平坦面の圧入治具で封止材を押圧した場合のような、封止材の厚さ方向に円形状の縦方向のせん断力の作用が少なくなり、圧入治具で押圧した後の封止材の上面に形成される環状溝の深さが浅くなり、封止材の平板状部分と圧入部分とが十分な肉厚で連結され、封止材によって貫通孔が確実、かつ、強固に封止される。そのため、封止材の平板状部分に外力を加えても、従来方法のような環状溝から封止材の平板状部分と圧入部分とが切断されて、封止材の貫通孔内への圧入部分が脱落することがなくなる。
【００１６】
なお、前記被封止部材の貫通孔に封止材供給治具によって封止材を供給する工程の後、この封止材を封止材供給治具によって押圧して貫通孔の上端部に係止させる工程を有すると、単に貫通孔に封止材を供給しただけの状態よりも、移動時などにおける封止材の貫通孔からの離脱が生じないので、例えば、ターンテーブル式の封止装置において、そのターンテーブルの回転スピードを大きくしても、遠心力によって封止材が貫通孔から離脱せず、インデックスアップを図ることができる。
【００１７】
また、前記被封止部材の貫通孔を丸孔に構成すると、貫通孔の方向性がないためその加工が他の形状の場合よりも容易であるとともに、加工具の偏磨耗が少なく、加工具を長寿命化できる。また、前記封止材をボール状に構成すると、封止材の方向性がないため、貫通孔への供給時の方向性がなく、封止材の準備作業や供給作業が容易になる。
【００１８】
また、前記貫通孔を形成した被封止部材および封止材の材質を、アルミニウムで構成すると、封止材の展延性が高く、小さい力で貫通孔に圧入することができるのみならず、貫通孔に圧入された封止材が被封止部材となじみ易く封止性が向上する。
【００１９】
また、前記逆截頭円錐形状の押圧治具の傾斜面の傾斜角度を、３０〜１５０°に設定すると、押圧治具の方向性がなくなり、押圧治具による封止材の押圧作業が容易になる。また、下端面が平坦状の圧入治具と異なって、逆截頭円錐状の押圧治具の傾斜面で封止材の上部を押し広げるため、封止材に円形状で縦方向に作用するせん断力が極めて小さくなり、後工程で封止材を圧入治具で押圧した際に封止材に深い環状溝が形成されることがなく、封止材の貫通孔内への圧入部分が環状溝から切断されて脱落することがない。なお、押圧治具の傾斜角度が３０°未満では、押圧治具の傾斜角度が鋭角過ぎて、封止材の押し広げ効果が小さくなってしまい、傾斜角度が１５０°を超えると、押圧治具による封止材の押し広げ作用よりも圧入作用の方が大きくなり過ぎて、単に下端部が平坦な圧入治具で圧入したのと同様になってしまい、封止材の貫通孔内への圧入部分の落下現象が生じ易くなる。実験の結果、押圧治具の傾斜角度を５０〜９０°に設定すると、押圧治具の傾斜面による封止材の押し広げ効果が安定して得られた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の封止方法における実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の封止方法の各工程における被封止部材における貫通孔部分の拡大断面図である。
【００２２】
以下、工程順に説明すると、まず、貫通孔としての丸孔２を有する被封止部材１を用意する（ａ）。次に、封止材供給治具３によって丸孔２よりも若干大きい直径のボール状の封止材４を真空吸着して、丸孔２に封止材４を供給する（ｂ）。封止材４は丸孔２よりも若干大きいので、丸孔２に封止材４の下部のみが嵌まり込む。この封止材４を封止材供給治具３によって軽く押圧して、封止材４を丸孔２の上端部に係止する（ｃ）。ここまでは、図３の（ａ）〜（ｃ）に示す従来方法と同様である。
【００２３】
次に、逆截頭円錐状の押圧治具５で封止材４を押圧して、押圧治具５を封止材４の高さ寸法の途中まで食い込ませる（ｄ）。すると、図２に示すように、逆截頭円錐状の押圧治具５の傾斜面によって、傾斜面に垂直な方向の応力Ｆが作用して、封止材４の上部が放射方向に押し広げられる。このとき、封止材４に作用する丸孔２の上端部による円形状の縦方向のせん断力は極めて小さい。
【００２４】
次に、下端面が平坦な圧入治具６によって封止材４を押圧する（ｅ）。すると、封止材４の上部は被封止部材１の上面に押し広げられて平板状部分４ａが形成されるとともに、封止材４の下部が丸孔２に圧入されて圧入部分４ｂとなる。このとき、前記押圧治具５によるプレ圧入工程によって、封止材４に丸孔２の上端部による円形状の縦方向のせん断力が小さくなるため、この圧入治具６による圧入時に、封止材４の上面に従来のような脱落するほどの深い環状溝４ｃが形成されることがなく、封止材４の圧入部分４ｂが丸孔２から脱落し難い形状で成形される。必要に応じて、封止材４の平板状部分４ａの周辺部分にレーザ7を照射して、平板状部分４ａの周辺部分を被封止部材１の上面に溶接固定する（ｆ）。
【００２５】
（実施例）
被封止部材１：アルミニウム製、厚み１．７ｍｍ
丸孔２：直径φ１．２ｍｍ
封止材４：アルミニウム製のボール状、直径φ１．５ｍｍ
逆截頭円錐状の押圧治具５：傾斜角度６０°、下端部の直径φ０．１〜０．２ｍｍ
逆截頭円錐状の押圧治具５の封止材４への食い込み寸法：１．０ｍｍ
封止速度：１，８００個／ｈｒ
【００２６】
上記の条件で、図１（ａ）〜（ｆ）の工程で、被封止部材１の丸孔２の封止を行ったところ、封止材４における平板状部分４ａの被封止部材１の上面からの高さ寸法が０．１〜０．１５ｍｍの封止部が形成できた。上記本発明方法により１０，０００個の丸孔２の封止作業を行い、封止材４の平板状部分４ａに４ｋｇ／ｃｍ2の荷重を負荷したところ、封止材４の脱落発生は０個であった。これに対して、押圧治具５による封止材４の押圧工程を有しない従来の封止方法にあっては、同一負荷条件で１０，０００個中５０個の封止材の脱落が発生した（脱落発生率０．５％）。
【００２７】
なお、上記の実施形態および実施例は、本発明の典型的なものを示したものであって、本発明はこの実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能である。
【００２８】
例えば、本発明は、被封止部材の丸孔の封止に好適なものであるが、それに限らず、あらゆる用途の任意の形状の貫通孔の封止に適用することができる。
【００２９】
また、本発明は、押圧治具による押圧工程前の封止材供給治具による封止材の貫通孔の上端部への係止工程、押圧治具による押圧工程後の圧入治具による封止材の圧入工程、レーザ照射による封止材の被封止部材への溶接工程などの少なくとも一工程を付加することによって、より優れた封止材の封止が行なえる。
【００３０】
また、押圧治具５は、図示例のように、傾斜面を有するのみでなく、傾斜面の上方に水平方向に広がる平板状部分を有するように形成することができる。このように傾斜面の上方に水平方向に広がる平板状部分を有する押圧治具を用いる場合には、この押圧治具による押圧工程で、押圧治具５による封止材４の押し広げ作用と、平板状部分による封止材４の圧入作用とを１工程で得られるので、図１（ｅ）の圧入治具６による圧入工程を省略できる利点がある。
【００３１】
また、被封止部材と封止材とは、アルミニウム以外の他の材質、例えば、アルミニウム合金、銅、銅合金などで構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施形態の封止方法における各工程の被封止部材の丸孔への封止材の圧入状態の縦断面図である。
【図２】図１（ｄ）の工程における押圧治具による被封止部材の丸孔への封止材の圧入状態の拡大縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は従来方法における各工程の被封止部材の丸孔への封止材の圧入状態の縦断面図である。
【図４】（Ａ）は図３（ｃ）の封止材供給治具により封止材を丸孔の上端部に係止する工程の拡大縦断面図、  （Ｂ）は図３（ｅ）の圧入治具により封止材を丸孔に圧入した後の封止材の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  被封止部材
２  丸孔（貫通孔）
３  封止材供給治具
４  封止材
４ａ  平板状部分
４ｃ  圧入部分
５  押圧治具
６  圧入治具
７  レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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