JP5477688B2 - 溶融金属の充填具及び接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、間隙を介して配置された一対の板材の外縁間隙に低融点の溶融金属を導入して封止する充填具及びこの充填具を備えた接合装置に係わる。

画像表示装置や複層ガラス（いわゆるペアガラス）には、図８に示すように、対向した板ガラスｗ１、ｗ２で形成される間隙部ｋの外周（以下、外縁間隙と称する）が低融点金属からなる溶着層ｎで封止されたパネル構造をとるものがあるが、画像表示装置の薄型化等から間隙部ｋは小さくなる傾向にある。前記パネルの製造方法として、一対の板ガラスＷを間隙部ｋを介して対面配置し、外縁間隙に溶融した低融点金属を充填して固化させることで両板ガラスｗ１、ｗ２を直接接合し、間隙部ｋを気密に封止する方法があり、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１には、一対のガラス板間にスペーサ−を配設して間隙部を形成し、溶融した単一の金属材料を前記ガラス板の周縁部に充填して前記両ガラス板と前記金属材料とを直接接合し、前記間隙部を気密に封止するガラスパネルの製造方法における両ガラス間の間隙部に溶融した金属材料を供給する方法において、溶融した金属材料を前記間隙部に導くガイドが設置され、間隙部に少なくとも一部分が挿入されている点に特徴を有しているとし、前記ガイドの形状が板状あるいは棒状とした技術が開示されている。そして、このガイドが設置されていることにより、特に狭い間隙部の場合に困難な金属材料の間隙部への導入が促進され、容易になり、導入速度が大きくなるため、金属材料とガラス基板との直接接合が形成し易くなるとされている。また、前記ガイドであれば、板状部分の板厚あるいは棒状部分の直径等を適宜設定することで、一対のガラス板どうしの間隙部が何れの大きさであっても、前記ガイドを前記間隙部に挿入することができ、溶融金属材料の充填を確実に行うことができると記載されている。

さらに実施例１４には、２枚のガラス板を０．２ｍｍの間隔となるように配置し、ハンダ溶融槽から内径３ｍｍのパイプで溶融ハンダを自重で送り込み、パイプ先端に取付けた厚さ０．１５ｍｍの金属製のガイド板を間隙部に約５ｍｍ挿入し、このハンダ供給装置をガラス板の周縁部に沿って移動させることで間隙部にハンダを充填したことが記載され、間隙部の封止幅は端縁から約５ｍｍの範囲であり、リーク試験・熱貫流率の測定・鉛溶出試験・酸素含有率の測定結果は問題なかったことが記載されている。

WO００／５８２３４号公報（１３頁・２１行〜１４頁・８行、２９頁・１０行〜３０頁・１５行）

一般的に、特許文献１におけるように、ガイド板を用いて間隙部に溶融金属材料（溶融ハンダ）を充填する場合、溶融ハンダはガイド板とガラス板との隙間（以降、ギャップと称する）を通じて間隙部に充填されるが、ギャップが小さいと、ギャップを流れる溶融ハンダには流体抵抗が大きく影響して先方に達しにくくなり、さらにガイド板は溶融ハンダ供給方向に直交する方向に移動するので、ガイド板上の溶融ハンダ量は先端側ほど少なくなり、一定の封止幅を安定して形成することが難しくなる。

前記実施例１４によれば、ガラス板の０．２ｍｍの間隔に厚さ０．１５ｍｍの金属製のガイド板を挿入した時、すなわちギャップが０．０２５ｍｍの時、約５ｍｍの封止幅で溶融ハンダが充填され、リーク試験等については問題なかったとされているが、接合強度に関しては何ら記載されていない。一対のガラス板の接合強度は溶融ハンダとガラス板との接合強度でほぼ規定され、本発明者は、実験を通してこの接合強度は溶融ハンダをガラス面に塗り込むことで高めることができ、そのためには、充填時の溶融ハンダがガイド板に追従して一緒に移動するようにギャップを狭くするとよい、という知見を得ている。しかし、接合強度をより高くするため、ギャップを前記０．０２５ｍｍ程度よりも一層狭小に、例えば０．０１〜０．００５ｍｍ程度にまで小さくすると、ガイド板の先端側に達する溶融ハンダ量は一段と少なくなり、封止幅は狭くなるとともに安定しないという問題が顕著になる。さらに、ガラス板と接触しているハンダ面内に、線状或いは点状にハンダの存しない部分（かすれ）が生じて接合強度が逆に低下したり不安定となりやすいという問題も生じる。

従って、本発明は溶融金属を一対の板材の外縁間隙部に充填して溶着層を形成するに際し、安定した封止幅を形成することができるとともに、接合強度を安定して高めることができる充填具、及びこの充填具を用いた接合装置を提供することを目的としている。

本発明の溶融金属の充填具は、溶融金属の流路を有する供給筒と、流路を流れた溶融金属
が排出される排出口を横切って供給筒に取り付けられた誘導板とを備え、前記誘導板の突
出部分を、上下に配置された一対の板材の外縁間隙に相対的に挿入するとともに外縁に沿
って移動することで、排出口から排出された溶融金属を前記外縁間隙に導入する充填具で
あって、前記誘導板は、誘導板が移動するとした時に、移動方向に向いた前側部から突出
方向に向いた先端部にかけて切欠き部が形成され、該切欠き部は移動時に排出口から排出
され誘導板の主面に沿って流れる溶融金属の一部と交差するとともに、交差して切欠き部
の側面に入り込んだ溶融金属が誘導板の突出方向先端部方向に流出するように形成されて
いることを特徴としている。
前記構造としたことで、溶融ハンダの一部を誘導板の主面上から切欠き部の側面へと入
り込ませ、該側面に沿って誘導板の先端方向に流すことがことができ、前記側面に沿って
流れる溶融ハンダは、誘導板の先端部に達して先端部に沿って流れるので先端部のエッジ
で位置規制され、誘導板の長さで規定された所定幅の溶着層を安定して得ることができる
。また、前記側面に沿って流れる溶融ハンダのうち一部は途中で板状体の主面上に戻るの
で、誘導板主面の先端部側の溶融ハンダ量が増えてコテ作用が補強されるとともに、板材
と溶融ハンダの接触面にはかすれが発生しなくなるので、溶着層の接合強度を安定して高
くすることができる。

また、前記本発明において、前記切欠き部は、移動方向に対して後方に向いた傾斜面を有
することが好ましい。
また、前記切欠き部は、移動方向に対して後方に向いた傾斜面と、該傾斜面と滑らかに連
結された移動方向に略平行な面とを有するようにしてもよい。
また、前記切欠き部は、移動方向に対して後方に向いた傾斜面と、該傾斜面と滑らかに連
結された移動方向に略直交する面とを有するようにしてもよい。
また、前記切欠き部を形成する面は、直線状又は曲線状或いはこの組み合わせで形成され
てもよい。
また、前記誘導板の主面には、排出口近傍の流路の略軸心方向に沿った溝状の導入路が形
成されていることが好ましい。
また、前記誘導板は、溶融金属の誘導性を高めるため、少なくとも溶融金属接触面に溶融
金属との濡れ性を向上させる表面処理が施されていることが好ましい。
また、前記誘導板は、外縁間隙寸法より小さな板厚の板状体と、板状体の表面及び裏面か
ら突出し挿入深さ方向の一部分で外縁間隙の両ガラス面と摺動可能とされた突起体とを備
えることが望ましい。

本発明の接合装置は、前記に記載したいずれかの充填具を有し、一対の板材の外縁間隙に溶融金属を導入して板材を接合する接合装置であって、制御された所定流量の溶融金属を前記供給筒に供給する制御流量供給手段を備えたことを特徴としている。
これにより、基本的に外縁間隙を充填するに必要とされる量と誘導板の相対移動速度に基づく所定の流量を充填具に供給するとともに、前記充填具の作用効果を発揮させることで、溶融金属を無用に多量に漏らすことなく、高い幅精度でガラス面に塗り込むことができ、接合強度も安定した溶着層を形成することができる。
また、前記本発明において、前記充填具は超音波発振手段と連接されて振動可能とされていることが好ましい。
また、前記本発明において、前記充填具がフローティング機構で支持されていることが好ましい。

本発明によれば、溶融金属を一対の板材の間隙部に充填するに際し、外縁間隙の奥まで十分な量の溶融金属を送り込むことができ、安定した封止幅を形成することができるとともに、安定した接合強度を得ることができる。

本発明の接合装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の充填具の構造例を示す断面図である。 本発明に関わる誘導板の構造例を示す斜視図である。 誘導板による溶融ハンダ充填状態を示す縦断面図である。 誘導板による溶融ハンダ導入状態を示す横断面図である。 板状体の他の形態を示す図である。 誘導板のガイド部の他の形態を示す図である。 一対のガラス板が溶着層で接合された形態を示す図である。

以下、本願発明の充填具及びこれを備えた接合装置を、図８に示したように、平面寸法が同一のガラス基板ｗ１、ｗ２を所定寸法のスペーサｐを介して上下に対向させ、外周端部が一致するように位置合わせした一対のガラス基板ｗを対象にして、その外縁間隙に溶融した低融点金属（以下、溶融ハンダと総称する）を充填して溶着層ｎを形成する場合を例に説明する。

（接合装置）
まず、接合装置について説明する。
図１は本発明における接合装置の主要部の一例を示す部分断面図、図２は本発明の充填具１の一例を示す断面図である。本接合装置は、充填具１と、充填具１を取り付けるホルダー２と、ホルダー２を主として上下にフローティングさせるフローティング機構３と、フローティング機構３を支持するケーシング６とを備えている。フローティング機構３は、適度な柔軟性を有したゴムやバネを上下に配設した構造で実現することができ、ガラス基板ｗ１、ｗ２或いは充填具１に無理な力を作用させずに充填具１の姿勢を保つことができる。また、好ましくは、ホルダー２に超音波振動体４を取り付け、これを軸部材５を介して充填具１と接合して充填具１の長手方向に超音波振動を印加するようにするとよい。

充填具１は、詳細は後述するが、側面上の一面１５と端面側の他面１６とに開口した溶融ハンダＭ１が流通する円形断面の流路１３を内部に有する供給筒１０と、前記供給筒の他面１６側に取り付けられた誘導板２０とを備え、前記誘導板２０の供給筒からの突出部を一対のガラス基板Ｗの外縁間隙に挿入し、一面１５の開口（第１開口と称す）１１から供給され他面１６側の開口（排出口と称す）１２から排出される溶融ハンダＭ１を誘導板２０を介して外縁間隙に導入するものである。本説明においては、接合装置は制御流量供給手段を備え、第１開口からは、一対のガラス基板Ｗの外縁間隙を充填するに必要な量と誘導板２０の移動速度とから規定される所定流量を基にした制御された流量の溶融ハンダが供給されるとする。

接合装置は、充填具１を、供給筒１０の他面１６が一対のガラス基板Ｗの端面と所定の離間隙間ｓ隔てられた状態、或いは当接した状態で誘導板２０の突出部を一対のガラス基板Ｗの外縁間隙に挿入するとともに、外縁間隙部に沿って所定速度ｖで一周できるように移動させればよいが、接合装置でこの移動動作を全て行なわせる必要はなく、一対のガラス基板Ｗが載置されるテーブル側の動作と分担して相対的に行わせるようにしてもよい。このため、接合装置は移動形態に合わせて種々の構造をとることができるが、移動形態に基づく構造がどのようなものであれ、移動機構は基本的には公知の技術、例えば直線移動であればモータとボールネジ、リニアガイドなどを用いたもの、旋回移動であればモータ或いはシリンダとベアリングなどを用いたものを用いて実現できるので、移動に関する構造については説明を省略する。前記ケーシング６は、上下位置調節治具例えばネジ移動式Ｚ軸テーブル（図示せず）を介して移動機構（図示せず）に取り付けるとよい。これにより、下側ガラス基板ｗ２の厚さ及びスペーサｐの高さに合わせて、充填具１の誘導板２０を予め一対のガラス基板Ｗの外縁間隙に対して高さ調節しておくことができる。なお、本説明における接合装置は、充填具１を水平方向に旋回移動させる構成とし、一対のガラス基板Ｗ側が水平方向に移動するとする。

（充填具）
本充填具１について説明するが、まず誘導板２０について説明する。
図３は本誘導板２０の一例を示す斜視図で、外縁間隙寸法より小さな厚さ（Ｔ２）を有する板状体２２と、板状体２２の上下面から突出し供給筒１０への取付け側左右に配置され外縁間隙寸法とほぼ同一な厚さ（Ｔ１）を有する突起体２１とを備え、排出口１２の上下方向ほぼ中央部を横切るように供給筒１０に挿入して取り付けられている。

誘導板２０は、図４に示すように、板状体２２の供給筒からの突出部を一対のガラス基板Ｗの外縁間隙に相対的に挿入し、溶融ハンダＭ１を板状体主面と相対するガラス面との隙間（前述のギャップに相当し、以降ギャップＧと記すこともある）に導入するとともに、外縁間隙部に沿って相対的に移動させる時、溶融ハンダＭ１を上下のガラス面に摺動させる、いわゆる塗り込むことにより上下のガラス面に強固に接合させながら外縁間隔に充填する機能を有し、図３に示すように、板状体のうち外縁間隙に挿入される先端からＬ２の範囲（Ｌ２で示す）はコテ部２２Ａと称される。また、前記突起体２１は、供給筒１０からＬ１だけ突き出すように形成され、この突き出し部分は外縁間隙に嵌合して上下のガラス面と摺動可能とされ、ガイド部２１Ａと称される。

前述したように、コテ部２２Ａは、排出口１２から供給された溶融ハンダＭ１を上下ギャップＧ（Ｇｕ、Ｇｄ）に導き入れるとともに、上下ガラス基板ｗ１、ｗ２に塗り込んで強固に接合する作用を有するようにされるが、溶融ハンダＭ１がガラス面に良好に塗り込められるためには、溶融ハンダＭ１がコテ部２２Ａに追従して一緒に移動するようギャップＧ（Ｇｕ、Ｇｄ）は狭い方がよい。しかし、ギャップＧを狭く設定すると、導入される溶融ハンダＭ１には流体抵抗の影響が大きく作用し、先端側に到達し難くなるという問題が生じる。本誘導板２０はこの問題を解決するためのもので、コテ部２２Ａは矩形ではなく、移動方向に向いた前側部から突出方向に向いた先端部にかけて切欠かれた形状とされる。図３に一例を示すが、板状体２２の側面は、移動方向Ｆに直交した前面２５と、突出方向先端の移動方向に平行な先端面２６と、前面２５と先端面２６とを面取り状に結ぶ傾斜面２７と、後面２８とを有した形状とされ、傾斜面２７が前記切欠き部とされる。

ここで、図５を基に誘導板を介してギャップＧ内に導入される溶融ハンダの流れについて説明する。図５（ａ）に特許文献１に示されている従来の矩形形状の板状体１２２の場合を、図５（ｂ）に本発明に関わる図３に示した形状の板状体２２の場合を示す。いずれも、上ガラス基板ｗ１を取り除いたとした時の平面図である。なお、前述したように本接合装置においてはガラス基板が移動し誘導板は移動しないとしたが、ここでは誘導板が移動するとして説明する。なお、溶融ハンダＭ１は外縁間隙に充填するのに必要な量と誘導板の移動速度を基にした所定流量が供給されるとする。

図５（ａ）において、供給筒１０から供給された溶融ハンダＭ１は、上下のギャップＧ内を板状体１２２の先端面１２６に向かって流れていくが、流体抵抗により先端側に行くに従って流速は低下していく。また、板状体１２２は矢印方向Ｆに移動しているので、溶融ハンダＭ１はガラス面に引かれてギャップ内を先端方向に行くに従い移動方向後方にずれるように流れていく。溶融ハンダＭ１がギャップ内を流れる時の流線は、溶融ハンダの供給流量、ギャップ入り口での流速、ガラス板及び板状体との摩擦係数や濡れ性、移動速度ｖなどの条件によって異なり、溶着層ｎの幅（前記でいう封止幅）を広くするために板状体１２２の長さを長くした場合には、溶融ハンダの供給流量を相当増やさない限り、流線の外周線ｒを板状体１２２の先端面１２６まで達するようにすることは難しい。図５（ａ）は流線の外周線ｒが板状体１２２の先端面１２６まで達しない時の状態を示したものである。

溶着層ｎの幅は、上下のギャップＧを流れた溶融ハンダが板状体１２２の後面１２８で合流して外縁間隙に充填されたときの充填幅であるが、これは後面１２８における前記流線外周線ｒの位置でほぼ規定される。図５（ａ）に示すように流線外周線ｒが板状体１２２の先端面１２６の手前にある場合には、流線外周線ｒは機械的に何も規制されていない不安定な位置にあるといえ、前記条件がばらついた時には変動し易く、また、上ギャップＧｕ側と下ギャップＧｄ側とでは異なった位置に流線外周線ｒが形成される可能性もあり、形成される溶着層ｎの幅はばらつき易くなる。また、板状体１２２の先端部側では、ガラス基板端面に近い基端部側よりも板状体１２２と一緒に移動する溶融ハンダ量が少ないので、コテ作用によるガラス板への接合強度が弱くなりやすい。また、前述したかすれが発生しやすく、接合強度が低下したり、気密性が低下しやすくなる。溶融ハンダＭ１の供給流量を、前記所定流量にかかわりなく、流線外周線ｒが板状体１２２の先端面１２６に達するように増やせば、溶融ハンダＭ１は先端面１２６のエッジで位置規制されて溶着層ｎの幅は安定するが、離間隙間ｓからの漏れ量が増えるという問題が生じる。

本板状体２２は、溶融ハンダＭ１の供給流量を、外縁間隙に充填するのに必要な量を基にした所定量とした時でも、流線外周線ｒが先端面２６に達するようにしたもので、図５（ｂ）に示すように、前記流線外周線ｒと交差するように形成された傾斜面２７を有する点に特徴を有している。これにより、移動方向前側の溶融ハンダＭ１の一部は、板状体２２の主面上から傾斜面２７へと入り込んで、傾斜面２７に沿って先端面２６側に流れることになる。この傾斜面２７に沿って流れる溶融ハンダＭ１は、板状体２２の先端面２６に達して先端面２６に沿って流れるものだけでなく、途中で板状体２２の主面上に戻るものも生じる。これにより、溶融ハンダＭ１の到達位置は先端面２６のエッジで規制され溶着層ｎの幅が安定するとともに、主面の先端面側の溶融ハンダ量が増えてコテ作用が補強され接合強度が高くなる。また、かすれはほとんど発生せず、接合強度は安定し、気密性も低下することはない。

以上、本発明の板状体２２を図３をもとに説明したが、本発明の板状体２２における切欠き部は、板状体の主面上に排出された溶融ハンダの流線外周線ｒを横切るとともに、側面に入り込んだ溶融ハンダが滑らかに先端面側に流れるように、移動方向後方に傾斜した面を有するように形成されたもので、そのような作用を呈する面であれば、図３に示すように１つの傾斜面２７の場合以外にも、図６（ａ）に示すように移動方向後方に傾斜した２つ或いは３つ以上の面２７ａ、２７ｂ、…を滑らかに連ねた面であってもよい。また、必ずしも移動方向後方に傾斜した面だけで形成されるに限らず、図６（ｂ）に示すように移動方向に略平行な面２９ａと傾斜面２７とが滑らかに連結された面や、図６（ｃ）に示すように傾斜面２７と移動方向に略直交する面２９ｂとが滑らかに連結されたような面とすることもできる。また、切欠き部を形成する面を、図３、５、６では２７（２７ａ、２７ｂ）、２９ａ、２９ｂとして直線状で示したが、曲線状であっても、直線と曲線を組み合わせた形状であってもよい。切欠き部を形成する面の傾斜角度や形状は、前記溶融ハンダの供給量、ギャップ入り口での流速、ガラス板及び誘導板との摩擦係数、移動速度ｖなどの条件を基に適宜決定すればよい。また、後面２８は、前面２５と平行に形成されるのに限らず、図６（ｄ）に示すように傾斜面２７とほぼ平行になるように形成してもよい。この場合のコテ部は、先端面側の溶融ハンダを、基端部側の溶融ハンダとほぼ同じ距離だけガラス板に塗り込むことができ、溶着層ｎの幅方向に同等のコテ作用を働かすことができる。また、誘導板の先端部は必ずしも先端面２６のように所定の長さを有する部位でなくてもよく、頂点状部位としてもよい。

また、本誘導板２０は、外縁間隙に挿入するに際し、ガイド部２１Ａを外縁間隙のガラス端部に嵌合することによって、外縁間隙におけるコテ部２２Ａの上下方向位置を規定することができる。すなわち、上下のギャップＧを一定に維持することができる。ガイド部２１Ａの少なくともガラス面と摺動する接触部には、ガラス板との滑り性をよくするための表面処理、例えばＮｉ撥水メッキを施すことが好ましい。ガイド部２１Ａとコテ部２２Ａとの段差は上面側と下面側で同一とすることが望ましいが、異なるようにしてもよい。異なるようにする場合は、上面側の段差の方が下面側の段差より大きくなるようにする方がよい。これは、溶融ハンダＭ１は重力で上側ギャップＧｕ側から下側ギャップＧｄ側へは流入し易いためである。また、ガイド部２１Ａは板状体２２と一体加工で形成してもよいが、接着や積層プロセスなどで形成するとよい。これにより、板状体２２に用いられる例えば金属、ガラス、セラミックスなどと必ずしも同一材質としなくてもよく、摺動性、耐磨耗性など要求される機能に合わせて適宜な材質を用いることができる。

また、図３（ａ）に示すように、誘導板２０の上下面には、左右の突起体２１を側壁とした形態の導入路２３が形成されるので、流路１３からの溶融ハンダＭ１がコテ部２２Ａにスムースに流入される。導入路２３の幅、深さは溶融ハンダＭ１の流通性に合わせて適宜決めればよいが、大きい方が流通性が良好となって好ましく、図３（ｂ）に示すように、板状体２２の上面或いは上下面に傾斜面２７に達するような溝を形成してもよい。また、ガイド部２１Ａには、外縁間隙に嵌入し易くするために、嵌入方向の側面又はコテ部との段差面のエッジには面取りｃを施すことが好ましい。ここで言う面取りは、角部を直線状或いは曲線状に丸めた部位のことで、切削加工、砥粒加工、エッチング等で形成することができる。

次に、供給筒１０について、図２を参照しながら説明する。
前述したように、供給筒１０は、溶融ハンダＭ１が第１開口１１から供給され、排出口１２から排出されるが、第１開口１１から供給される溶融ハンダは、一対のガラス基板Ｗの外縁間隙へ充填するに必要な容量と誘導板２０の移動速度ｖで算出される所定流量を基にした制御された流量とされる。以下、制御流量を供給する手段として糸ハンダ供給装置（図示せず）を用い、糸ハンダＭを供給筒１０に所定速度で送りながら第１開口１１入り口で溶融していく形態を例に説明するが、その他にも、例えば、第１開口１１に連なる密閉容器に溶融ハンダを収納し、第１開口１１に所定流量を吐出するように容器内の圧力を制御したり、ピストンを装着し所定速度で移動して吐出するようにした構成をとることもできる。なお、特許文献１に図示されている自重押し出し方式の供給手段を用いてもよいが、制御された流量を供給するという点で難しさがある。

上記したように、本供給筒１０は供給された糸ハンダＭを溶融して内部の流路１３に流入させる構造とされ、図２に示すように、第１開口１１が形成された一面１５が糸ハンダを溶融する溶融面１５とされ、排出口１２が形成された他面１６が溶融ハンダの排出面１６とされ、この間に糸ハンダ溶融用のヒータ１４が装着されている。すなわち、糸ハンダＭを溶融面１５に押し付けて溶融し、溶融したハンダＭ１を流路１３を通して排出口１２から排出する形態である。糸ハンダ供給装置（図示せず）は、ボビンに巻かれた糸ハンダＭを、その下端面が第１開口１１を閉塞する姿勢で溶融面１５に当接するよう案内しつつ制御された速度で送り出されるようにされている。これにより制御された流量の溶融ハンダＭ１が生成され、流路１３を通って排出口１２から連続的に排出される。

第１開口１１が開口する溶融面１５は、供給筒１０の側面を例えばザグリ加工して形成した凹状部の底面であり、さらに溶融面１５を取り囲むように供給筒１０の周廻りに周壁１７を形成するとよい。また、第１開口１１はその直径ΦＢが溶融面１５と当接する糸ハンダＭの端面の直径ΦＡ未満とされ、流路１３は少なくとも溶融面１５近傍では直径ΦＢの管状に形成される。また、流路１３は排出面１６から少なくとも所定範囲は排出面１６と略直交するように形成されており、供給筒１０を、排出面１６が一対のガラス基板Ｗの外周端面に対向するように位置決めすると、前記排出面１６近傍の流路は外縁間隙に対して平行になり、誘導板２０は外縁間隙に良好に挿入される。

溶融面１５を前記構造で形成したことにより、糸ハンダＭの外周面に酸化物Ｅが生成していても、酸化物Ｅの流路１３への流入は第１開口１１の外周縁部、すなわち溶融面１５により阻止され、酸化物Ｅがほとんど混入しない清浄な溶融ハンダＭ１のみが流路１３へ流入する。流路１３への流入が阻止された酸化物Ｅは、凹状の溶融面１５に貯留されるが、吸引したり或いは周壁１７の一部を切り欠いてここから流出させたりする適宜手段を用いて回収すればよい。なお、大気中で保管された糸ハンダＭの表面に生成している酸化物Ｅの層の厚さは通常数十μｍ程度であるので、糸ハンダＭと第１開口１１の直径の差、すなわちΦＡ−ΦＢは１ｍｍ前後としておけば十分であり、直径が（ΦＢ＋１）ｍｍ以上の糸ハンダを使用することができる。

次に、本充填具１による溶融ハンダの充填処理について説明する。
溶融ハンダ充填処理に際し、充填具１は、供給筒１０内の溶融ハンダＭ１の供給が定常状態にある時に、一対のガラス基板Ｗの外縁間隙部に沿って相対的に移動される。前記定常状態とは、溶融ハンダＭ１が排出口１２から誘導板２０に排出され外縁間隙に導入可能となった時であるが、通常図４に示すように、排出口１２にほぼ満たされた状態の時とされ、供給開始から定常状態に達するまでの時間はできるだけ短い方がよい。このため、溶融ハンダＭ１は供給開始時には流路１３に溶融ハンダＭ１が迅速に満たされるような流量になるように、次いで充填具１の移動速度ｖ等を基にした外縁間隙を充填するための所定流量になるように流量制御されるとよく、糸ハンダＭの繰り出し速度を制御することで実現できる。このためには、供給筒１０の大きさ、熱伝導率や流路１３の直径、長さなどによる遅れを考慮したプログラム制御とするとよいが、繰り出し開始から終了まで定速度で送り出すようにした簡便な制御とすることもできる。この場合の速度は、充填具１の移動速度等を基に算出される必要流量より数〜十数パーセント程度多めの所定流量となるような速度とするとよい。このように、定常状態においては排出口１２からは制御された流量の溶融ハンダＭ１が排出されるので、離間隙間ｓがあったにしても、ここからの漏れ量はわずかである。

前述したように、本願発明の充填具１を用いると、供給された清浄な溶融ハンダＭ１は、流路１３、ガラス基板との離間隙間ｓ及びギャップＧでわずかに外部雰囲気と触れるだけで一対のガラス基板Ｗの外縁間隙に充填される。従って、供給された清浄な溶融ハンダＭ１は、大気雰囲気であっても酸化が抑制された状態でガラス面と接触するので、本願発明の接合装置は、少量の適切な量の酸素を介するとガラス面と優れた接合性を有するＳｎＡｇＡｌ系合金ハンダを使用するのに好適である。なお、充填性をより良好とするためには、誘導板２０の表面、少なくとも溶融ハンダが接触する面には溶融ハンダＭ１との濡れ性を高める処理、例えばＡｇ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなどを被覆するとよいが、溶融ハンダＭ１から喰われ難いように溶出防止処理としての窒化処理を施した上に前記被覆処理をすることが好ましい。なお、これらの処理は流路１３の表面に対しても行うことが好ましい。

次に、前記本形態の接合装置による外縁間隙への溶融ハンダの導入・充填とガラス基板接合のための一連の動作を説明する。
発熱体が内蔵されたテーブルに、所定寸法のスペーサｐを介して上下にセットされた一対のガラス基板Ｗが位置決めされ、この一対のガラス基板Ｗは溶融ハンダの溶融温度程度に加熱される。テーブルはＸＹ水平２軸移動機構に載置されてＸＹ方向に走行可能であり、一対のガラス基板Ｗは供給筒１０に対して、外縁間隙のうち一辺端部の所定位置に誘導板２０が挿入され、かつガラス基板端面と排出面１６とが所定の離間隙間ｓ隔たるように移動される。この時、コテ部２２Ａが外縁間隙の上下中心近傍にくるように高さ調節されているが、厳密に外縁間隙の中央に配設させるのは難しく、調節が良好に行われていないと、コテ部２２Ａは外縁間隙に挿入されるにしても、ガイド部２１Ａは上下いずれかのガラス基板の端面に当たってしまう可能性がある。しかし、充填具１は上下方向にフローティングされており、またガイド部２１Ａには面取りｃが施されているので、ガイド部２１Ａは容易に外縁間隙に嵌入される。これにより、コテ部２２Ａは外縁間隙の上下方向ほぼ中央に位置決めされ、コテ部２２Ａとガラス基板ｗ１、ｗ２とのギャップＧは上下ともほぼ同じとなる。

溶融ハンダＭ１は制御された所定流量が流路１３に供給されるので、短時間で定常状態に達し、一対のガラス基板Ｗを直ぐに一方向（Ｘ方向）に所定速度で移動させることができる。この間、溶融ハンダＭ１は上下のギャップＧ（Ｇｕ，Ｇｄ）に導入され、上下のガラス面に接合しつつ外縁間隙に充填されていくが、ガイド部２１は、外縁間隙に嵌入しかつフローティング状態にあるので、下ガラスｗ２の厚さバラツキやＸ方向移動テーブルの上下方向うねりなどガラス基板ｗの移動に際して生じる外縁間隙の上下位置変動に対しても追従し、ギャップＧは上下ともほぼ同じ寸法が維持される。これにより、溶融ハンダＭ１はコテ部２２の上下面に沿ってほぼ同量導入されるので、コテ部２２の移動に伴って移動する溶融ハンダＭ１の流動状態は上下のギャップＧでほぼ同一となり、溶融ハンダは上ガラスｗ１面に対しても下ガラスｗ２面に対しても同じように塗り込められる。

また、充填中に誘導板２０の長手方向に超音波振動を印加すると、溶融ハンダＭ１と誘導板２０、および溶融ハンダＭ１とガラス基板ｗ１、ｗ２との濡れ性が良くなって狭いギャップＧであっても導入性が高まる。また、この振動は溶融ハンダＭ１を介してガラス基板ｗ１、ｗ２の表面にも作用し、溶融ハンダＭ１やガラスｗ１、ｗ２の表面に存在する気泡や酸化膜等の異物を除去するので、ガラス基板ｗ１、ｗ２に対する溶融ハンダＭ１の接合性を高めることができ、一対のガラス基板Ｗの接合強度向上のために有効である。

前述したようにして一辺の外縁間隙への溶融ハンダＭ１の導入・充填が完了すると、充填具１を装着したケーシング６は９０度水平方向に旋回し、次いで、一対のガラス基板Ｗは直交する他辺方向（Ｙ方向）に移動させられ、前記と同様に、溶融ハンダＭ１はこの辺の外縁間隙に導入・充填される。この動作を順次各辺に対して行うことで、一対のガラス基板Ｗの４辺の外縁間隙全てに溶融ハンダＭ１が導入・充填され、接合、封止される。このガラス基板への導入・充填作業が完了すると、該ガラス基板Ｗを載置したテーブルはＸＹ２軸移動機構から外部へ移し替えられる。なお、外部に搬出されたテーブルから該ガラス基板Ｗは取除かれるが、テーブル上には溶融ハンダは付着していないので、テーブルからハンダを拭き取るための作業は必要ない。

引き続いて、別の一対のガラス基板を載置して加熱準備していた別のテーブルが新たにＸＹ２軸移動機構上に載せられ、新たなガラス基板に対して前述したと同様にして外縁間隙への溶融ハンダの導入・充填作業が行われる。ここで、新たなガラス基板と前回のガラス基板とでは、ガラス基板ｗ２の厚さ精度の違いや載置誤差の違いにより外縁間隙の高さ位置がズレている可能性がある。この場合でも、本願発明の接合装置によれば、前述したように誘導板２０のコテ部２２Ａを外縁間隙の上下方向中心位置に挿入でき、上下ギャップＧを維持した状態で溶融ハンダＭ１を導入・充填できるので、同様に良好な接合強度と気密性を有する一対のガラス基板Ｗを得ることができる。

なお、誘導板２０が外縁間隙に沿って相対的に移動する時、ガイド部２１Ａとガラス面間には毛細管現象で溶融ハンダＭ１が浸透し、これに引かれてガイド部２１Ａが通過したあとの占有エリアには溶融ハンダＭ１がコテ部２２Ａから回り込んで充填される。しかし、ガイド部２１Ａの長さＬ１が長いとこの全長すべての部分に溶融ハンダが充填されないおそれがあるため、ガイド部２１Ａの長さは短い方がよく、必要とされる溶着層ｎ幅の１０〜２０％程度とするのがよい。なお、ガイド部２１Ａの上下面は、図３に示すような平坦な平面に限らず溝入り平面であってもよく、また曲面であってもよく、最高突出部がガラス面と摺動する接触面とされる。

前記説明においては、誘導板２０はギャップを一定に維持するためのガイド部２１Ａを有した構造とし、図３、４に示すように、突起体２１が供給筒１０にＬ０の長さ挿入され、供給筒１０からＬ１出た部分をガイド部２１Ａとする形態で説明したが、図７（ａ）に示すように供給筒１０には突起体２１を挿入せず、供給筒１０から出て直ぐの部分だけに突起体２１を形成してこれをガイド部２１Ａとする形態や、図７（ｂ）に示すように、平板体２２の先端部に突起体２１を形成してガイド部２１Ａとする形態をとることもできる。また、図７（ｃ）に示すように突起体２１を形成せずガイド部２１Ａを有しない平板構造とすることもできる。これは、例えば一辺が数〜十数ｃｍ程度の小サイズのガラス基板に対するように、ガラス基板の厚さバラツキやガラス基板移動機構の案内振れなどが極めて小さく、ギャップが無視できるほどしか変動しない場合などに適用するとよい。なお、この場合には、接合装置としては必ずしもフローティング機構で充填具を支持しなくてもよい。

また、誘導板２０は排出口１２を横切って供給筒に取付けられておればよく、上下方向のほぼ中心部に取付けられるに限定されず、上方向或いは下方向に適宜ずらした位置に取り付けられてもよい。例えば、下方向にずらすと、前記離間隙間ｓからの重力方向に流れる溶融ハンダの漏れ量を少なくすることができ、排出口からの溶融ハンダが誘導板２０の下側からは流れないような位置に取り付けるようすることもできる。この場合、誘導板２０には上面側から下面側へと溶融ハンダが流れるように適宜な貫通穴又は貫通溝を設けるとよい。

以上、間隙部がスペーサを介して形成された例えば画像表示用パネルのための一対のガラス基板を例に説明したが、本願発明は他の建築用、自動車用、車両用、船舶用などの窓ガラス等に用いられるガラスパネルや、保温装置や防音装置などガラスパネル以外の金属板材またはセラミックス板材を用いることができるパネルにおいても、また低融点金属として、前記のＳｎＡｇＡｌ系合金ハンダだけでなく、例えばＳｎ、Ｚｎ、Ｔｉ等を含む種々の組成のハンダや、Ｉｎ合金を用いた場合でも適用でき、同様な作用・効果を奏することができる。

１：充填具、 ２：ホルダー、 ３：フローティング機構、４：超音波発振器、
１０：供給筒、 １１：第１開口、 １２：第２開口（排出口）、 １３：流路、
１５：溶融面、 １６：排出面、 ２０：誘導板、 ２１：突起体、
２１Ａ：ガイド部、 ２２、１２２：板状体、 ２２Ａ：コテ部、 ２３：導入路、
２５：前面、 ２７：傾斜面、 ２６：先端面、 ２８：後面、
Ｗ：一対のガラ基板、 ｗ１：上ガラス基板、 ｗ２：下ガラス基板、 ｋ：間隙部、 Ｍ：糸ハンダ、 Ｍ１：溶融ハンダ、 ｎ：溶着層、 Ｇ：ギャップ

Claims (11)

1. 溶融金属の流路を有する供給筒と、流路を流れた溶融金属が排出される排出口を横切って
   供給筒に取り付けられた誘導板とを備え、前記誘導板の突出部分を、上下に配置された一
   対の板材の外縁間隙に相対的に挿入するとともに外縁に沿って移動することで、排出口か
   ら排出された溶融金属を前記外縁間隙に導入する充填具であって、
   前記誘導板は、誘導板が移動するとした時に、移動方向に向いた前側部から突出方向に
   向いた先端部にかけて切欠き部が形成され、該切欠き部は移動時に排出口から排出され誘
   導板の主面に沿って流れる溶融金属の一部と交差するとともに、交差して切欠き部の側面
   に入り込んだ溶融金属が誘導板の突出方向先端部方向に流出するように形成されているこ
   とを特徴とした溶融金属の充填具。
2. 前記切欠き部は、移動方向に対して後方に向いた傾斜面を有している請求項１に記載の溶
   融金属の充填具。
3. 前記切欠き部は、移動方向に対して後方に向いた傾斜面と、該傾斜面と滑らかに連結され
   た移動方向に略平行な面とを有している請求項１又は２に記載の溶融金属の充填具。
4. 前記切欠き部は、移動方向に対して後方に向いた傾斜面と、該傾斜面と滑らかに連結され
   た移動方向に略直交する面とを有している請求項１又は２に記載の溶融金属の充填具。
5. 前記切欠き部を形成する面は、直線状又は曲線状或いはこの組み合わせで形成されている
   請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融金属の充填具。
6. 前記誘導板の主面には、排出口近傍の流路の軸心方向に沿った溝状の導入路が形成されて
   いる請求項１乃至５のいずれかに記載の溶融金属の充填具。
7. 前記誘導板は、少なくとも溶融金属接触面に溶融金属との濡れ性を向上させる表面処理が
   施されている請求項１乃至６のいずれかに記載の溶融金属の充填具。
8. 前記誘導板は、外縁間隙寸法より小さな板厚の板状体と、板状体の表面及び裏面から突出
   し挿入深さ方向の一部分で外縁間隙の両ガラス面と摺動可能とされた突起体とを備えた請
   求項１乃至７のいずれかに記載の溶融金属の充填具。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の前記充填具を有し、一対の板材の外縁間隙に溶融金属
   を導入して板材を接合する接合装置であって、制御された所定流量の溶融金属を前記供給
   筒に供給する制御流量供給手段を備えたことを特徴とした接合装置。
10. 前記充填具は超音波発振手段と連接されて振動可能とされている請求項９に記載の接合装
    置。
11. 前記充填具がフローティング機構で支持されている請求項９又１０に記載の接合装置。
    

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