JP2019140019A - Manufacturing method for ceramic composite component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミック部材と金属端子とを有するセラミック複合部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic composite member having a ceramic member and a metal terminal.
従来から、酸素センサ等の固体電解質体を用いるガスセンサにおいて、固体電解質体を加熱するためにセラミックヒータが配置されている(特許文献1)。
図1に示すように、このセラミックヒータ30としては、アルミナ等の円筒状のセラミック部材20中にタングステンやモリブデン等の金属からなる発熱抵抗体20hを埋設したものが広く用いられている。さらに、セラミック部材20の外表面には、発熱抵抗体20hと電気的に接続された1対の電極パッド20pが設けられている。そして、この電極パッド20pに、発熱抵抗体20hに外部から電圧を印加するための金属端子22をロウ付け接合部BRにてロウ付けしている。そして、金属端子22に通電することで、発熱抵抗体20hが発熱するようになっている。
Conventionally, in a gas sensor using a solid electrolyte body such as an oxygen sensor, a ceramic heater has been arranged to heat the solid electrolyte body (Patent Document 1).
As shown in FIG. 1, a
セラミック部材20への金属端子22のロウ付けは、図2に示すような基台2を用いて行う。この基台2の上面には、セラミック部材20を所定の位置に保持して位置決めする位置決め部4と、同様に金属端子22を所定の位置に保持して位置決めする位置決め部6,8とが設けられている。例えば、図3に示すように、位置決め部4は波型に凹凸して延びる形状で、その凹部にセラミック部材20の軸方向が直交するように収容する。又、図4に示すように、位置決め部8はコの字に凹む形状で、その凹部に金属端子22の後端のコの字部22eを収容する。
このようにして、セラミック部材20と金属端子22とを、位置決め部4,6,8に位置決めして載置し、電極パッド20pと金属端子22とが近接した状態で、ロウ付け接合部BRに凝固したロウを配置し、全体を高温処理してロウを溶融させてロウ付けで接合する。ロウ付けが終了すると、セラミック部材20と金属端子22とが接合されたセラミックヒータ30を、作業者が基台2から上方へ引き去り、次工程へ移行する。
The
In this way, the
ところで、生産性を向上させるため、ロウ付け後のセラミックヒータ30を基台2から引き去る作業を自動化したいという要望がある。そして、部材を把持する一般的な技術として、真空吸着等が知られている。
しかしながら、金属端子22と接合されたセラミック部材20を真空吸着して基台2から自動的に引き上げると、金属端子22(特にコの字部22e)が位置決め部6,8に引っ掛かって変形する場合がある。
これは、ロウ付けが基台2側にも流れて金属端子22が基台2にわずかに固着したり、ロウ付け時の加熱によって金属端子22が軟化してわずかな引っ掛かりでも変形し易くなるためと考えられる。
By the way, in order to improve productivity, there is a demand for automating the work of removing the brazed
However, when the
This is because brazing also flows to the
そこで、本発明は、セラミック部材と金属端子との接合時又は接合後のセラミック複合部材を高温処理した後、に基台から脱離させる際の金属端子の変形や破損を抑制し、生産性を向上させたセラミック複合部材の製造方法の提供を目的とする。 Therefore, the present invention suppresses deformation and breakage of the metal terminal when it is detached from the base after the high temperature treatment of the ceramic composite member at the time of joining or after joining the ceramic member and the metal terminal. It aims at providing the manufacturing method of the improved ceramic composite member.
上記課題を解決するため、本発明のセラミック複合部材の製造方法は、セラミック部材と、該セラミック部材に接合される金属端子とを有するセラミック複合部材の製造方法であって、第1方向からみて前記セラミック部材の外側に前記金属端子の少なくとも一部がはみ出すよう、前記セラミック部材と前記金属端子とをそれぞれ所定の位置に位置決めする位置決め部を有する基台を用い、前記セラミック部材と前記金属端子とを、前記接合時及び/又は前記接合の後に、前記位置決め部に位置決めした状態で高温処理する高温処理工程と、前記高温処理後の前記接合された前記セラミック部材と前記金属端子とを、別個に吸着して前記基台から前記第1方向側に引き、前記基台から脱離させる吸着脱離工程と、を有する。 In order to solve the above problems, a method for producing a ceramic composite member of the present invention is a method for producing a ceramic composite member comprising a ceramic member and a metal terminal joined to the ceramic member, as viewed from the first direction. Using a base having positioning portions for positioning the ceramic member and the metal terminal at predetermined positions so that at least a part of the metal terminal protrudes outside the ceramic member, the ceramic member and the metal terminal are The high temperature processing step of performing high temperature processing while being positioned on the positioning portion at the time of and / or after the bonding, and the bonded ceramic member and the metal terminal after the high temperature processing are separately adsorbed And an adsorption / desorption step of pulling from the base toward the first direction and desorbing from the base.
このセラミック複合部材の製造方法によれば、接合時及び/又は接合の後に、セラミック部材と金属端子とを、位置決め部に位置決めした状態で高温処理する。次に接合された金属端子とセラミック部材とを、それぞれ別個に吸着して基台から第1方向側に引き、基台2から脱離させる。
これにより、第1方向からみてセラミック部材の外側に金属端子22の少なくとも一部がはみ出すよう位置決め部に配置されていても、金属端子と接合されたセラミック部材を基台2から脱離させる際に、金属端子が位置決め部に引っ掛かって変形したり、基台にわずかに固着した金属端子が変形することを抑制する。
その結果、金属端子と接合されたセラミック部材を基台から自動で脱離させても、金属端子の変形や破損を抑制し、生産性を向上させることができる。
According to this method for manufacturing a ceramic composite member, the ceramic member and the metal terminal are subjected to high-temperature processing in a state where the ceramic member and the metal terminal are positioned on the positioning portion at and / or after the bonding. Next, the bonded metal terminal and the ceramic member are separately adsorbed, pulled from the base toward the first direction, and detached from the
As a result, when the ceramic member joined to the metal terminal is detached from the
As a result, even if the ceramic member joined to the metal terminal is automatically detached from the base, deformation and breakage of the metal terminal can be suppressed and productivity can be improved.
本発明のセラミック複合部材の製造方法において、前記吸着脱離工程にて、前記金属端子が磁性を有する場合は該金属端子を磁力で吸着し、前記金属端子が非磁性の場合は該金属端子を減圧又は真空吸着をしてもよい。
このセラミック複合部材の製造方法によれば、金属端子の磁性の有無に応じて、最も確実に吸着できる吸着方法を選択できる。ここで、金属端子が磁性を有するとは、金属端子が常磁性であることをいう。
In the method for producing a ceramic composite member of the present invention, in the adsorption / desorption step, when the metal terminal has magnetism, the metal terminal is adsorbed by magnetic force, and when the metal terminal is nonmagnetic, the metal terminal is You may carry out pressure reduction or vacuum adsorption.
According to this method for producing a ceramic composite member, an adsorption method that can be most reliably adsorbed can be selected according to the presence or absence of magnetism of the metal terminal. Here, that the metal terminal has magnetism means that the metal terminal is paramagnetic.
本発明のセラミック複合部材の製造方法において、前記金属端子が磁性を有し、前記吸着脱離工程にて、永久磁石と、該永久磁石と前記金属端子との間に介在する磁性材料からなる吸着部材とを用い、前記吸着部材を介して前記永久磁石に吸着した前記金属端子を、前記永久磁石から前記吸着部材を離隔させることで前記永久磁石から脱離してもよい。
このセラミック複合部材の製造方法によれば、永久磁石と吸着部材を用いて金属端子の吸着及び脱離を行うことで、電磁石を用いる場合より、磁力が面方向に均一となるので、例えば複数のセラミック部材に対応した多数の金属端子を、1つ吸着部材で一度に吸着及び脱離でき、生産性をさらに向上させることができる。
In the method for producing a ceramic composite member of the present invention, the metal terminal has magnetism, and the adsorption and desorption step includes a permanent magnet and an adsorption made of a magnetic material interposed between the permanent magnet and the metal terminal. The metal terminal attracted to the permanent magnet through the attracting member may be detached from the permanent magnet by separating the attracting member from the permanent magnet.
According to this method for producing a ceramic composite member, by performing adsorption and desorption of a metal terminal using a permanent magnet and an adsorption member, the magnetic force is more uniform in the surface direction than when using an electromagnet. A large number of metal terminals corresponding to the ceramic member can be adsorbed and desorbed at a time by one adsorbing member, and the productivity can be further improved.
本発明のセラミック複合部材の製造方法において、前記セラミック複合部材がセラミックヒータであってもよい。 In the method for producing a ceramic composite member of the present invention, the ceramic composite member may be a ceramic heater.
この発明によれば、セラミック部材と金属端子との接合時又は接合後のセラミック複合部材を高温処理した後に、基台から脱離させる際の金属端子の変形や破損を抑制し、生産性を向上させることができる。 According to this invention, after joining the ceramic member and the metal terminal or after the high temperature treatment of the ceramic composite member after joining, the metal terminal is prevented from being deformed or damaged when being detached from the base, thereby improving productivity. Can be made.
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本発明の実施形態に係るセラミック複合部材の製造方法が適用されるセラミック複合部材としては、図1に示したセラミックヒータ30が例示され、基台2としては図2〜図4に示した位置決め部4,6,8を有するものが例示され、これらは既に説明したので説明を省略する。
セラミック複合部材(セラミックヒータ)30は、セラミック部材20と、セラミック部材20に接合される金属端子22とを有するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As a ceramic composite member to which the method for manufacturing a ceramic composite member according to the embodiment of the present invention is applied, the
The ceramic composite member (ceramic heater) 30 has a
本発明の実施形態に係るセラミック複合部材の製造方法は、まず、図2に示すように、上方からみてセラミック部材20の外側に金属端子22の少なくとも一部がはみ出すよう、基台2の位置決め部2,4,6に位置決めして配置する。
セラミック部材20の外側に金属端子22がはみ出さず、セラミック部材20の内部に金属端子22を配置した場合、金属端子22と接合されたセラミック部材20を基台2から引き去っても金属端子22が引っ掛かって変形することがないので、本発明の対象としない。
ここで、上方D(図7(d)参照)が特許請求の範囲の「第1方向」に相当する。
As shown in FIG. 2, the method for manufacturing a ceramic composite member according to the embodiment of the present invention first includes a positioning portion of the
When the
Here, the upper direction D (see FIG. 7D) corresponds to the “first direction” in the claims.
次に、このセラミック部材20と金属端子22とを、接合時及び/又は接合の後に、位置決め部2,4,6に位置決めした状態で高温処理する(高温処理工程)。
接合時の高温処理としては、上述のロウ付け接合部BRへのロウ付けが例示される。この場合既に述べたように、セラミック部材20と金属端子22とを、位置決め部4,6,8に位置決めして載置し、電極パッド20pと金属端子22とが近接した状態で、ロウ付け接合部BRに凝固したロウを配置し、全体を高温処理してロウを溶融させてロウ付けする。
接合後の高温処理としては、ロウ付け(接合)が施されたセラミックヒータ30を、一旦基台2から脱離し、別途ロウ付け接合部BRにメッキ処理し、その後にメッキ被膜の密着性向上や耐食性向上を目的としてセラミックヒータ30を再度基台2の位置決め部4,6,8に位置決めして載置し、基台2毎高温処理してシンタリングすることが挙げられる。
Next, the
As the high temperature treatment at the time of joining, brazing to the above-mentioned brazing joint BR is exemplified. In this case, as described above, the
As the high-temperature treatment after joining, the
又、高温処理工程は、接合時の高温処理と接合後の高温処理の少なくとも一方であればよく、両方を行ってもよい。
但し、接合前は、金属端子22がセラミック部材20と一体化しておらず、セラミック部材20を基台2から引き去っても金属端子22が変形する問題は生じないので、接合前の高温処理は含まない。
Further, the high temperature treatment step may be at least one of the high temperature treatment at the time of joining and the high temperature treatment after the joining, and both may be performed.
However, before joining, the
次に、高温処理後のセラミック部材20と金属端子22とを、別個に吸着して基台2から上方側に引き、基台2から脱離させる(吸着脱離工程)。
ここで、「別個に吸着」とは、セラミック部材20と金属端子22とをそれぞれ吸着することをいう。
Next, the
Here, “separately adsorbing” means adsorbing the
図5は、吸着脱離工程に用いる吸着脱離装置100の一例を示す側面図である。
吸着脱離装置100は、吸着脱離部110と、吸着脱離部110を3次元移動させる移動部102とを備える。移動部102は、水平方向に延びる軌道102aと、軌道102a上を走行する走行体102bと、走行体102bの下面と吸着脱離部110の上面との間に取り付けられるシリンダ102cとを備える。
シリンダ102cは、吸着脱離部110を走行体102bに吊り下げると共に、上下に伸縮して吸着脱離部110を上下に移動させる。
走行体102bは軌道102a上を水平方向に走行し、吸着脱離部110を水平方向に移動させる。
FIG. 5 is a side view showing an example of the adsorption /
The adsorption /
The
The traveling
吸着脱離部110は、矩形板状でシリンダ102cの一端が取り付けられるベース110bと、ベース110bの下面にそれぞれ取り付けられる真空吸着部120及び磁力吸着部130とを有する。
真空吸着部120はセラミック部材20を吸着し、磁力吸着部130は金属端子22を吸着するようになっている。
The adsorption /
The
真空吸着部120は、自身の下面に複数の吸着孔120aを有し、吸着孔120aをセラミック部材20の外面に密着させて吸着孔120a内を排気して減圧又は真空にすることで、セラミック部材20を吸着する。
磁力吸着部130は、板状の磁性材料(常磁性材料)からなる吸着部材130aと、吸着部材130aの上方に重なるように配置される板状の永久磁石(強磁性体)130bと、シリンダ130dと、支持ステー130eとを備える。吸着部材130aは、例えばSUS430からなり、外部磁場が無い時は磁性を持たず、外部磁場がある時は磁性を持つ。
The
The magnetic
シリンダ130dは、ベース110bの下面と永久磁石130bの上面との間に取り付けられ、永久磁石130bをベース110bに対して上下に移動させる。
支持ステー130eは、永久磁石130bの挿通孔に挿通されると共に、ベース110bの下面と吸着部材130aの上面との間に取り付けられ、吸着部材130aをベース110bに固定すると共に、永久磁石130bの上下移動を妨げないようになっている。
そして、シリンダ130dを伸ばして永久磁石130bを下降させて吸着部材130aに接触させると、永久磁石130bにより吸着部材130aも磁性を帯び、磁性を有する金属端子22を吸着できる。一方、シリンダ130dを縮めて永久磁石130bを上昇させて吸着部材130aから離隔させると、吸着部材130aが磁性を失い、金属端子22を脱離する。
The
The
When the
図6は、吸着脱離装置100の下面図である。
真空吸着部120の下面には、それぞれセラミック部材20を収容する断面が略半円形の凹部120rがセラミック部材20の軸方向に沿って延び、複数の凹部120rが軸方向を揃えて隣接して形成されている。
又、複数(図5、図6では6個)の吸着孔120aは、セラミック部材20の軸方向に沿って一列に並び、セラミック部材20の前後をバランス良く吸着できるようになっている。
このように、永久磁石130bと吸着部材130aを用いて金属端子22の吸着及び脱離を行うことで、電磁石を用いる場合より、磁力が面方向に均一となるので、例えば複数のセラミック部材20に対応した多数(図2の例では、偶数)の金属端子22を、1つ吸着部材130aで一度に吸着及び脱離でき、生産性をさらに向上させることができる。
FIG. 6 is a bottom view of the adsorption /
On the lower surface of the
A plurality (six in FIG. 5 and FIG. 6) of
Thus, by attracting and desorbing the
次に、図7、図8を参照し、吸着脱離装置100を用いた本発明の実施形態の一例について具体的に説明する。
まず、図2のように、セラミック部材20の外側に金属端子22の少なくとも一部がはみ出すよう、基台2の位置決め部2,4,6,8にセラミック部材20及び金属端子22を配置し、両者をロウ付け接合部BRにてロウ付けする(高温処理工程)。
そして、図7(a)に示すように、ロウ付けされたセラミック部材20及び金属端子22に向けて、上方から吸着脱離装置100を近付ける。
さらに、図7(b)に示すように、セラミック部材20及び金属端子22に、吸着脱離装置100の真空吸着部120(吸着孔120a)及び吸着部材130aをそれぞれ密着させる。
Next, an example of an embodiment of the present invention using the adsorption /
First, as shown in FIG. 2, the
Then, as shown in FIG. 7A, the adsorption /
Further, as shown in FIG. 7B, the vacuum suction part 120 (
次に、図7(c)に示すように、真空吸着部120(吸着孔120a)を真空引き(V)すると共に、永久磁石130bを下降させて吸着部材130aに接触させる。これらにより、真空吸着部120及び吸着部材130aが、それぞれセラミック部材20及び金属端子22を吸着する。
そして、図7(d)に示すように、吸着脱離装置100を基台2から上方Dに引き上げ、真空吸着部120及び吸着部材130aにて、それぞれセラミック部材20及び金属端子22を別個に吸着した状態で、基台2から脱離させる(吸着脱離工程)。
Next, as shown in FIG. 7C, the vacuum suction part 120 (
Then, as shown in FIG. 7 (d), the adsorption /
次に、図8(e)に示すように、それぞれセラミック部材20及び金属端子22を吸着した状態で、吸着脱離装置100を後工程の配置部材(例えば、後工程のバスケット)200に移動させる。
そして、図8(f)に示すように、吸着脱離装置100に吸着されたセラミック部材20及び金属端子22を配置部材200に配置する。
さらに、図8(g)に示すように、真空吸着部120(吸着孔120a)の真空引き(V)を停止すると共に、永久磁石130bを上昇させて吸着部材130aから離隔させる。これにより、吸着脱離装置100がセラミック部材20及び金属端子22を吸着しなくなるので、図8(h)に示すように、吸着脱離装置100を配置部材200から引き上げ、図7(a)に戻る。
Next, as shown in FIG. 8E, the adsorption /
Then, as shown in FIG. 8 (f), the
Further, as shown in FIG. 8G, the vacuum suction (V) of the vacuum suction portion 120 (
以上のように、本実施形態においては、まず、接合時及び/又は接合の後に、セラミック部材20と金属端子22とを、位置決め部4,6,8に位置決めした状態で高温処理する。次に接合された金属端子22とセラミック部材20とを、それぞれ別個に吸着して基台2から上方D(第1方向側)に引き、基台2から脱離させる。
これにより、上方D(第1方向)からみてセラミック部材20の外側に金属端子22の少なくとも一部がはみ出すよう位置決め部4,6,8に配置されていても、金属端子22と接合されたセラミック部材20を基台2から脱離させる際に、金属端子22が位置決め部4、6,8に引っ掛かって変形したり、基台2にわずかに固着した金属端子22が変形することを抑制する。
その結果、金属端子22と接合されたセラミック部材20を基台2から自動で脱離させても、金属端子22の変形や破損を抑制し、生産性を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, first, at the time of joining and / or after joining, the
Thus, even when the
As a result, even if the
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
第1方向は、上記した上方に限らず、例えば、側方であってもよい。この場合、側方からみてセラミック部材の外側に金属端子の少なくとも一部がはみ出すよう、セラミック部材と金属端子が基台の位置決め部に位置決めして設置される。そして、セラミック部材と金属端子とは、基台から側方に引き去られて基台から脱離されることになる。
セラミック部材も、アルミナ等の円筒状のセラミック部材に発熱抵抗体を埋設した、セラミックヒータ用の部材に限られない。
なお、セラミック部材と金属端子とを吸着する際、セラミック部材をわずかに先に吸着してから金属端子を吸着すると、引き去り時にセラミック部材と金属端子が安定し易い。一方、これらを脱離する際は、その逆であるとよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.
The first direction is not limited to the above, and may be, for example, a side. In this case, the ceramic member and the metal terminal are positioned and installed at the positioning portion of the base so that at least a part of the metal terminal protrudes outside the ceramic member when viewed from the side. Then, the ceramic member and the metal terminal are pulled sideways from the base and detached from the base.
The ceramic member is not limited to a ceramic heater member in which a heating resistor is embedded in a cylindrical ceramic member such as alumina.
When the ceramic member and the metal terminal are adsorbed, if the metal member is adsorbed after the ceramic member is adsorbed slightly first, the ceramic member and the metal terminal are likely to be stabilized when pulled out. On the other hand, when detaching these, the reverse is preferable.
2 基台
4,6,8 位置決め部
20 セラミック部材
22 金属端子
30 セラミック複合部材(セラミックヒータ)
D 第1方向(上方)
130a 吸着部材
130b 永久磁石
2
D First direction (upward)
Claims (4)
第1方向からみて前記セラミック部材の外側に前記金属端子の少なくとも一部がはみ出すよう、前記セラミック部材と前記金属端子とをそれぞれ所定の位置に位置決めする位置決め部を有する基台を用い、
前記セラミック部材と前記金属端子とを、前記接合時及び/又は前記接合の後に、前記位置決め部に位置決めした状態で高温処理する高温処理工程と、
前記高温処理後の前記接合された前記セラミック部材と前記金属端子とを、別個に吸着して前記基台から前記第1方向側に引き、前記基台から脱離させる吸着脱離工程と、
を有するセラミック複合部材の製造方法。 A method for producing a ceramic composite member having a ceramic member and a metal terminal bonded to the ceramic member,
Using a base having positioning portions for positioning the ceramic member and the metal terminal at predetermined positions so that at least a part of the metal terminal protrudes outside the ceramic member when viewed from the first direction,
The ceramic member and the metal terminal are subjected to a high-temperature treatment step in which the ceramic member and the metal terminal are subjected to a high-temperature treatment in a state where the ceramic member and the metal terminal are positioned in the positioning portion after the joining.
An adsorption / desorption step in which the bonded ceramic member and the metal terminal after the high-temperature treatment are separately adsorbed, pulled from the base toward the first direction, and desorbed from the base;
The manufacturing method of the ceramic composite member which has this.
前記吸着脱離工程にて、永久磁石と、該永久磁石と前記金属端子との間に介在する磁性材料からなる吸着部材とを用い、前記吸着部材を介して前記永久磁石に吸着した前記金属端子を、前記永久磁石から前記吸着部材を離隔させることで前記永久磁石から脱離する請求項1に記載のセラミック複合部材の製造方法。 The metal terminal has magnetism;
In the adsorption / desorption step, a permanent magnet and an adsorption member made of a magnetic material interposed between the permanent magnet and the metal terminal are used, and the metal terminal adsorbed on the permanent magnet through the adsorption member The method for producing a ceramic composite member according to claim 1, wherein the attraction member is separated from the permanent magnet by separating the attraction member from the permanent magnet.
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