JP2008246583A - Thermocompression bonding method and thermocompression bonding device - Google Patents

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顕 成住
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermocompression bonding method and a thermocompression bonding device not requiring any post-treatment after thermocompression or any pre-treatment of a compression bonding tool, and capable of preventing any easy melt sticking of a body to be compression bonded to the compression bonding tool. <P>SOLUTION: The thermocompression bonding device 100 comprises a furnace 101 capable of performing the high-temperature heating, a compression bonding tool 102 which holds a product (a body to be compression bonded) 10 from the upper and lower sides and is formed of a similar metal to that of the product 10, a hydraulic cylinder 103 for driving the compression bonding tool 102 to apply the pressure to the product 10, and a metallic interleaving sheet 104 which is held between the compression bonding tool 102 and the product 10 for use to prevent the compression bonding tool 102 from being compression bonded to the product 10. The metallic interleaving sheet 104 is heated to the temperature of about 1,000°C in the furnace 101, aluminum is precipitated on its surface, and a release layer of aluminum oxide is deposited to prevent any easy melt sticking of each member. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属製薄板状の積層部材などの被圧着体を熱圧着するのに適した熱圧着方法及び熱圧着装置に関するものである。   The present invention relates to a thermocompression bonding method and a thermocompression bonding apparatus suitable for thermocompression bonding of an object to be bonded such as a metal thin plate-like laminated member.

例えば、インクジェット印刷装置は、その印刷密度を向上させるために、微小ノズルが微小間隔で配置されたノズル部に、微量のインキを送り込む配管を形成した配管部が必要である。しかし、このような極小の配管部は、パイプにより作製したのでは極小化に限度があり、また、他に適当な方法がなかった。したがって、この配管部が装置全体の小型化の妨げとなるだけでなく、印刷密度のさらなる向上を妨げていた。   For example, in order to improve the printing density of an ink jet printing apparatus, a pipe portion in which a pipe for feeding a small amount of ink is formed in a nozzle portion in which minute nozzles are arranged at minute intervals is necessary. However, such a minimal piping portion is limited to minimization if it is made of a pipe, and there is no other suitable method. Therefore, this piping portion not only hinders downsizing of the entire apparatus, but also hinders further improvement in printing density.

前述した従来の配管部は、その小型化を一層押し進めるために適当な手法がないために、各種装置の性能向上を妨げているが、この問題を打開するために、熱圧着の手法を採用することが考えられる。例えば、前述したような微量インキ供給のための配管構造を微小化するためには、インキ流路などを構成する部分を除去した薄板を積層し、熱圧着により融着してマニフォールド化することが効果的であると考えられる。   The above-described conventional piping section has been hindering the improvement of the performance of various apparatuses because there is no appropriate technique for further pushing down the size reduction. In order to overcome this problem, a thermocompression bonding technique is adopted. It is possible. For example, in order to miniaturize the piping structure for supplying a small amount of ink as described above, a thin plate from which a portion constituting an ink flow path or the like is removed is laminated and fused by thermocompression to form a manifold. It is considered effective.

しかし、この方法は、薄板を密着させるために、金属の溶融温度まで加熱する必要がある。しかも、接合すべき金属同士の溶融温度が異なっている場合には、双方の金属の接合面が融ける前に、溶融温度の低い方の薄板が変形してしまうので、接合すべき金属同士は、同一の溶融温度のものでなければならない。また、薄板の加工による孔の断面形状の粗さがそのまま配管内面の粗さになり、インキなどの流路の摩擦抵抗を大きくする可能性がある。   However, this method requires heating to the melting temperature of the metal in order to bring the thin plate into close contact. Moreover, when the melting temperatures of the metals to be joined are different, the thin plate having the lower melting temperature is deformed before the joining surfaces of both metals are melted. Must have the same melting temperature. Further, the roughness of the cross-sectional shape of the hole due to the processing of the thin plate becomes the roughness of the inner surface of the pipe as it is, which may increase the frictional resistance of the flow path of ink or the like.

本件出願人は、既に、材料の選択や製作が容易で、配管内摩擦抵抗などによる内蔵微細空隙の性能の劣化がなく、従来の製品に比べ遙に小型化が可能な、微細空隙内蔵体とその製造方法を提案している。   The applicant of the present invention already has a fine void built-in body that is easy to select and manufacture materials, has no deterioration in the performance of the built-in fine void due to frictional resistance in the pipe, and can be downsized compared to conventional products. The manufacturing method is proposed.

上記熱圧着方法は、熱圧着工程において、金属製の薄板状の積層部材からなる被圧着体(以下、製品ということがある)を、炉の中に設置した後、圧着治具によって高温に加熱しながら、圧力をかける。このとき、上記提案では、溶融温度を下げて熱圧着を行うことができる利点がある。しかし、上記提案の前処理を行わない場合には、圧着治具と被圧着体が溶着してしまうおそれがあるため、例えば、(1)粉末状の剥離材を散布したり、(2)圧着治具に窒化チタンのコーティングやDLC処理などを行って、溶着が発生しないようにすることが考えられる。   In the thermocompression bonding process, in a thermocompression bonding process, a body to be bonded (hereinafter, sometimes referred to as a product) made of a thin laminate member made of metal is placed in a furnace and then heated to a high temperature by a crimping jig. While applying pressure. At this time, the above proposal has an advantage that the thermocompression bonding can be performed by lowering the melting temperature. However, if the pretreatment proposed above is not performed, the crimping jig and the object to be bonded may be welded. For example, (1) powdered release material is sprayed, or (2) crimping It is conceivable to prevent welding from occurring by performing titanium nitride coating or DLC treatment on the jig.

しかし、前者(1)の剥離材の場合には、熱圧着工程後に、その剥離材を剥離する必要があり、通常は、製品にバフ掛けなどを行う。このため、製品の厚みが減り、予め削り代を考慮した設計が必要になるうえに、削りムラが発生する可能性がある。また、製品に微細管などがある場合には、その管内に粉末がつまることもある。さらに、圧着治具に、均一に粉末を散布することが難しいために、熱圧着ムラが発生しやすい。   However, in the case of the former (1) release material, it is necessary to release the release material after the thermocompression bonding step, and usually the product is buffed. For this reason, the thickness of the product is reduced, and it is necessary to design in consideration of the machining allowance in advance, and there is a possibility that uneven machining occurs. In addition, when the product has a fine tube or the like, powder may be clogged in the tube. Furthermore, since it is difficult to uniformly disperse the powder on the crimping jig, thermocompression unevenness is likely to occur.

また、後者(2)の圧着治具に予め表面処理を行う場合には、定期的に、表面処理を行う必要があり、熱圧着工程中に、治具表面に傷が入ったときは、そこから溶着が始まるため、圧着治具と製品が失われる危険性がある。
特開平6−179083号公報
In addition, when surface treatment is performed in advance on the latter (2) crimping jig, it is necessary to periodically perform the surface treatment, and if the jig surface is damaged during the thermocompression bonding process, Since welding starts from there is a risk of losing the crimping jig and product.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-179083

本発明の課題は、熱圧着後の後処理や、圧着治具の表面処理などの前処理が不要で、被圧着体と圧着治具との溶着を低コストで防止することを可能にする熱圧着方法及び熱圧着装置を提供することである。   The object of the present invention is to eliminate the need for post-treatment after thermocompression bonding or surface treatment of the crimping jig, and to prevent the welding of the object to be crimped and the crimping jig at low cost. A crimping method and a thermocompression bonding apparatus are provided.

前記課題を解決するために、請求項1の発明は、被圧着体が鉄系の金属であり、圧着治具がアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着方法であって、前記圧着治具の表面を加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成させる剥離層形成工程と、前記被圧着体を前記圧着治具によって熱圧着する熱圧着工程と、を備えたことを特徴とする熱圧着方法である。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is that the object to be bonded is an iron-based metal, the pressure bonding jig is a metal containing aluminum, and the pressure bonding object is thermocompression bonded with the pressure bonding jig. A method of thermocompression bonding, wherein a surface of the crimping jig is heated to deposit aluminum, and a release layer forming step of forming a release layer of aluminum oxide on the surface; And a thermocompression bonding step for thermocompression bonding.

請求項2の発明は、被圧着体及び圧着治具が鉄系の金属であり、合いシートがアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着方法であって、前記被圧着体と前記圧着治具との間に前記合いシートを挿入する挿入工程と、前記合いシートを高温に加熱可能な炉内で加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成する剥離層形成工程と、前記被圧着体を前記圧着治具によって熱圧着する熱圧着工程と、を備えたことを特徴とする熱圧着方法である。   The invention of claim 2 is a thermocompression bonding method in which the object to be bonded and the pressure bonding jig are ferrous metals, the mating sheet is a metal containing aluminum, and the pressure bonding object is heat bonded by the pressure bonding jig. And inserting the mating sheet between the object to be crimped and the crimping jig, heating the mating sheet in a furnace capable of heating to a high temperature to precipitate aluminum, and oxidizing the surface A thermocompression bonding method comprising: a release layer forming step of forming an aluminum release layer; and a thermocompression bonding step of thermocompression bonding the object to be bonded by the crimping jig.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の熱圧着方法において、前記被圧着体を構成する複数枚の薄板状の積層部材の所定部分に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記各積層部材を積層することにより前記貫通孔を連通させて所定の三次元形状の微細空隙を形成する積層工程と、を備えることを特徴とする熱圧着方法である。   According to a third aspect of the present invention, in the thermocompression bonding method according to the first or second aspect, a through-hole forming step of forming a through-hole in a predetermined portion of a plurality of thin plate-like laminated members constituting the object to be bonded. And a laminating step of laminating each of the laminating members to form the microscopic voids having a predetermined three-dimensional shape by communicating the through-holes.

請求項4の発明は、被圧着体が鉄系の金属であり、圧着治具がアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着装置であって、高温に加熱可能な炉と、前記炉内に配置され、金属製の被圧着体を加圧する金属製の圧着治具と、前記被圧着体を圧着するように前記圧着治具を加圧駆動する駆動手段と、を備え、前記炉内で前記圧着治具の表面を加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成させること、を特徴とする熱圧着装置である。   The invention of claim 4 is a thermocompression bonding apparatus in which the object to be bonded is an iron-based metal, the pressure bonding jig is a metal containing aluminum, and the object to be bonded is thermally bonded by the pressure bonding jig. A furnace that can be heated to a high temperature, a metal crimping jig that is placed in the furnace and pressurizes the metal crimping body, and the crimping jig is driven to press the crimping body. A thermocompression bonding apparatus characterized by comprising: a driving means; and heating the surface of the crimping jig in the furnace to deposit aluminum and forming a release layer of aluminum oxide on the surface.

請求項5の発明は、被圧着体及び圧着治具が鉄系の金属であり、合いシートがアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体と前記圧着治具の間に前記合いシートを挿入して前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着装置であって、高温に加熱可能な炉と、前記炉内に配置され、金属製の被圧着体を加圧する金属製の圧着治具と、前記被圧着体を圧着するように前記圧着治具を加圧駆動する駆動手段と、を備え、前記炉内で前記合いシートを加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成させること、を特徴とする熱圧着装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, the object to be bonded and the pressure bonding jig are ferrous metals, the mating sheet is a metal containing aluminum, and the mating sheet is inserted between the pressure bonding body and the pressure bonding jig. A thermocompression bonding apparatus for thermocompression bonding the object to be bonded with the pressure bonding jig, a furnace capable of being heated to a high temperature, and a metal pressure bonding unit disposed in the furnace and pressurizing the metal object to be bonded A jig, and a driving unit that pressurizes and drives the crimping jig so as to crimp the object to be crimped. The mating sheet is heated in the furnace to precipitate aluminum, and aluminum oxide is deposited on the surface thereof. Forming a release layer of the thermocompression bonding apparatus.

本発明によれば、被圧着体と熱圧着しない金属製の剥離層が形成される合いシート、又は、被圧着体と熱圧着しない金属製の剥離層が形成される圧着治具を用いたので、熱圧着後の後処理や圧着治具の前処理をすることなく、熱圧着をする際に、圧着治具と合いシートの溶着若しくは合いシートと被圧着体との溶着、又は、圧着治具と被圧着体の溶着を防止することができる、という効果がある。   According to the present invention, the mating sheet on which the metal release layer that does not thermocompression bond with the object to be bonded or the crimping jig on which the metal release layer not thermocompression bonded with the object to be bonded is used is used. When performing thermocompression bonding without post-processing after thermocompression bonding or pre-processing of the crimping jig, welding between the crimping jig and the mating sheet or between the mating sheet and the object to be crimped, or the crimping jig There is an effect that the welding of the object to be bonded can be prevented.

以下、図面などを参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。図1は、本発明による熱圧着装置の実施形態を示す図である。この実施形態の熱圧着装置100は、炉101と、圧着治具102と、油圧シリンダー103と、金属合い紙(合いシート)104等とを備えている。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a thermocompression bonding apparatus according to the present invention. The thermocompression bonding apparatus 100 according to this embodiment includes a furnace 101, a crimping jig 102, a hydraulic cylinder 103, a metal interleaf (meeting sheet) 104, and the like.

炉101は、熱圧着を行う高温加熱が可能な炉であって、この実施形態では、真空中で、900〜1100℃の温度を2時間程度かける。圧着治具102は、製品(被圧着体)10を、通常、上下から押さえる部材である。この圧着治具102の材質は、製品10の伸縮に合わせるために、製品10と同種の金属にすることが望ましく、例えば、SUS304やSUS430などが用いられている。油圧シリンダー103は、製品10に圧力を掛けるように圧着治具102を駆動する駆動手段である。   The furnace 101 is a furnace capable of high-temperature heating that performs thermocompression bonding. In this embodiment, a temperature of 900 to 1100 ° C. is applied for about 2 hours in a vacuum. The crimping jig 102 is a member that normally holds the product (bonded body) 10 from above and below. The material of the crimping jig 102 is desirably a metal of the same type as that of the product 10 in order to match the expansion and contraction of the product 10, for example, SUS304 or SUS430 is used. The hydraulic cylinder 103 is a driving unit that drives the crimping jig 102 so as to apply pressure to the product 10.

金属合い紙104は、圧着治具102と製品10との間に挟んで使用され、圧着治具102と製品10とが溶着するのを防止する部材である。この金属合い紙104は、SUSにアルミニウムを含有させた析出硬化型ステンレス鋼などの金属(例えば、日本冶金製430Aなど)であり、使用前に、炉101内で、1000℃程度に加熱することにより、その表面にアルミニウムを析出させ、析出したアルミニウムが酸化アルミニウム(アルミナ,Al)の剥離層を形成し、各部材の溶着(治具102と合い紙104の溶着、合い紙104と製品10との溶着)を防止する。 The metal interleaving paper 104 is used by being sandwiched between the crimping jig 102 and the product 10 and prevents the crimping jig 102 and the product 10 from being welded. The metal interleaving paper 104 is a metal such as precipitation hardening stainless steel containing aluminum in SUS (for example, 430A made by Nippon Yakin), and is heated to about 1000 ° C. in the furnace 101 before use. Thus, aluminum is deposited on the surface, and the deposited aluminum forms a release layer of aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), and welding of each member (welding of the jig 102 and the interleaf paper 104, Welding with product 10 is prevented.

析出硬化型ステンレス鋼としては、上述した日本冶金製の430Aの他に、日本高周波鋼業製のKTA17−7,KMS18−14,KMS18−17、日新製鋼製のNCA1、日本金属製のSUS631、日本金属工業製のNTK405,NTK631,NTKNY−80A等を使用することができる。   As precipitation hardening type stainless steel, in addition to 430A made by Nippon Yakin, KTA17-7, KMS18-14, KMS18-17 made by Nippon Radio Frequency Steel, NCA1 made by Nisshin Steel, SUS631 made by Nippon Metals, NTK405, NTK631, NTKNY-80A, etc. manufactured by Nippon Metal Industry can be used.

この金属合い紙104は、その熱膨張率が製品10や圧着治具102と略同じであることが好ましい。   It is preferable that the thermal expansion coefficient of the metal interleaving paper 104 is substantially the same as that of the product 10 and the crimping jig 102.

製品10は、80μm〜2mm程度の厚みを持ち、各部材にデザインに基づいたエッチングを施し、複数枚を積層し、熱圧着することにより、流路が貫通する等の3次元形状を作り込んだものである。図2は、図1の装置で製造される被圧着体(製品)の一例を構成する単位配管部品の一つを示した説明図(斜視図)である。この製品10は、例えば、インクジェット印刷装置の構造部材となる微細配管の集合体であるマニフォールドを例にしたものであり、薄板11、12、13等から構成されている。   The product 10 has a thickness of about 80 μm to 2 mm, and each member is etched based on the design, and a plurality of sheets are laminated and thermocompression bonded, thereby forming a three-dimensional shape such as a flow path penetrating. Is. FIG. 2 is an explanatory view (perspective view) showing one of unit piping parts that constitutes an example of a member to be bonded (product) manufactured by the apparatus of FIG. The product 10 is an example of a manifold that is an assembly of fine pipes that are structural members of an ink jet printing apparatus, and is composed of thin plates 11, 12, 13, and the like.

薄板11には、表裏に貫通する貫通孔11bが開けられている。同様に、薄板12、13にも、別の形状の貫通孔12b、13bが開けられている。各薄板の貫通孔11a、12b、13bなどがつながって、インクなどを通す微細空隙Bを形成する。   The thin plate 11 has a through-hole 11b penetrating the front and back. Similarly, through holes 12b and 13b having different shapes are also formed in the thin plates 12 and 13. The through holes 11a, 12b, 13b and the like of each thin plate are connected to form a fine gap B through which ink or the like passes.

図2の微細空隙Bは、インクジェット印刷装置の駆動部にインクを供給するための配管部品の例であり、他の同種の部品又は他の類似部品とを組み合わせた集合体として使用するのが一般的である。図2では、配管となる空隙を点線で示し、これに接続されるべき外部の配管の位置を2点鎖線で示してある。   2 is an example of piping parts for supplying ink to the drive unit of the ink jet printing apparatus, and is generally used as an assembly in which other similar parts or other similar parts are combined. Is. In FIG. 2, a gap serving as a pipe is indicated by a dotted line, and a position of an external pipe to be connected to this is indicated by a two-dot chain line.

図2の例では、薄板11、12、13の3枚を重ねて熱圧着する。それぞれの素材となる薄板11、12、13は、厚みが80μm〜0.2mm程度のSUS304の板であって、微細空隙Bを構成すべき所定の箇所に、それぞれ表裏に貫通する孔11b、12b、13bが設けてある。薄板11は最上段に、薄板12は中段に、薄板13は最下段になるよう積み重ねられる。   In the example of FIG. 2, three thin plates 11, 12, and 13 are stacked and thermocompression bonded. The thin plates 11, 12, 13 that are the respective materials are SUS304 plates having a thickness of about 80 μm to 0.2 mm, and holes 11 b, 12 b that penetrate the front and back surfaces at predetermined locations where the fine gaps B should be formed, respectively. , 13b are provided. The thin plate 11 is stacked on the top, the thin plate 12 is stacked on the middle, and the thin plate 13 is stacked on the bottom.

図3、図4、図5は、それぞれ薄板11、薄板12、薄板13を示す斜視図である。薄板11、12、13は、積層して加熱しながら圧着したときに、貫通孔11b、12b、13bは相互につながって3次元形状のインク供給のための配管部(微細空隙)Bを形成する。   3, 4, and 5 are perspective views showing the thin plate 11, the thin plate 12, and the thin plate 13, respectively. When the thin plates 11, 12, and 13 are stacked and pressure-bonded while being heated, the through holes 11 b, 12 b, and 13 b are connected to each other to form a pipe portion (fine gap) B for supplying a three-dimensional ink. .

例えば、インクジェット印刷装置は、微細配管を必要とする装置の小型化の場合、インキ供給用の配管構造として、インキ流路の一部となる微細空隙を作りこんだ積層板(薄板)を積み重ね、熱圧着により融着したマニフォールドを使用することができる。   For example, in the case of miniaturization of an apparatus that requires fine piping, an inkjet printing apparatus stacks a laminated plate (thin plate) in which fine voids that become a part of an ink flow path are formed as a piping structure for ink supply, A manifold fused by thermocompression bonding can be used.

次に、図6及び図7を参照しながら、本実施形態の熱圧着方法を具体的に説明する。金属合い紙104は、炉101に入れ、1000℃で60分程度熱し、図6に示すように、金属合い紙104の表面に、アルミニウムを析出させ、そのアルミニウムが酸化した酸化アルミニウム層(アルミナ層)である剥離層104aを形成した。   Next, the thermocompression bonding method of the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. The metal interleaving paper 104 is put in a furnace 101 and heated at 1000 ° C. for about 60 minutes. As shown in FIG. 6, aluminum is deposited on the surface of the metal interleaving paper 104 and the aluminum is oxidized (alumina layer). ) Was formed.

これと並行して、上述した流路を3次元形状に形成した薄板11、12、13は、位置決めピン(不図示)などによって位置決めして、アーク溶接などによって仮止めを行った。そして、図7に示すように、仮止めされた各薄板11、12、13を、金属合い紙104で挟み込む形で、炉101に入れた。   In parallel with this, the thin plates 11, 12, and 13 in which the above-described flow paths were formed in a three-dimensional shape were positioned by positioning pins (not shown) and temporarily fixed by arc welding or the like. Then, as shown in FIG. 7, the temporarily fixed thin plates 11, 12, and 13 were put in a furnace 101 in a form of being sandwiched between metal interleaving papers 104.

炉101内では、圧着治具102を介して、油圧シリンダー103によって、上下から圧力(70〜80kg/cm)を加えた。そのままの状態で、炉101内を真空引きして(0.005MPa)、溶融温度(SUS304の場合には、1000℃程度)に設定し、6時間加熱を行った後に、6時間除冷を行い、各薄板11、12、13の熱圧着を行った。圧着後に、圧着治具102を開放して、製品10を取り出したところ、圧着治具102と製品10とは、溶着していなかった。 In the furnace 101, pressure (70 to 80 kg / cm 2 ) was applied from above and below by a hydraulic cylinder 103 via a crimping jig 102. In this state, the furnace 101 is evacuated (0.005 MPa), set to a melting temperature (in the case of SUS304, about 1000 ° C.), heated for 6 hours, and then cooled for 6 hours. The thin plates 11, 12, 13 were subjected to thermocompression bonding. After the crimping, the crimping jig 102 was opened and the product 10 was taken out. As a result, the crimping jig 102 and the product 10 were not welded.

以上説明したように、本実施形態によれば、金属合い紙104は、SUSにアルミニウムを含有させた金属であり、使用前に、炉101内で、1000℃程度に加熱することにより、その表面にアルミニウムを析出させ、析出したアルミニウムが酸化アルミニウムの剥離層104aを形成するので、圧着治具102と金属合い紙104の溶着、金属合い紙104と製品10との溶着を防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, the metal interleaving paper 104 is a metal in which SUS contains aluminum, and the surface thereof is heated to about 1000 ° C. in the furnace 101 before use. Since aluminum is deposited on the surface of the aluminum oxide and the deposited aluminum forms a release layer 104a of aluminum oxide, it is possible to prevent welding of the crimping jig 102 and the metal interleaf 104, and adhesion between the metal interleaf 104 and the product 10.

上述したように溶着しない理由は、次のように考えられる。金属合い紙104は、部材を付ける面(表面)を、熱圧着する前に、事前準備として、炉内101で焼き固めておく。すると、表面にアルミニウムが析出し、析出したアルミニウムが酸化して、表面に酸化アルミニウムの膜(アルミナ層)が生成される。通常は、SUS同士は、2枚の部材を熱圧着させたときに、鉄、クロム、ニッケルの成分が、お互いに行き交うことによって、接合部分が他の部分と変わらないようになって行き、金属成分の移動速度がある速度になったとき(均衡したとき)に、接合が完了する。   The reason for not welding as described above is considered as follows. Prior to thermocompression bonding, the metallic paper 104 is baked and hardened in the furnace 101 before thermocompression bonding. Then, aluminum is deposited on the surface, and the deposited aluminum is oxidized to form an aluminum oxide film (alumina layer) on the surface. Normally, when two members are thermocompression bonded together, the components of iron, chromium, and nickel go to each other so that the joint does not change from the other parts, and the metal Joining is complete when the component moving speed reaches a certain speed (equilibrium).

ここで、アルミニウムの析出速度は、他の成分(鉄やクロム)に比べて速く、析出は、アルミニウム、クロム、鉄の順番となる。したがって、対向する面に他の金属部材があるときには、アルミニウムとしか接合できない。アルミニウムが析出されると、酸素があるので、すぐに、アルミナ層になる。つまり、他の金属成分と接合する前に酸素と結合して、アルミナ層になってしまう。このアルミナ層がある場合には、他の金属の移動速度は、4桁くらい遅くなることが実験によって確認されている。   Here, the deposition rate of aluminum is faster than other components (iron and chromium), and the deposition is in the order of aluminum, chromium, and iron. Therefore, when there is another metal member on the opposite surface, it can be bonded only to aluminum. As aluminum is deposited, there is oxygen, so it immediately becomes an alumina layer. That is, before joining with other metal components, it bonds with oxygen and becomes an alumina layer. When this alumina layer is present, it has been experimentally confirmed that the moving speed of other metals is reduced by about four orders of magnitude.

アルミニウムが析出された後に、クロムが析出されるが、アルミナ層ができている間に、製品の熱圧着が完了してしまう。したがって、これだけでも十分であるが、本実施形態の場合には、さらに、クロムが析出され、鉄という順番であるので、SUS同士の接合は、この3種類の成分が適当に金属結合しないと、結合した状態にならないので、圧着治具102と金属合い紙104の界面、金属合い紙104と製品10の界面が溶着しないと考えられる。   Chromium is deposited after aluminum is deposited, but the thermocompression bonding of the product is completed while the alumina layer is formed. Therefore, this is sufficient, but in the case of the present embodiment, since chromium is further deposited and is in the order of iron, the joining of SUS is performed unless these three kinds of components are appropriately metal-bonded. Since they are not joined, it is considered that the interface between the crimping jig 102 and the metal paper 104 and the interface between the metal paper 104 and the product 10 do not weld.

本発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は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)被圧着体は、上述した製品の他に、次のような微細空隙内蔵体であってもよい。例えば、図8は、微細空隙内蔵体の微細配管の集合体であるマニフォールドをより具体的に示したものであり、図中左下の楕円形で囲んだ部分は、マニフォールドの一部を拡大したもので、全体の斜視図の楕円形の点線で囲んだ部分に相当する。この場合には、薄板1には、表裏に貫通する貫通孔1a、1a・・・1aが開けられている。同様に、薄板2、3にも、別の形状の貫通孔2a,3aが開けられている。各薄板の貫通孔1a、2a・・・3aなどがつながって、インクなどを通す微細空隙Aを形成する。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications or changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
(1) In addition to the above-described products, the object to be bonded may be a body with built-in fine voids as follows. For example, FIG. 8 shows more specifically a manifold that is an assembly of fine pipes with a built-in fine void, and the part surrounded by an ellipse at the lower left in the figure is an enlarged part of the manifold. This corresponds to the portion surrounded by the elliptical dotted line in the overall perspective view. In this case, the thin plate 1 has through holes 1a, 1a,. Similarly, through holes 2a and 3a having different shapes are also formed in the thin plates 2 and 3. The through holes 1a, 2a,... 3a of the thin plates are connected to form a fine gap A through which ink or the like passes.

(2)インクジェット印刷装置の構成部品の例で説明したが、他にも、ディスペンサー等の微小インク吐出/供給装置、燃料電池の部品、ディーゼルエンジンのパーティキュレート補修フィルターなどの製造にも、本発明を適用することができる。   (2) Although described in the example of the components of the ink jet printing apparatus, the present invention is also applicable to the manufacture of micro ink discharge / supply devices such as dispensers, fuel cell parts, and particulate repair filters for diesel engines. Can be applied.

(3)薄板の表裏を貫通する貫通孔は、上述した説明では、エッチング法により作製しているが、他の穿孔方法によっても行なってもよい。その方法によっては、薄板の表面処理を行った後に、貫通孔を作るための加工を行ってもよい場合もある。これらの貫通孔によって構成される空隙は、上述した説明では、一つの入り口に対して、複数の出口のあるマニホールドなどの配管類について述べたが、外部に通じる開放口が一つだけもよく、さらに、熱交換のヒートパイプに使用される部品のように、外部に通じる場所がなく、微細空隙内蔵体の内部に空隙が密封されているものであってもよい。なお、微細空隙の形状が異なるものであっても、本発明の趣旨に沿うものであれば、そのいずれもが本発明に含まれる。   (3) Although the through hole penetrating the front and back of the thin plate is produced by the etching method in the above description, it may be formed by other perforation methods. Depending on the method, after the surface treatment of the thin plate, a process for forming a through hole may be performed. In the above description, the air gap constituted by these through-holes has been described for piping such as a manifold having a plurality of outlets with respect to one inlet, but there may be only one open port leading to the outside, Further, unlike the parts used for heat exchange heat pipes, there may be no place communicating with the outside, and the gaps may be sealed inside the microscopic void-containing body. In addition, even if it is what differs in the shape of a fine space | gap, as long as it meets the meaning of this invention, all are included in this invention.

(4)金属合い紙を挿入する例で説明したが、圧着治具をアルミニウムを含む金属にして、炉内でその表面にアルミナ層を形成して剥離層とすることもできる。この場合に、従来の技術で説明した前処理と異なり、炉内でアルミナ層を形成できるうえ、アルミナ層は次々に生成されるので、従来の技術のような不都合はない。   (4) As described in the example of inserting the metal interleaving paper, it is also possible to use a crimping jig as a metal containing aluminum and form an alumina layer on the surface thereof in a furnace to form a release layer. In this case, unlike the pretreatment described in the prior art, an alumina layer can be formed in the furnace, and the alumina layers are generated one after another, so there is no disadvantage as in the prior art.

(5)合いシートとして、セラミックシートを挟むことも考えられるが、高価で、一度しか使えず、使い捨てとなり、コストアップになるうえ、使っている途中に割れが入るおそれがあるので、本発明とは異なるものである。   (5) Although it is conceivable to sandwich a ceramic sheet as a mating sheet, it is expensive, can be used only once, becomes disposable, increases costs, and may crack during use. Are different.

本発明による熱圧着装置の実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment of the thermocompression bonding apparatus by this invention. 本実施形態の熱圧着装置で圧着される製品の一つを示した説明図(斜視図)である。It is explanatory drawing (perspective view) which showed one of the products crimped | bonded with the thermocompression bonding apparatus of this embodiment. 図2の製品の最上層の薄板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the thin plate of the uppermost layer of the product of FIG. 図2の製品の中間層の薄板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the thin plate of the intermediate | middle layer of the product of FIG. 図2の製品の最下層の薄板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the thin plate of the lowest layer of the product of FIG. 本実施形態による熱圧着方法で使用される金属合い紙を説明する図である。It is a figure explaining the metal interleaving paper used with the thermocompression bonding method by this embodiment. 本実施形態による熱圧着方法で使用される金属合い紙を説明する図である。It is a figure explaining the metal interleaving paper used with the thermocompression bonding method by this embodiment. 本実施形態による熱圧着装置で製造されるほか製品をより具体的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows more specifically the product manufactured with the thermocompression bonding apparatus by this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100 熱圧着装置
101 炉
102 圧着治具
103 油圧シリンダー
104 金属合い紙(合いシート)
104a 剥離層(アルミナ層)
10 製品
11、12、13 薄板
B 微細空隙(配管)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Thermocompression bonding apparatus 101 Furnace 102 Crimping jig 103 Hydraulic cylinder 104 Metal fitting paper (fitting sheet)
104a Release layer (alumina layer)
10 Products 11, 12, 13 Thin plate B Fine gap (pipe)

Claims (5)

被圧着体が鉄系の金属であり、圧着治具がアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着方法であって、
前記圧着治具の表面を加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成させる剥離層形成工程と、
前記被圧着体を前記圧着治具によって熱圧着する熱圧着工程と、を備えたことを特徴とする熱圧着方法。
The to-be-bonded body is an iron-based metal, the crimping jig is a metal containing aluminum, and is a thermocompression bonding method in which the to-be-bonded body is thermocompression bonded with the crimping jig,
A release layer forming step of heating the surface of the crimping jig to precipitate aluminum and forming an aluminum oxide release layer on the surface;
And a thermocompression bonding step of thermocompression bonding the object to be bonded with the crimping jig.
被圧着体及び圧着治具が鉄系の金属であり、合いシートがアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着方法であって、
前記被圧着体と前記圧着治具との間に前記合いシートを挿入する挿入工程と、
前記合いシートを高温に加熱可能な炉内で加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成する剥離層形成工程と、
前記被圧着体を前記圧着治具によって熱圧着する熱圧着工程と、を備えたことを特徴とする熱圧着方法。
The to-be-bonded body and the crimping jig are ferrous metals, the mating sheet is a metal containing aluminum, and is a thermocompression bonding method for thermocompression bonding the to-be-bonded body with the crimping jig,
An insertion step of inserting the mating sheet between the workpiece and the crimping jig;
A peeling layer forming step of heating the mating sheet in a furnace capable of heating to a high temperature to precipitate aluminum and forming a peeling layer of aluminum oxide on the surface thereof;
And a thermocompression bonding step of thermocompression bonding the object to be bonded with the crimping jig.
請求項1又は請求項2に記載の熱圧着方法において、
前記被圧着体を構成する複数枚の薄板状の積層部材の所定部分に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記各積層部材を積層することにより前記貫通孔を連通させて所定の三次元形状の微細空隙を形成する積層工程と、を備えることを特徴とする熱圧着方法。
In the thermocompression bonding method according to claim 1 or 2,
A through-hole forming step of forming a through-hole in a predetermined portion of a plurality of thin plate-like laminated members constituting the object to be bonded;
And a laminating step of laminating each of the laminating members to form a fine gap having a predetermined three-dimensional shape by communicating the through holes.
被圧着体が鉄系の金属であり、圧着治具がアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着装置であって、
高温に加熱可能な炉と、
前記炉内に配置され、金属製の被圧着体を加圧する金属製の圧着治具と、
前記被圧着体を圧着するように前記圧着治具を加圧駆動する駆動手段と、を備え、
前記炉内で前記圧着治具の表面を加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成させること、を特徴とする熱圧着装置。
The to-be-bonded body is an iron-based metal, the crimping jig is a metal containing aluminum, and is a thermocompression bonding apparatus for thermocompression bonding the to-be-bonded body with the crimping jig,
A furnace that can be heated to a high temperature;
A metal crimping jig that is disposed in the furnace and pressurizes a metal object to be bonded;
Driving means for driving the pressure-bonding jig so as to pressure-bond the object to be bonded;
A thermocompression bonding apparatus characterized in that the surface of the crimping jig is heated in the furnace to precipitate aluminum, and a release layer of aluminum oxide is formed on the surface.
被圧着体及び圧着治具が鉄系の金属であり、合いシートがアルミニウムを含有する金属であり、前記被圧着体と前記圧着治具の間に前記合いシートを挿入して前記被圧着体を前記圧着治具で熱圧着する熱圧着装置であって、
高温に加熱可能な炉と、
前記炉内に配置され、金属製の被圧着体を加圧する金属製の圧着治具と、
前記被圧着体を圧着するように前記圧着治具を加圧駆動する駆動手段と、を備え、
前記炉内で前記合いシートを加熱してアルミニウムを析出させ、その表面に酸化アルミニウムの剥離層を形成させること、を特徴とする熱圧着装置。
The to-be-bonded body and the crimping jig are iron-based metals, the mating sheet is a metal containing aluminum, and the mating sheet is inserted between the to-be-bonded body and the crimping jig to A thermocompression bonding apparatus for thermocompression bonding with the crimping jig,
A furnace that can be heated to a high temperature;
A metal crimping jig that is disposed in the furnace and pressurizes a metal object to be bonded;
Driving means for driving the pressure-bonding jig so as to pressure-bond the object to be bonded;
A thermocompression bonding apparatus, wherein the mating sheet is heated in the furnace to precipitate aluminum, and a release layer of aluminum oxide is formed on the surface thereof.
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