JP2023002107A - 接合装置及び接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱硬化性接着剤からの脱気を促進し、短い加熱時間で接合部の機械的強度を確保できる接合装置及び接合方法を提供する。【解決手段】複数の被接合部材１０１，１０２の積層方向一方側に配置された第１電極１１と、積層方向一方側に配置された第２電極１２と、積層方向他方側に配置され、被接合部材１０２の表面に当接する受け部材３０と、を備え、受け部材は、第１電極および第２電極間に通電された際に、当接する被接合部材１０２に対して、面方向に温度分布を生じさせるように構成された温度分布形成部３０ａを有し、第１電極および第２電極を接合対象物の近傍に加圧当接させた状態で、複数の被接合部材の積層方向一方側から両電極間に通電し、複数の被接合部材の積層方向一方側から他方側、かつ、第１電極および第２電極の当接部分に対応する熱硬化性接着剤１０３の電極対応部から端部へ向かって、熱硬化性接着剤を順次熱硬化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、接合装置及び接合方法に関する。

自動車のボディ製造工程等において、熱硬化性接着剤を用いて互いに重ね合わせられた被接合部材を接合する場合、塗装乾燥工程における塗装乾燥炉を用いたワークの加熱乾燥時に、併せて熱硬化性接着剤を硬化させることが行われている。

しかしながら、熱硬化性接着剤の硬化に塗装乾燥炉を用いると、工程間搬送時のワーク変形等により熱硬化性接着剤の塗布状態が変化するため、接合品質を保証することが困難であるという問題があり、そのため、塗装乾燥炉を用いた硬化では、強度、剛性、減衰等の接着剤による品質の保証が困難である。

特開２０００－１５１１０２号公報 特開２０２０－０５０８２７号公報

従来、このようなワークの変形を防止するため、ヘムスポットと呼ばれるスポット溶接が行われていたが、部品に求められる外観品質のため、適用できなくなっている。

熱硬化性樹脂を硬化させて部材間を接合する方法としては、例えば、パルスヒーターによって加熱硬化させる方法や、ローラ型の電極によって通電加熱して加熱硬化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。これらの方法を用いれば、被接合部材間の熱硬化性樹脂を、短時間で硬化させて接合することが可能である。

しかしながら、被接合部材間の熱硬化性樹脂を瞬時に硬化させると、樹脂中に発生する反応ガスの脱気が十分に行えず、樹脂が気泡を含んだ状態で硬化してしまうため、接合部において機械的強度を低下させてしまうおそれがある。また、電極による加圧は、被接合部材間を加圧した状態で接着剤を硬化させるため、気泡が残りやすいことが懸念される。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、熱硬化性接着剤からの脱気を促進し、短い加熱時間であっても接合部の機械的強度を確保できる接合装置及び接合方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の技術に係る接合装置は、積層された複数の被接合部材の間に熱硬化性接着剤を塗布した接合対象物を通電加熱することにより、該複数の被接合部材を互いに接合する装置であって、前記複数の被接合部材の積層方向一方側に配置された第１電極と、前記複数の被接合部材の積層方向一方側または他方側に配置された第２電極と、前記複数の被接合部材の積層方向他方側に配置され、該被接合部材の表面に当接する受け部材と、を備え、前記受け部材は、前記第１電極および前記第２電極間に通電された際に、当接する前記被接合部材に対して、該被接合部材の面方向に温度分布を生じさせるように構成された温度分布形成部を有し、前記第１電極および前記第２電極を前記接合対象物の近傍に加圧当接させた状態で、前記複数の被接合部材の積層方向一方側から両電極間に通電し、該複数の被接合部材の積層方向一方側から他方側へ向かって、かつ、前記第１電極および前記第２電極の当接部分に対応する前記熱硬化性接着剤の電極対応部から端部へ向かって、該熱硬化性接着剤を順次熱硬化させて、前記接合対象物の接合を行うことを特徴とする。

本技術によれば、受け部材が他方側の被接合部材に温度分布を生じさせることにより、熱硬化性接着剤は被接合部材の面方向において硬化速度が不均一となる。これにより、熱硬化性接着剤が、電極の当接部分に対応する熱硬化性接着剤の電極対応部から端部へ向かって順次熱硬化する。熱硬化性接着剤の硬化速度に分布が生じ、少なくとも熱硬化性接着剤の端部側が内側よりも遅延して硬化するため、熱硬化性接着剤中に硬化速度の遅い部分が生じる。熱硬化性接着剤の加熱によって発生する反応ガスは、この熱硬化性接着剤中の硬化速度の遅い部分を脱気経路として、外部へ排出される。そのため、接合部となる硬化後の熱硬化性接着剤中には気泡が残りにくく、機械的強度を確保することができる。

第２の技術は、第１の技術において、前記温度分布形成部は、前記被接合部材の表面に当接する凹凸面であることを特徴とする。

本技術によれば、凹凸面によって被接合部材に温度分布を生じさせ、熱硬化性接着剤の硬化速度を制御して脱気を促進することで、簡易な構成によって、より好適に本技術を実施することが可能となる。

第３の技術は、第１の技術において、前記被接合部材の表面に当接する略平坦面であり、熱伝導率の異なる複数の材料からなることを特徴とする。

本技術によれば、材料の熱伝導率の違いから被接合部材に温度分布を生じさせ、熱硬化性接着剤の硬化速度を制御することで、被接合部材への当接面を略平坦面として、より好適に本技術を実施することが可能となる。

第４の技術は、第２または第３の技術において、前記第１電極および前記第２電極は、両電極間へ断続的に通電可能に構成されていることを特徴とする。

本技術によれば、他方側の被接合部材に生じる温度分布をより顕著なものとし、熱硬化性接着剤の脱気を促進させることが可能となる。

第５の技術に係る接合方法は、積層された複数の被接合部材の間に熱硬化性接着剤を塗布した接合対象物を通電加熱することにより、該複数の被接合部材を互いに接合する方法であって、前記複数の被接合部材の積層方向一方側に配置された第１電極と、前記複数の被接合部材の積層方向一方側または他方側に配置された第２電極と、前記複数の被接合部材の積層方向他方側に配置され、該被接合部材の表面に当接する受け部材と、を備え、前記受け部材は、前記第１電極および前記第２電極間に通電された際に、当接する前記被接合部材に対して、該被接合部材の面方向に温度分布を生じさせるように構成された温度分布形成部を有し、前記第１電極および前記第２電極を前記接合対象物の近傍に加圧当接させた状態で、前記複数の被接合部材の積層方向一方側から両電極間に通電し、該複数の被接合部材の積層方向一方側から他方側へ向かって、かつ、前記第１電極および前記第２電極の当接部分に対応する前記熱硬化性接着剤の電極対応部から端部へ向かって、該熱硬化性接着剤を順次熱硬化させて、前記接合対象物の接合を行うことを特徴とする。

本技術によれば、受け部材が他方側の被接合部材に温度分布を生じさせることにより、熱硬化性接着剤は被接合部材の面方向において硬化速度が不均一となり、電極の当接部分に対応する熱硬化性接着剤の電極対応部から端部へ向かって、熱硬化性接着剤が順次熱硬化する。熱硬化性接着剤の硬化速度に分布が生じ、少なくとも熱硬化性接着剤の端部が内側よりも遅延して硬化するため、熱硬化性接着剤中の硬化速度の遅い部分が脱気通路となり、熱硬化性接着剤の加熱によって発生する反応ガスが外部へ排出される。そのため、接合部となる硬化後の熱硬化性接着剤中には気泡が残りにくく、機械的強度を確保することができる。

第６の技術は、第５の技術において、前記温度分布形成部は、前記被接合部材の表面に当接する凹凸面であることを特徴とする。

本技術によれば、凹凸面によって被接合部材に温度分布を生じさせ、熱硬化性接着剤の硬化速度を制御して脱気を促進することで、簡易な構成によって、より好適に本技術を実施することが可能となる。

第７の技術は、第５の技術において、前記温度分布形成部は、前記被接合部材の表面に当接する略平坦面であり、熱伝導率の異なる複数の材料からなることを特徴とする。

本技術によれば、熱伝導率の異なる材料の組み合わせから被接合部材に温度分布を生じさせ、熱硬化性接着剤の硬化速度を制御することで、被接合部材への当接面を略平坦面として、より好適に本技術を実施することが可能となる。

第８の技術は、第６または第７の技術において、前記第１電極および前記第２電極間へ断続的に通電することを特徴とする。

本技術によれば、他方側の被接合部材に生じる温度分布をより顕著なものとし、熱硬化性接着剤の脱気を促進させることが可能となる。

第９の技術は、第５から第８の技術のいずれか１つにおいて、前記複数の被接合部材の積層方向の一方側において、前記第１電極と該被接合部材との間に、積層方向一方側に配置された該被接合部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、少なくとも前記熱硬化性接着剤が塗布された範囲と略同じ範囲に広がる被加熱板を介在させた状態で通電加熱を行うことを特徴とする。

本技術によれば、被接合部材の積層方向一方側からの熱をより確実に熱硬化性接着剤の塗布範囲全体へ伝えることが可能となる。

第１０の技術は、第５から第９の技術のいずれか１つにおいて、前記積層された複数の被接合部材は、それぞれ互いに熱伝導率の異なる材料からなり、該複数の被接合部材のうち熱伝導率の高い前記被接合部材を、該複数の被接合部材の積層方向の一方側に配置することを特徴とする。

本技術によれば、汎用性の高い様々な接合対象物に対しても、被接合部材の積層方向一方側からの熱を確実に熱硬化性接着剤へ伝えることが可能となり、本技術が好適に実施可能となる。

第１１の技術は、第１０の技術において、前記複数の被接合部材の積層方向一方側の該被接合部材は、金属製であり、前記複数の被接合部材の積層方向他方側の該被接合部材は、樹脂製であることを特徴とする。

本技術によれば、被接合部材の積層方向一方側からの熱をより確実に熱硬化性接着剤へ伝えることが可能となり、本技術がより好適に実施される。

以上述べたように、本開示によると、受け部材によって他方側の被接合部材に温度分布を生じさせることにより、熱硬化性接着剤は被接合部材の面方向において硬化速度が不均一となる。熱硬化性接着剤中の硬化速度の遅い部分が脱気通路となって、熱硬化性接着剤の加熱によって発生する反応ガスが外部へ排出されるため、硬化後の熱硬化性接着剤中に気泡が残りにくく、通電加熱による短時間の加熱硬化であっても、接合部の機械的強度を確保することができる。

本発明の実施形態１に係る接合装置の構成を示す断面模式図である。 図１の要部拡大図である。 熱硬化性接着剤の温度分布を示す平面模式図である。 各施工条件における加熱時間と温度変化を示すグラフである。 実施例２に係る接合部を示す画像である。 比較例２に係る接合部を示す画像である。 実施例２に係る接合部の温度分布を示す画像とグラフである。 実施例３及び比較例３に係る試験片に対して行った引張り強度試験の説明図である。せん断強度試験を示す説明図である。 実施例３及び比較例３に係る試験片の荷重変位曲線を示すグラフである。 本発明の実施形態２に係る接合装置の構成を示す断面模式図である。 本発明の実施形態３に係る接合装置の構成を示す断面模式図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

＜実施形態１＞
図１に、本発明の実施形態に係る接合装置の構成を示す模式的な断面図を示す。本実施形態に係る接合装置１は、積層された複数の被接合部材１０１，１０２の間に熱硬化性接着剤１０３を塗布した接合対象物１００を通電加熱によって接合することにより、複数の被接合部材１０１，１０２を互いに接合する装置である。

実施形態１において、接合対象物１００は、第１電極１１および第２電極２１と、支持部材５０の間に挟み込まれ、支持部材５０と接合対象物１００との間には受け部材３０が配置されている。接合装置１は、第１電極１１および第２電極２１を、支持部材５０とともに、少なくとも接合対象物１００および受け部材３０を挟み込んだ状態で加圧当接させ、接合対象物１００の積層方向一方側から両電極１１，２１間に通電することで熱硬化性接着剤１０３を熱硬化させて、被接合部材１０１，１０２を互いに接合する。

なお説明の便宜上、図面において、第１電極、第２電極、受け部材および接合対象物を含む要部以外の機械的構造は図示を省略している。接合装置１は、図１に示す以外にも多くの構成要素、例えば、第１電極および第２電極に接続される電源や駆動機構等を備えるが、これらについて図示及びその詳細な説明を省略する。

また、本明細書において便宜的に、要部における方向を以下のとおりとすることがある。すなわち、図１に示すように、被接合部材１０１，１０２が積層された方向（積層方向）を上下方向と呼び、上下方向に垂直な方向であって、被接合部材１０１，１０２の面方向となる方向を左右方向と呼ぶことがある。

＜接合対象物＞
接合対象物１００は、上下に積層された複数の被接合部材１０１，１０２の間に熱硬化性接着剤１０３が塗布されてなる。接合対象物１００の積層方向一方側から両電極間に通電されると、熱硬化性接着剤１０３が熱硬化し、熱硬化性接着剤１０３が塗布された範囲が接合部となって被接合部材１０１，１０２が接合される。

被接合部材１０１，１０２は、被接合箇所が板状の部材であって、材質は限定されないが、例えば、アルミニウム、鋼、鉄及びこれらの合金等の金属製の部材や、カーボン繊維強化複合金属材料製の部材等である。これらの部材は、具体的には例えば、フロントパネル、フロアパネル、リアパネル、サイドシル、トンネルレイン、クロスメンバ、フレーム、アウターパネル等の自動車用の車両部品や、航空機、電車等その他の車両部品、建材、工業製品等において互いに接合され得る部材である。

被接合部材１０１，１０２は、それぞれ互いに熱伝導率の異なる材料からなるものであってもよい。その場合、複数の被接合部材のうち、熱伝導率のより高い被接合部材を、接合対象物１００の上側に配置することが好ましい。例えば、上側が金属製の被接合部材１０１であり、下側が樹脂製の被接合部材１０２である。

熱硬化性接着剤１０３としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を主成分とする一液加熱硬化型接着剤や、炭素繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた繊維強化複合材料等が挙げられる。熱硬化性接着剤１０３の硬化条件は特に限定されるものではなく、熱硬化性接着剤１０３の種類に応じて適宜決定される。

＜電極＞
図１に示すように、実施形態１の第１電極１１および第２電極２１は、いずれも接合対象物１００の上側（積層方向一方側）に配置され、接合対象物１００へ向かって上下移動可能に構成されている。第１電極１１および第２電極２１は、接合対象物１００の上方近傍に加圧当接させた状態で、接合対象物１００の積層方向一方側から両電極１１，２１間に通電可能である。

具体的に、本実施形態において電極は、略円柱状の第１電極１１と、第１電極１１の外周に、第１電極１１から面方向に間隔をあけて形成された第２電極２１とから構成されている。第１電極１１および第２電極２１は、下端部が下方に向かって凸となる曲面に形成されており、例えば、スポット溶接に用いられる一般的な電極を用いることが可能である。ただし、電極の形状はこれに限定されるものではなく、第１電極および第２電極として、例えば分離電極のような電極を用いることも可能である。

＜支持部材＞
第１電極１１および第２電極２１が、いずれも接合対象物１００の上側（積層方向一方側）に配置される実施形態では、支持部材５０が、接合対象物１００の下側（積層方向他方側）に配置される。支持部材５０は、接合対象物１００へ向かって上下移動可能であり、接合対象物１００の下方近傍に当接して、第１電極１１および第２電極２１とともに接合対象物１００を加圧可能に構成されている。支持部材５０の形状は特に限定されるものではないが、本実施形態において支持部材５０は、上端部が略平坦面に形成されている。支持部材５０は、接合装置１に必須の構成要素ではない。例えば、第２電極が接合対象物１００の下側に配置される他の実施形態では、第２電極が接合対象物の下側から加圧可能であるため、支持部材５０を必要としない。

＜被加熱板＞
接合対象物１００の上側において、第１電極１１および第２電極２１と被接合部材１０１との間には、被加熱板４０を配置してもよい。被加熱板４０は、例えば金属製の薄板であり、少なくとも熱硬化性接着剤１０３が塗布された範囲と略同じ範囲に広がるように配置される。被加熱板４０は、複数積層して用いてもよい。

このような被加熱板４０を、第１電極１１および第２電極２１と被接合部材１０１との間に介在させることで、第１電極１１および第２電極２１を、被接合部材１０１の表面に直接当接させることなく両電極１１，２１間に通電加熱させることが可能となるため、接合対象物１００の外観不良を防ぐことができる。また、被加熱板４０を、積層方向一方側の被接合部材１０１の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料からなるものとすれば、通電加熱により発生する抵抗熱をより確実に熱硬化性接着剤１０３の塗布範囲全体へ伝えることが可能となる。

＜受け部材＞
受け部材３０は、接合対象物１００の下側（積層方向他方側）に配置され、下側の被接合部材１０２の表面（下面）に当接する。本実施形態では、受け部材３０は、支持部材５０と接合対象物１００との間に配置されている。受け部材３０は、第１電極１１および第２電極２１間に通電された際に、当接する被接合部材１０２に対して、被接合部材１０２の面方向に温度分布を生じさせるように構成された温度分布形成部３０ａを有する。

図２に示すように、本実施形態において温度分布形成部３０ａは、受け部材３０の上面に形成された凹凸面である。この温度分布形成部３０ａは、被接合部材１０２の下面に当接し、被接合部材１０２の面方向に凹凸による温度分布を生じさせるため、上から下へ伝わる熱Ｈに分布が生じ、熱硬化性接着剤１０３の硬化速度に分布を生じさせることが可能となる。

本実施形態のように、第１電極１１および第２電極２１が、いずれも接合対象物１００の積層方向一方側に配置されている場合は、受け部材３０に絶縁材料を用いることが可能であり、例えば、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維等からなる耐熱性の織布を用いることができる。本実施形態では、アルミナ繊維の織布（ニチアス社製、ルビロン（登録商標））を用いる。このような織布を受け部材３０とすれば、織り目が凹凸面となり、簡易な構成で被接合部材１０２の面方向に温度分布を生じさせることができる。

熱硬化性接着剤１０３の塗布範囲の平面視略中央部を、電極１１，２１の当接部分に対応する電極対応部１０３ａとする。図２および図３に示すように、第１電極１１および第２電極２１を、接合対象物１００の近傍に加圧当接させた状態で、接合対象物１００の上方から両電極１１，２１間に通電すると、上方から下方へ向かって積層方向に、かつ、電極対応部１０３ａから端部１０３ｂへ向かって面方向に熱Ｈが広がり、熱硬化性接着剤１０３は上部から下部、かつ、内部から端部へ順次熱硬化される。その際、熱硬化性接着剤１０３の下部において、面方向に温度分布形成部３０ａによる硬化速度の分布が生じ、硬化の早い部分１０３Ａと硬化の遅い部分１０３Ｂが生じる。熱硬化性接着剤１０３の熱硬化の際に生じる反応ガスＧは、硬化の遅い部分１０３Ｂにおける未硬化の熱硬化性接着剤１０３を脱気通路として外部へ排出されるため、熱硬化性接着剤１０３内に残りにくい。

なお、受け部材３０に織布を用いる場合、受け部材３０が破れて損傷することを防ぐために、受け部材３０と支持部材５０との間に当て板４１を配置してもよい。当て板４１は、例えば、金属製の薄板である。

＜施工条件＞
本実施形態の接合装置は、施工条件によって、脱気の効果をさらに促進することが可能となる。図４に加熱時間と温度変化の関係を示すグラフを示す。図４のグラフの縦軸は接合対象物１００の温度変化を示す。

施工条件１は、従来の施工条件であり、塗装乾燥炉内で加熱した場合の加熱時間と接合対象物１００の温度変化を示している。加熱条件は、例えば、１７０℃，２０ｍｉｎである。徐々に昇温して熱硬化性接着剤１０３の硬化温度へ達するため、熱硬化性接着剤１０３中に反応ガスが残り難いが、ズレや歪みが生じやすい。

施工条件２は、本実施形態の施工条件である。受け部材３０による温度分布の形成に加え、施工条件２のように、第１電極１１および第２電極２１間へ断続的に通電させることにより、施工条件１よりも短時間で施工可能、かつ、熱硬化性接着剤１０３からの脱気を促す効果がより確実に得られる。施工条件２は、熱硬化性接着剤１０３を短時間で熱硬化させるが、断続的な通電により、熱硬化性接着剤１０３の硬化温度へ達する前に接合対象物１００の温度を昇降させるため、被接合部材１０２の温度分布を促すとともに、熱硬化性接着剤１０３からの脱気を促すことができる。施工条件は熱硬化性接着剤１０３や接合対象物１００の種類に応じて適宜決定されるが、本実施形態における施工条件２は、１２００ｍｓｅｃ周期のパルス通電であって、７．５ｋＡ×２００ｍｓｅｃの通電およびクールタイム１０００ｍｓｅｃを４０回繰り返す。

＜検証実験＞
施工条件１と２について、接合対象物１００として自動車のドア部材を用い、施工条件と位置精度に関する検証を行った。比較例１および実施例１の組立工程および塗装乾燥工程における施工条件を表１に示す。

比較例１は、組立工程における熱硬化性接着剤１０３の硬化を行わず、熱硬化性接着剤１０３の硬化を全て塗装乾燥工程にて行うものとし、塗装乾燥炉内において施工条件１の加熱処理を行った。

実施例１は、組立工程において、スポット的に熱硬化性接着剤１０３を硬化させておき、さらに塗装乾燥工程において塗装乾燥炉内で加熱処理して全体を硬化させるものとした。具体的には、組立工程において、熱硬化性接着剤１０３を硬化させる際、本実施形態の接合装置１を用い、第１電極１１および第２電極２１間へ断続的に通電させることにより、施工条件２の加熱処理を行った。その後、塗装乾燥工程において、塗装乾燥炉内で施工条件１の加熱処理をして全体を硬化させた。

塗装乾燥工程の前後において、比較例１および実施例１のドア部材の変形を比較したところ、比較例１では変形が生じていたが、実施例１ではほとんど変形が生じず位置精度が高いことが確認された。

次に、受け部材３０による熱硬化性接着剤１０３中の脱気の効果を検証した。同じ接合対象物１００に対して、受け部材３０としてアルミナ繊維の織布を用いた実施例２と、受け部材として平坦なセラミックスシートを用いた比較例２とを用いた。実施例２および比較例２は、それぞれ本実施形態の接合装置１を用い、第１電極１１および第２電極２１間へ断続的に通電させることにより、施工条件２にて通電加熱した。硬化後の熱硬化性接着剤１０３（接合部）の断面を観察したところ、実施例２では、図５に示す画像のように、気泡はほとんど見られなかったが、比較例２では、図６に示す画像のように、気泡が界面に集積していた。

次に、受け部材３０によって被接合部材１０２の面方向に温度分布が生じることを確認した。図７は、実施例２において、施工条件２の施工直後の接合対象物１００をサーモグラフィによって平面視した画像と、その画像中の枠で囲まれた部分の温度を示す温度分布グラフである。図７に示すように、受け部材３０が配置された範囲において、温度分布グラフが波状となっており、接合部において温度分布が生じていることが確認された。

次に、接合部の機械的強度を確認するため、図８に示す試験片を用意し、実施形態の接合装置１を用い、施工条件２を用いた方法により通電加熱した実施例３と、上記施工条件１を用いて塗装乾燥炉内で加熱した比較例３の、接合部の引張り強度を測定した。具体的には、試験片として、長さ１００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの２枚の被接合部材１０１，１０２を、端部が長さ方向に３０ｍｍ重なり合うように配置し、その重なり部分に熱硬化性接着剤１０３を塗布したものを用いた。この試験片を、施工条件１および施工条件２にてそれぞれ施工を行い、接合させたものについて引張り強度を測定した。試験条件は、試験速度３０ｃｍ／ｍｉｎ、チャック間距離９０ｍｍである。引張強度試験の結果を図９に示す。接合装置１による通電により短時間で加熱を行った実施例３と、塗装乾燥炉内で長時間加熱した比較例３とでは、ほぼ同等の機械的強度を有することが確認された。

＜作用効果＞
本実施形態に係る接合装置および接合方法によれば、受け部材３０が他方側の被接合部材１０２に温度分布を生じさせる。これにより、熱硬化性接着剤１０３は被接合部材１０１，１０２の面方向において硬化速度が不均一となり、電極１１，２１の当接部分に対応する熱硬化性接着剤１０３の電極対応部１０３ａから端部へ向かって、熱硬化性接着剤１０３が順次熱硬化する。硬化速度に分布が生じ、少なくとも熱硬化性接着剤１０３の端部が内側よりも遅延して硬化するため、熱硬化性接着剤１０３中の硬化速度の遅い部分が脱気通路となり、熱硬化性接着剤１０３の加熱によって発生する反応ガスＧが外部へ排出される。そのため、接合部となる硬化後の熱硬化性接着剤１０３中に気泡が残りにくく、機械的強度を確保することができる。このように、通電加熱による短時間の加熱硬化であっても、接合部の機械的強度を確保することが可能である。

＜実施形態２＞
実施形態２に係る接合装置１は、第１電極および第２電極の構成が実施形態１と異なる。すなわち、図１０に示すように、第１電極１２および第２電極２２は、接合対象物１００の上側（積層方向一方側）において、面方向に間隔をあけて隣り合う位置に配置されてもよい。実施形態２のように、例えば接合対象物１００の左側から右側へ通電されても実施形態１と同様の効果が得られる。実施形態２においても、第１電極１２および第２電極２２を接合対象物１００の近傍に加圧当接させた状態で、複数の被接合部材の積層方向一方側から両電極１２，２２間に通電すると、実施形態１と同様に複数の被接合部材の積層方向一方側から他方側へ向かって、かつ、第１電極１２および第２電極２２の当接部分に対応する熱硬化性接着剤１０３の電極対応部から端部へ向かって、熱硬化性接着剤１０３を順次熱硬化させることが可能であり、接合対象物１００の積層方向他方側に配置された受け部材３０によって、熱硬化性接着剤１０３の加熱によって発生する反応ガスが外部へ排出されやすい。

＜実施形態３＞
実施形態３に係る接合装置１は、第２電極の構成が上記実施形態と異なる。すなわち、図１１に示すように、第１電極１３は接合対象物１００の上側（積層方向一方側）に配置され、第２電極２３は、接合対象物１００の下側（積層方向他方側）に配置されてもよい。実施形態３では、第１電極１３および第２電極２３が、接合対象物１００および受け部材３１を積層方向に挟み込んで加圧するため、接合対象物１００の下側に支持部材５０を必要としない。また、このような構成の場合、第１電極１３から第２電極２３へ向かって接合対象物１００の積層方向に通電されるように、受け部材３１に導体を用いる。実施形態３においても、第１電極１３および第２電極２３を接合対象物１００の近傍に加圧当接させた状態で、複数の被接合部材の積層方向一方側から両電極１３，２３間に通電すると、実施形態１と同様に、複数の被接合部材の積層方向一方側から他方側へ向かって、かつ、第１電極１３および第２電極２３の当接部分に対応する熱硬化性接着剤１０３の電極対応部から端部へ向かって、熱硬化性接着剤１０３を順次熱硬化させることが可能である。実施形態３においても、上記実施形態と同様に、接合対象物１００の積層方向他方側に配置された受け部材３１によって、熱硬化性接着剤１０３の加熱によって発生する反応ガスが外部へ排出されやすい。

＜他の実施形態＞
実施形態１において、受け部材３０の温度分布形成部３０ａとして凹凸面を有するアルミナ繊維の織布を用いたが、温度分布形成部の構成はこの限りではない。例えば、温度分布形成部は、被接合部材の表面に当接する略平坦面であり、熱伝導率の異なる複数の材料からなるものであってもよい。また、例えば、受け部材は水冷によって温度分布を生じさせる構成としてもよい。

本開示の接合装置及び接合方法は、熱硬化性接着剤からの脱気を促進し、短い加熱時間であっても機械的強度に優れた接合部とする接合装置及び接合方法として産業上有用である。

１ 接合装置
１１，１２，１３ 第１電極
２１，２２，２３ 第２電極
３０，３１ 受け部材
３０ａ 温度分布形成部
４０ 被加熱板
５０ 支持部材
１００ 接合対象物
１０１ 被接合部材
１０２ 被接合部材
１０３ 熱硬化性接着剤
１０３ａ 電極対応部
１０３ｂ 端部
Ｈ 熱
Ｇ 反応ガス

Claims (11)

1. 積層された複数の被接合部材の間に熱硬化性接着剤を塗布した接合対象物を通電加熱することにより、該複数の被接合部材を互いに接合する装置であって、
   前記複数の被接合部材の積層方向一方側に配置された第１電極と、
   前記複数の被接合部材の積層方向一方側または他方側に配置された第２電極と、
   前記複数の被接合部材の積層方向他方側に配置され、該被接合部材の表面に当接する受け部材と、を備え、
   前記受け部材は、前記第１電極および前記第２電極間に通電された際に、当接する前記被接合部材に対して、該被接合部材の面方向に温度分布を生じさせるように構成された温度分布形成部を有し、
   前記第１電極および前記第２電極を前記接合対象物の近傍に加圧当接させた状態で、前記複数の被接合部材の積層方向一方側から両電極間に通電し、該複数の被接合部材の積層方向一方側から他方側へ向かって、かつ、前記第１電極および前記第２電極の当接部分に対応する前記熱硬化性接着剤の電極対応部から端部へ向かって、該熱硬化性接着剤を順次熱硬化させて、前記接合対象物の接合を行うことを特徴とする接合装置。
2. 請求項１において、
   前記温度分布形成部は、前記被接合部材の表面に当接する凹凸面であることを特徴とする接合装置。
3. 請求項１において、
   前記温度分布形成部は、前記被接合部材の表面に当接する略平坦面であり、熱伝導率の異なる複数の材料からなることを特徴とする接合装置。
4. 請求項２または３において、
   前記第１電極および前記第２電極は、両電極間へ断続的に通電可能に構成されていることを特徴とする接合装置。
5. 積層された複数の被接合部材の間に熱硬化性接着剤を塗布した接合対象物を通電加熱することにより、該複数の被接合部材を互いに接合する方法であって、
   前記複数の被接合部材の積層方向一方側に配置された第１電極と、
   前記複数の被接合部材の積層方向一方側または他方側に配置された第２電極と、
   前記複数の被接合部材の積層方向他方側に配置され、該被接合部材の表面に当接する受け部材と、を備え、
   前記受け部材は、前記第１電極および前記第２電極間に通電された際に、当接する前記被接合部材に対して、該被接合部材の面方向に温度分布を生じさせるように構成された温度分布形成部を有し、
   前記第１電極および前記第２電極を前記接合対象物の近傍に加圧当接させた状態で、前記複数の被接合部材の積層方向一方側から両電極間に通電し、該複数の被接合部材の積層方向一方側から他方側へ向かって、かつ、前記第１電極および前記第２電極の当接部分に対応する前記熱硬化性接着剤の電極対応部から端部へ向かって、該熱硬化性接着剤を順次熱硬化させて、前記接合対象物の接合を行うことを特徴とする接合方法。
6. 請求項５において、
   前記温度分布形成部は、前記被接合部材の表面に当接する凹凸面であることを特徴とする接合方法。
7. 請求項５において、
   前記温度分布形成部は、前記被接合部材の表面に当接する略平坦面であり、熱伝導率の異なる複数の材料からなることを特徴とする接合方法。
8. 請求項６または７において、
   前記第１電極および前記第２電極間へ断続的に通電することを特徴とする接合方法。
9. 請求項５から８のいずれか１項において、
   前記複数の被接合部材の積層方向の一方側において、前記第１電極と該被接合部材との間に、積層方向一方側に配置された該被接合部材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、少なくとも前記熱硬化性接着剤が塗布された範囲と略同じ範囲に広がる被加熱板を介在させた状態で通電加熱を行うことを特徴とする接合方法。
10. 請求項５から９のいずれか１項において、
    前記積層された複数の被接合部材は、それぞれ互いに熱伝導率の異なる材料からなり、該複数の被接合部材のうち熱伝導率の高い前記被接合部材を、該複数の被接合部材の積層方向の一方側に配置することを特徴とする接合方法。
11. 請求項１０において、
    前記複数の被接合部材の積層方向一方側の該被接合部材は、金属製であり、
    前記複数の被接合部材の積層方向他方側の該被接合部材は、樹脂製であることを特徴とする接合方法。

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