JP2022057500A - Method of manufacturing joint body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接合体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a bonded body.
異種材料の接合には接着剤やはんだなどの接合部材が用いられている。 Joining members such as adhesives and solders are used to join dissimilar materials.
例えば、特許文献1の光学ユニットでは、筒状の枠に光学部材を収容してはんだ接合することにより、筒状の枠と光学部材とを接合している。
For example, in the optical unit of
即ち、この光学ユニットでは、筒状の枠と円柱状の光学部材とを用いており、筒状の枠の一端側には、他端側より内径が増大されている凹部が形成されている。光学部材を筒状の枠に接合する際には、筒状の枠に形成されたの凹部が上を向くように立置し、筒状の枠の凹部へと光学部材を収容する。この際、凹部の内面と光学部材の外周面との間に隙間が形成される。この隙間の上部開口を覆うように、半田材料によって形成されている円環状の接合材を筒状の枠の環状面に載置する。このとき、筒状の枠の凹部に収容されている光学部材の先端面は、筒状の枠の環状面より所定量突出しているため円環状の接合材の位置決めがなされている。(例えば、特許文献1の図3)。光学部材の先端面が筒状の枠の環状面と略同一面となっている場合は、光学部材の後端面で円環状の接合材の位置決めがなされている。(例えば、特許文献1の図12)。 That is, this optical unit uses a cylindrical frame and a cylindrical optical member, and a recess having an inner diameter larger than that of the other end is formed on one end side of the tubular frame. When joining the optical member to the tubular frame, the optical member is erected so that the concave portion formed in the tubular frame faces upward, and the optical member is housed in the concave portion of the tubular frame. At this time, a gap is formed between the inner surface of the recess and the outer peripheral surface of the optical member. An annular joint material formed of a solder material is placed on the annular surface of the tubular frame so as to cover the upper opening of this gap. At this time, since the tip surface of the optical member housed in the concave portion of the tubular frame protrudes by a predetermined amount from the annular surface of the tubular frame, the annular joining material is positioned. (For example, FIG. 3 of Patent Document 1). When the front end surface of the optical member is substantially the same as the annular surface of the cylindrical frame, the annular joining material is positioned on the rear end surface of the optical member. (For example, FIG. 12 of Patent Document 1).
そして、治具によって光学部材に負荷を与えて筒状の枠の凹部の環状底面に光学部材を押圧し、この状態で光学部材、筒状の枠及び接合材を加熱炉内に投入する。加熱炉内で接合材が溶融され、溶融された半田材料の所定量の半田材料は隙間に充填され、残りの半田材料は筒状の枠の環状面に滞留する。この後、接合材を冷却固化することにより、光学部材と筒状の枠とが接合される。 Then, a load is applied to the optical member by a jig to press the optical member against the annular bottom surface of the concave portion of the tubular frame, and in this state, the optical member, the tubular frame and the joining material are put into the heating furnace. The bonding material is melted in the heating furnace, a predetermined amount of the melted solder material is filled in the gap, and the remaining solder material stays on the annular surface of the tubular frame. After that, the optical member and the tubular frame are joined by cooling and solidifying the joining material.
前述した治具は光学部材に負荷を与えるための治具であり、円環状の接合材の位置決めは光学部材によって行われているため治具で円環状の接合材の位置決めはしていなかった。 The above-mentioned jig is a jig for applying a load to the optical member, and since the positioning of the annular joining material is performed by the optical member, the annular joining material is not positioned by the jig.
しかしながら、特許文献1には光学部材で円環状の接合材の位置決めができない場合の光学部材と筒状の枠との接合体の製造方法は記載されていなかった。円環状の接合材が位置決めされていない場合は加熱炉内へ投入するときの振動などによって円環状の接合材が位置ずれしてしまう。位置ずれした状態で円環状の接合材が溶融すると、溶融した半田材料が光学部品表面に付着して半田外観不良が発生する場合がある。
However,
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、半田外観不具合を抑制する接合体の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bonded body that suppresses solder appearance defects.
第1の部品と第2の部品とを接合材によって接合する接合体の製造方法であって、第2の部品の先端面に接合材の少なくとも一部分を接合する第1接合工程と、第2の部品の先端部に第1の部品を配置する工程と、接合材を介して第1の部品と第2の部品とを接合する第2接合工程とを備える接合体の製造方法とする。接合材は円環状としてもよい。第1接合工程において、接合材の外周の一部分が先端面に接合してもよい。また、第1の部品は円柱状であり、第2の部品は先端部に凹部を備えた筒状であり、第1の部品は第2の部品の凹部に収容されてもよい。第1接合工程において凹部の環状先端面に接合材を接合し、第2接合工程において接合材を溶融させて凹部の内面と第1の部品の外周面との間に充填することで第1の部品と第2の部品とを接合してもよい。さらに、第1接合工程において、接合材は複数箇所で接合してもよい。 A method for manufacturing a joined body in which a first part and a second part are joined by a joining material, the first joining step of joining at least a part of the joining material to the tip surface of the second part, and the second. It is a method of manufacturing a bonded body including a step of arranging a first component at a tip portion of a component and a second joining step of joining the first component and the second component via a bonding material. The joining material may be annular. In the first joining step, a part of the outer periphery of the joining material may be joined to the tip surface. Further, the first component may be cylindrical, the second component may have a tubular shape having a recess at the tip, and the first component may be housed in the recess of the second component. In the first joining step, the joining material is joined to the annular tip surface of the recess, and in the second joining step, the joining material is melted and filled between the inner surface of the recess and the outer peripheral surface of the first component. The part and the second part may be joined. Further, in the first joining step, the joining material may be joined at a plurality of places.
本発明の接合体の製造方法によれば、半田外観不具合を抑制できる。 According to the method for manufacturing a bonded body of the present invention, defects in solder appearance can be suppressed.
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。説明を分かりやすくするために説明の順番を次の通りとする。まず、接合体について説明し、次に、接合体を構成する部品(第1の部品、第2の部品、接合材)について説明し、最後に本発明の接合体の製造方法について説明する。なお、本発明の範囲は以下の実施の形態に限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また図面においては各構成をわかりやすくするために実際の形状や実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In order to make the explanation easy to understand, the order of explanation is as follows. First, the joined body will be described, then the parts (first part, second part, and joining material) constituting the joined body will be described, and finally, the method for manufacturing the joined body of the present invention will be described. The scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Further, in the drawings, in order to make each configuration easy to understand, the actual shape or structure may differ from the scale or number of each structure.
図1(a)は本発明の接合体の製造方法からなる接合体の平面図であり、図1(b)は図1(a)のA-Aの断面図である。本発明の接合体の製造方法から得られる接合体10は以下の通りである。第2の部品12の凹部13の環状先端面14に円環状の接合材15が接合され、この第2の部品12の凹部13に第1の部品11を収容後加熱炉内に投入する。(後述する図6参照)。円環状の接合材15は加熱炉内で溶融し、溶融した円環状の接合材15の所定量は、第2の部品12の凹部13の内面と第1の部品11の外周面との間に充填される。また、残りの溶融した円環状の接合材15は、第2の部品12の凹部13の環状先端面14の表面に滞留する。この後、溶融した円環状の接合材15を冷却固化することにより、円環状の接合材15は接合材16となり第1の部品11と第2の部品12とが接合され接合体10が得られる。
1 (a) is a plan view of a joined body according to the method for manufacturing a joined body of the present invention, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (a). The
前述した接合体10は以下の部品からなる。
The above-mentioned
図2(a)は第1の部品の平面図であり、図2(b)は図2(a)のA-A断面図である。第1の部品11は、例えば、ガラスや水晶などからなる透光性部材である。図示しないが第1の部品11の外周面には円環状の接合材15の濡れ性向上のため金属膜が形成されている。金属膜は下地層にNi膜、表面層にAu膜など、円環状の接合材15との密着性も考慮し適宜選択すればよい。なお、第1の部品11は円柱状であり、外径は5mm、厚みは1mmである。
2 (a) is a plan view of the first component, and FIG. 2 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2 (a). The
図3(a)は第2の部品の平面図であり、図3(b)は図3(a)のA-A断面図である。第2の部品12は筒状であり、例えば、ステンレス製部材からなる。第2の部品12の一端側には凹部13が形成される。なお、凹部13の環状先端面14には後述する円環状の接合材15が接合される。(後述する図5参照)。図示しないが第2の部品12の凹部13の内面及び環状先端面14には円環状の接合材15との濡れ性向上のため金属膜が形成されている。金属膜は下地層にNi膜、表面層にAu膜など、円環状の接合材との密着性も考慮し適宜選択すればよい。第2の部品12の外径は6mm、第1の部品11を収容する凹部13の内径は5.2mm、長さは5mmである。なお、第2の部品12の一端側に形成される凹部13は、前述した第1の部品11を収容するためのものであり、形状は凹部に限定されず、例えば、段部にしてもよい。
3A is a plan view of the second component, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A. The
図4(a)は円環状の接合材の平面図であり、図4(b)は図4(a)のA-A断面図である。円環状の接合材15は、例えば、AuSnはんだからなる。なお、円環状の接合材15の内径は5.2mm、外径は6mm、厚みは0.2mmである。円環状の接合材15は、AuSnはんだに限定されずAgSnはんだを用いても構わない。
4 (a) is a plan view of the annular joint material, and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4 (a). The
前述した接合体10は以下の接合体の製造方法によって得られる。
The above-mentioned bonded
前述した第1の部品11、第2の部品12及び円環状の接合材15を用意する。
The above-mentioned
図5(a)は第2の部品の環状先端面に接合材を接合した平面図であり、図5(b)は図5(a)のA-A断面図である。先ず、円環状の接合材15を第2の部品12の凹部13の環状先端面14に配置する。次に、円環状の接合材15の表面をレーザなどで、例えば、円環状の接合材15の内周と外周との間の一部分を溶融させて第2の部品12の凹部13の環状先端面14に接合し接合箇所17aを形成する。これが第1接合工程に相当する。このときのレーザのスポット径は0.2mmである。なお、円環状の接合材15を第2の部品12の凹部13の環状先端面14に接合するとき、第2の部品12の凹部13に円柱状の治具などを収容する。この円柱状の治具の先端面は、第2の部品12の凹部13の環状先端面14より所定量突出しているため円環状の接合材15の位置決めができるので第2の部品12の凹部13の環状先端面14に円環状の接合材15を精度よく接合できる。精度よく接合ができると円環状の接合材15を溶融したときの半田外観不良を抑制できる。接合材を接合する雰囲気は、例えば、大気雰囲気、窒素雰囲気下、真空雰囲気下である。
5 (a) is a plan view in which a joining material is joined to the annular tip surface of the second component, and FIG. 5 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 5 (a). First, the annular joining
図6(a)は第2の部品の凹部に第1の部品を収容した平面図であり、図6(b)は図6(a)のA-A断面図である。本実施例においては、第2の部品12の凹部13の筒内の段差部が第2の部品12の先端部に相当する。第2の部品12の凹部13の底面に第1の部品11が配置されることで、第2の部品12の凹部13の内面と第1の部品11の外周面との間に隙間が形成される。このとき、円環状の接合材15は第1の部品11により位置決めがなされていない。なお、前述したように第2の部品12の凹部13の環状先端面14には円環状の接合材15が接合されている。
6 (a) is a plan view in which the first component is housed in the recess of the second component, and FIG. 6 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 6 (a). In this embodiment, the stepped portion in the cylinder of the
最後に、第2の部品12の凹部13に第1の部品11を収容した接合前品を加熱炉内に投入する。このとき、円環状の接合材15は第2の部品12の凹部13の環状先端面14に接合されているため、加熱炉内へ投入するときの振動が加わっても円環状の接合材15は位置ずれしない。加熱炉内で円環状の接合材15は接合箇所17aから溶融が始まり徐々に円環状の接合材15は溶融されていく。溶融された円環状の接合材15の所定量は、第2の部品12の凹部13の内面と第1の部品11の外周面との間に充填される。残りの溶融した円環状の接合材15は第2の部品12の凹部13の環状先端面14に滞留する。この後、溶融した円環状の接合材15を冷却固化することにより、円環状の接合材15は接合材16となり第1の部品11と第2の部品12とが接合され接合体10が得られる。(前述した図1参照)。これが第2接合工程に相当する。加熱炉内で円環状の接合材15は接合箇所17aから溶融が始まる理由は以下の通りである。接合箇所17aは、第2の部品12の凹部13の環状先端面14に円環状の接合材15を接合したときの余熱が残っているため接合されていない箇所よりも溶融しやすいためである。このように、円環状の接合材15は第2の部品12の凹部13の環状先端面14に接合されているため、加熱炉内へ投入するときの振動が加わっても円環状の接合材15は位置ずれしないので半田外観不良を抑制することができる。なお、加熱炉内の雰囲気は、例えば、大気雰囲気、窒素雰囲気下、真空雰囲気下である。
Finally, the pre-joining product in which the
図7は第2の部品の環状先端面に接合材の外周の一部分を接合した平面図である。円環状の接合材15の外周を、レーザなどで一部分を溶融させて第2の部品12の凹部13の環状先端面14の外周に接合し接合箇所17b及び17cを形成する。この第2の部品12の凹部13に第1の部品11を収容した接合前品を加熱炉内に投入すると円環状の接合材15は第2の部品12の凹部13の環状先端面14に接合された接合箇所17b及び17c、すなわち円環状の接合材15の外周から溶融が始まり円環状の接合材15の内周に向かって溶融していく。これにより、溶融した接合材は第2の部品12の凹部13の内面と第1の部品11の外周面との間に充填されやすくなる。
FIG. 7 is a plan view in which a part of the outer periphery of the joining material is joined to the annular tip surface of the second component. A part of the outer circumference of the annular joining
図8は第2の部品の環状先端面に接合材の外周を3箇所接合した平面図である。円環状の接合材15の外周を3箇所レーザなどで溶融させて第2の部品12の凹部13の環状先端面14の外周に接合し接合箇所17d、17e及び17fを形成する。このとき、接合された3箇所を仮想線で結び平面視すると略正三角形となる。略正三角形となるように接合すると、接合箇所17d、17e及び17fをそれぞれ結ぶ仮想線の長さは等しいので、均衡がとれた箇所で接合されている。これにより、第2工程において、熱による円環状の接合材15の収縮による円環状の接合材15の外周部が捲れ上がる不具合を抑制できる。なお、円環状の接合材15の外周6箇所をレーザなどで溶融させて第2の部品12の凹部13の環状先端面14の外周に接合し接合箇所を6箇所形成する。接合された6箇所を仮想線で結び平面視すると略正六角形となり、接合された6箇所をそれぞれ結ぶ仮想線の長さは等しいので前述した効果が得られる。また、円環状の接合材15の外周9箇所をレーザなどで溶融させて第2の部品12の凹部13の環状先端面14の外周に接合し接合箇所を9箇所形成する。接合された9箇所を仮想線で結び平面視すると略正九角形となり、接合された9箇所をそれぞれ結ぶ仮想線の長さは等しいので前述した効果が得られる。
FIG. 8 is a plan view in which the outer periphery of the joining material is joined to the annular tip surface of the second component at three points. The outer periphery of the annular joining
円環状の接合材15の外周を第2の部品12の凹部13の環状先端面14の外周に接合した後に、第1の部品11を第2の部品12の凹部13に収容した例を示したが、第1の部品11を第2の部品12に収容した後に円環状の接合材15の外周を第2の部品12の凹部13の環状先端面14の外周に接合しても構わない。また、本実施例では第2の部品12の先端面の形状は環状先端面14のため、円環状の接合材15を用いた例を示したが、この例に限定されず、第2の部品12の先端面の形状に応じて接合材の形状を適宜選択すればよい。
An example is shown in which the outer periphery of the annular joining
10 接合体
11 第1の部品
12 第2の部品
13 凹部
14 環状先端面
15 円環状の接合材(溶融した円環状の接合材)
16 接合材
17a、17b、17c、17d、17e、17f 接合箇所
10 Joined
16 Joint material 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f Joint location
Claims (6)
前記第2の部品の先端面に前記接合材の少なくとも一部分を接合する第1接合工程と、
前記第2の部品の先端部に前記第1の部品を配置する工程と、
前記接合材を介して前記第1の部品と前記第2の部品とを接合する第2接合工程と、を備えることを特徴とする接合体の製造方法。 It is a method of manufacturing a joined body in which a first part and a second part are joined by a joining material.
The first joining step of joining at least a part of the joining material to the tip surface of the second part,
The step of arranging the first component at the tip of the second component, and
A method for manufacturing a joined body, comprising: a second joining step of joining the first part and the second part via the joining material.
前記接合材の外周の一部分が前記先端面に接合されることを特徴とする請求項1または2に記載の接合体の製造方法。 In the first joining step,
The method for manufacturing a bonded body according to claim 1 or 2, wherein a part of the outer periphery of the bonded material is bonded to the tip surface.
前記凹部の環状先端面に前記接合材を接合し、
前記第2接合工程において、
前記接合材を溶融させて前記凹部の内面と前記第1の部品の外周面との間に充填することで前記第1の部品と前記第2の部品とを接合することを特徴とする請求項4に記載の接合体の製造方法。 In the first joining step,
The joining material is joined to the annular tip surface of the recess,
In the second joining step,
The claim is characterized in that the first part and the second part are joined by melting the joining material and filling the space between the inner surface of the recess and the outer peripheral surface of the first part. 4. The method for manufacturing a bonded body according to 4.
前記接合材は複数箇所で接合されることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
In the first joining step,
The method for manufacturing a bonded body according to any one of claims 1 to 5, wherein the bonded material is bonded at a plurality of locations.
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