JPH06218533A - Method for joining metal plates - Google Patents
Method for joining metal platesInfo
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- JPH06218533A JPH06218533A JP3151065A JP15106591A JPH06218533A JP H06218533 A JPH06218533 A JP H06218533A JP 3151065 A JP3151065 A JP 3151065A JP 15106591 A JP15106591 A JP 15106591A JP H06218533 A JPH06218533 A JP H06218533A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は金属板の接合方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for joining metal plates.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属板のろう付・はんだ付を行う際に
は、通常金属板表面の汚染物や酸化膜を除去する目的
で、フラックスを用いる方法（フラックスろう付・はん
だ付法）がある。また、フラックスを用いないで、ろう
材・はんだ材を加熱溶融する時は、生成する酸化膜を防
止するのに、ろう付・はんだ付を真空中で行う方法（真
空ろう付・はんだ付法）がある。図６（ａ）及び図６
（ｂ）は従来例を示しており、金属板２をヒータ３で加
熱し、ろう材・はんだ材４を金属板２上に載せた状態で
ある。図に示すように、ろう材・はんだ材４と金属板２
とのぬれはよくない。また、ろう付・はんだ付による金
属板の接合とは別に、特に薄い金属板の接合の場合は、
ローラを用いて金属板相互を圧接接合していた。図７は
この圧接接合の従来例を示しており、金属板１１ａと１
１ｂは圧下ローラ１２により圧接接合される。両金属板
１１ａと１１ｂの接合界面に表面汚れ（例えば、酸化
膜）Ｃが残留すると、接合が芳しくない。酸化膜が粉砕
された部分Ｄでは接合は良好である。2. Description of the Related Art When brazing or soldering a metal plate, there is usually a method of using a flux (flux brazing / soldering method) for the purpose of removing contaminants and oxide film on the surface of the metal plate. . In addition, when the brazing filler metal / solder material is heated and melted without using flux, a method of performing brazing / soldering in a vacuum in order to prevent the oxide film generated (vacuum brazing / soldering method) There is. 6 (a) and 6
(B) shows a conventional example, in which the metal plate 2 is heated by the heater 3 and the brazing material / solder material 4 is placed on the metal plate 2. As shown in the figure, brazing material / solder material 4 and metal plate 2
Is not wet well. In addition to joining metal plates by brazing or soldering, especially when joining thin metal plates,
The metal plates were pressure-welded together using a roller. FIG. 7 shows a conventional example of this pressure welding, in which the metal plates 11a and
1b is pressed and joined by the pressing roller 12. If surface stains (for example, an oxide film) C remain on the joint interface between the two metal plates 11a and 11b, the joint is not good. In the part D where the oxide film is crushed, the bonding is good.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たフラックスろう付・はんだ付法、真空ろう付・はんだ
付法及びローラによる圧接接合法には以下に述べるよう
な種々の課題があった。フラックスろう付・はんだ付法
では、フラックスは腐食性を有しているものが多く、
ろう付・はんだ付後に洗浄が必要である。洗浄後、僅
かに残る残留フラックスは、接合部の信頼性の障害とな
る。フラックスは、通常液体のものが多い。従って狭
小な間隙等には、フラックスは、浸透できず、その効果
が発揮できない。However, the above-described flux brazing / soldering method, vacuum brazing / soldering method, and pressure welding method using a roller have various problems as described below. In the flux brazing / soldering method, the flux is often corrosive,
Cleaning is required after brazing and soldering. The residual flux that remains slightly after cleaning hinders the reliability of the joint. Most fluxes are usually liquid. Therefore, the flux cannot penetrate into the narrow gap and the effect cannot be exhibited.
【０００４】真空ろう付・はんだ付法では、装置が大
きくなる。真空状態にするのに時間、費用がかかる。
多量生産に不向きである。また、特に薄い金属板の場
合に用いられるローラ圧接による圧接接合法では、ロ
ーラの圧接によっても粉砕されない酸化物が残留する。
この残留酸化物により１００％の接合が困難である。
母材である金属板に塑性流動が必要なため、脆性材料
や熱に敏感な材料（例えば、アモルファス）には不適当
である。In the vacuum brazing / soldering method, the apparatus becomes large. It takes time and money to make a vacuum state.
Not suitable for mass production. In addition, in the pressure welding method using roller pressure welding, which is used particularly for a thin metal plate, oxides that are not crushed by roller pressure welding remain.
This residual oxide makes 100% bonding difficult.
It is not suitable for brittle materials or heat-sensitive materials (eg, amorphous) because the base metal plate requires plastic flow.
【０００５】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、フラックスを用
いないで、大気中でろう付・はんだ付を行う金属板の接
合方法及びアモルファスのような脆性材料でも容易に圧
接接合できる金属板の接合方法を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to join metal plates by brazing and soldering in the air without using a flux, and in the case of amorphous metal. Another object of the present invention is to provide a method for joining metal plates, which enables easy pressure welding of even brittle materials.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による金属板の接合方法は、フラックスの替
わりとして、エキシマレーザを金属板表面に照射し、金
属板表面を洗浄かつ活性にすることにより、ろう付・は
んだ付を促進させるものである。すなわち、接合部分の
金属板表面にエキシマレーザを照射することにより、金
属板表面上に形成された酸化膜は分解除去（アブレーシ
ョン）されて、金属板表面は清浄になり、ろう材・はん
だ材のぬれが促進され良好な接合が得られる。また、微
細部に対しても、レーザ光は照射が可能であるため、フ
ラックスが浸透しない部分にもろう付・はんだ付が行え
る。In order to achieve the above object, in the method for joining metal plates according to the present invention, the surface of the metal plates is irradiated with an excimer laser as an alternative to the flux to wash and activate the metal plates. This promotes brazing and soldering. That is, by irradiating the surface of the metal plate at the joining portion with an excimer laser, the oxide film formed on the surface of the metal plate is decomposed and removed (ablation), the surface of the metal plate becomes clean, and the brazing material and solder material Wetting is promoted and good bonding is obtained. Further, since the laser beam can be applied to the fine portion, brazing and soldering can be performed even in the portion where the flux does not penetrate.
【０００７】特に、エキシマレーザは、金属表面のみを
分解除去するのに適しており、金属内部に損傷を与えな
い。例えば、銅表面のＣｕ2Ｏ、ＣｕＯ等の酸化膜を除
去する場合、エキシマレーザのエネルギー密度は１〜２
０Ｊ／ｃｍ2 程度である。また、金属板相互を圧接によ
り接合する金属板の接合方法は、両金属板の隙間にエキ
シマレーザを照射し、この金属板表面から表面汚れを除
去する。活性化されたクリーンな金属板表面を露出させ
た直後に、両金属板相互を圧接接合するため良好な接合
が得られる。In particular, the excimer laser is suitable for decomposing and removing only the metal surface, and does not damage the inside of the metal. For example, when removing an oxide film such as Cu 2 O or CuO on the copper surface, the energy density of the excimer laser is 1 to 2
It is about 0 J / cm 2 . Further, in the method of joining metal plates, which joins the metal plates by pressure welding, the gap between the metal plates is irradiated with an excimer laser to remove surface stains from the surfaces of the metal plates. Immediately after exposing the surface of the activated and clean metal plate, both metal plates are pressure-welded to each other, so that good bonding can be obtained.
【０００８】[0008]
【作用】以上述べたように、金属板表面に、エキシマレ
ーザが照射されると、極表面でレーザが吸収され、酸化
膜あるいは、金属が分解除去される。これによって、接
合部金属板表面は、清浄かつ活性な状態となり、溶融し
たろう材・はんだ材と良好な接合を行うことができ、ま
た、圧接による接合も良好に行うことができる。As described above, when the surface of the metal plate is irradiated with the excimer laser, the laser is absorbed on the extreme surface and the oxide film or the metal is decomposed and removed. As a result, the surface of the joint metal plate is in a clean and active state, and good joining with the molten brazing material / solder material can be performed, and also joining by pressure welding can be performed well.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１（ａ）〜（ｄ）は第１実施例を示しており、
金属板接合面に予めろう材・はんだ材を予備接合してお
く方法において、エキシマレーザを照射しながらヒータ
加熱する例である。例えば、金属板上にろう材・はんだ
材を予備接合する場合に、図１（ａ）及び図１（ｂ）に
示すように、金属板２をヒータ３で加熱し、エキシマレ
ーザ１を照射しながら、ろう材・はんだ材４を供給する
と、良好なぬれが得られる。この時、ろう材・はんだ材
４を接合面に予め設置しておいてもよいことは言うまで
もない。次に、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すよう
に、予備接合処理した金属板１を互いに接触させ、ヒー
タ３で加熱することでろう付・はんだ付が完了する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a) to 1 (d) show a first embodiment,
This is an example of heating a heater while irradiating an excimer laser in a method of preliminarily bonding a brazing material / solder material to a metal plate bonding surface. For example, when preliminarily joining a brazing material and a solder material on a metal plate, as shown in FIGS. 1A and 1B, the metal plate 2 is heated by the heater 3 and irradiated with the excimer laser 1. However, if the brazing material / solder material 4 is supplied, good wetting can be obtained. At this time, it goes without saying that the brazing material / solder material 4 may be installed in advance on the joint surface. Next, as shown in FIGS. 1C and 1D, the pre-bonded metal plates 1 are brought into contact with each other and heated by the heater 3 to complete brazing and soldering.
【００１０】図２（ａ）〜（ｃ）は第２実施例を示して
おり、加熱をＣＯ2 レーザやＹＡＧレーザ等の高エネル
ギービームを用いて行う例である。この方法でのエキシ
マレーザ照射は、ＣＯ2 レーザやＹＡＧレーザの照射と
同時に行う場合とエキシマレーザ照射後にＣＯ2 レーザ
やＹＡＧレーザを照射する場合がある。図２（ａ）及び
図２（ｂ）に示すように、金属板２にＣＯ2 ｏｒＹＡＧ
レーザ５を照射しながら、ろう材・はんだ材４を供給す
ると、良好なぬれが得られる。以上のように予備接合を
完了させた後、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すよう
に、予備接合処理した金属板１を互いに接触させ、ヒー
タ３で加熱することでろう付・はんだ付が完了する。FIGS. 2A to 2C show a second embodiment, which is an example of heating using a high energy beam such as a CO 2 laser or a YAG laser. The excimer laser irradiation by this method may be performed at the same time as the irradiation with the CO 2 laser or the YAG laser, or may be performed after the excimer laser irradiation with the CO 2 laser or the YAG laser. As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), CO 2 or YAG is attached to the metal plate 2.
By supplying the brazing material / solder material 4 while irradiating the laser 5, good wetting can be obtained. After the pre-bonding is completed as described above, as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), the pre-bonded metal plates 1 are brought into contact with each other and heated by the heater 3 for brazing. Soldering is completed.
【００１１】図３（ａ）及び（ｂ）は第３実施例を示し
ており、実施例１、２とは異なり、予備接合を行わず
に、金属板をろう付・はんだ付する方法である。図に示
すように、金属板２にエキシマレーザ１を照射しなが
ら、ろう材・はんだ材４を供給させ、ヒータ３により加
熱する。この時、エキシマレーザ１は、ろう付・はんだ
付を行う所（金属板相互の境界部）を狙い位置として照
射する。FIGS. 3 (a) and 3 (b) show a third embodiment, which is different from the first and second embodiments, in which a metal plate is brazed / soldered without performing pre-joining. . As shown in the figure, while the metal plate 2 is irradiated with the excimer laser 1, the brazing material / solder material 4 is supplied and heated by the heater 3. At this time, the excimer laser 1 irradiates a place (a boundary portion between metal plates) where brazing and soldering are performed as a target position.
【００１２】図４（ａ）及び（ｂ）は第４実施例を示し
ており、実施例３において、加熱ヒータの替わりにＣＯ
2 レーザやＹＡＧレーザ等の高エネルギービームを用い
て行う例である。図に示すように、エキシマレーザ１は
ろう付・はんだ付する金属板２の相互境界部付近を狙い
位置として照射する。ＣＯ2 ｏｒＹＡＧレーザ５は、ろ
う付・はんだ付する部分が接合温度になるように照射す
る。この時、レーザ光が偏って照射されぬように、熱源
となるレーザ（ＣＯ2 やＹＡＧ）を分岐し、２方向以上
から照射することも可能である。また、レーザ光を走査
させながら照射することも可能である。同方法によれ
ば、加熱熱源及び金属板表面の清浄化がともにレーザ光
によって行われることから超微細部の局所加熱による、
フラックスレスろう付・はんだ付が可能である。FIGS. 4A and 4B show a fourth embodiment. In the third embodiment, CO is used instead of the heater.
This is an example of using a high energy beam such as a 2 laser or a YAG laser. As shown in the figure, the excimer laser 1 irradiates the vicinity of the mutual boundaries of the metal plates 2 to be brazed / soldered as a target position. The CO 2 or YAG laser 5 irradiates the portion to be brazed / soldered to the joining temperature. At this time, a laser (CO 2 or YAG) serving as a heat source may be branched and irradiated from two or more directions so that the laser light is not unevenly irradiated. It is also possible to irradiate while scanning the laser light. According to this method, since the heating heat source and the cleaning of the metal plate surface are both performed by the laser light, the local heating of the ultra-fine portion causes
Fluxless brazing and soldering are possible.
【００１３】図５（ａ）及び図５（ｂ）は金属板相互を
圧接により接合する例を示しており、エキシマレーザを
照射して、金属板表面を清浄にし、活性にするものであ
る。図に示すように、金属板１１ａと１１ｂ間の先細り
の狭い隙間にエキシマレーザ１を照射すると、壁面で反
射されたレーザは次第にそのエネルギー密度を高め、奥
深くまで進行し、加工表面を処理する。エキシマレーザ
１の照射により母材である金属板１１ａと１１ｂの接合
界面Ａの酸化物が除去され、活性化されたクリーンな表
面が露出する。図に垂直な方向に例えばＡｒ、Ｈｅを吹
き付け、除去された酸化物等を吹き飛ばし、圧下ローラ
１２のほぼ垂下の圧接開始点Ｓから圧接接合が開始され
る。エキシマレーザ１による除去層はコンマ数μオーダ
で極めて小さくかつ熱の影響が殆どない。活性化された
表面が露出した直後に圧下するため、圧下力は小さくて
よく、母材の塑性流動（変形）は殆どなくて済む。FIGS. 5 (a) and 5 (b) show an example in which the metal plates are joined by pressure welding, and the excimer laser is irradiated to clean and activate the metal plate surface. As shown in the figure, when the narrow gap between the metal plates 11a and 11b is irradiated with the excimer laser 1, the laser reflected on the wall surface gradually increases its energy density and travels deeply to process the processed surface. The irradiation of the excimer laser 1 removes the oxide at the bonding interface A between the metal plates 11a and 11b, which is the base material, and exposes the activated and clean surface. For example, Ar and He are sprayed in a direction perpendicular to the drawing, the removed oxide and the like are blown off, and the pressure welding is started from the pressure welding start point S which is substantially depending on the pressure roller 12. The layer removed by the excimer laser 1 is extremely small, on the order of a few μm, and is hardly affected by heat. Since the rolling is performed immediately after the activated surface is exposed, the rolling force may be small, and the plastic flow (deformation) of the base material is almost eliminated.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明は以上説明した通り、金属板のろ
う付・はんだ付の際、エキシマレーザを照射することに
より、フラックスなしのろう付・はんだ付を行うことの
できる金属板の接合方法である。この方法により、フラ
ックスなしで接合部の信頼性を向上させると共に、多量
生産に向いた、ろう付・はんだ付が可能となる。また同
時に、微細部のろう付・はんだ付も容易に行うことが可
能である。また、金属板相互を圧接により接合す場合に
も、両金属板の隙間にエキシマレーザを照射し、この金
属板表面から表面汚れを除去し、活性化されたクリーン
な金属板表面を露出させた直後に、両金属板相互を圧接
接合するために良好な金属板の接合が得られる。As described above, the present invention is a method for joining metal plates, which is capable of flux-free brazing / soldering by irradiating an excimer laser when brazing / soldering metal plates. Is. By this method, the reliability of the joint can be improved without flux, and brazing and soldering suitable for mass production can be performed. At the same time, it is possible to easily braze and solder the fine portion. Also, when joining metal plates together by pressure welding, the gap between both metal plates is irradiated with an excimer laser to remove surface stains from the surfaces of the metal plates and expose the activated and clean metal plate surfaces. Immediately after that, since the two metal plates are pressure-welded to each other, good metal plate bonding can be obtained.
【図１】（ａ）〜（ｄ）は第１実施例を示しており、
（ａ）及び（ｂ）はヒータ加熱とエキシマレーザの併用
による予備接合を示し、（ｃ）及び（ｄ）はこの予備接
合後の金属板相互の接合を示す図である。1A to 1D show a first embodiment, FIG.
(A) And (b) shows the pre-joining by using a heater heating and an excimer laser together, (c) and (d) is a figure which shows the joining of metal plates after this pre-joining.
【図２】（ａ）〜（ｄ）は第２実施例を示しており、
（ａ）及び（ｂ）はエキシマレーザと他の高エネルギー
ビームとの併用による予備接合を示し、（ｃ）及び
（ｄ）はこの予備接合後の金属板相互の接合を示す図で
ある。2A to 2D show a second embodiment, FIG.
(A) And (b) shows the preliminary joining by using an excimer laser and another high energy beam together, (c) and (d) are figures which show the joining of the metal plates after this preliminary joining.
【図３】（ａ）及び（ｂ）は第３実施例を示しており、
ヒータ加熱とエキシマレーザの照射の併用により、直接
金属板相互間のろう付・はんだ付を示す図である。3 (a) and (b) show a third embodiment,
It is a figure which shows brazing and soldering between metal plates directly by using heater heating and irradiation of an excimer laser together.
【図４】（ａ）及び（ｂ）は第４実施例を示しており、
エキシマレーザと他の高エネルギービームとの併用によ
り、直接金属板相互間のろう付・はんだ付を示す図であ
る。4 (a) and (b) show a fourth embodiment,
It is a figure which shows brazing and soldering between metal plates directly by using an excimer laser and another high energy beam together.
【図５】（ａ）及び（ｂ）は金属板相互を圧接により接
合する例を示しており、エキシマレーザを照射しながら
の圧接接合を示す図である。5 (a) and 5 (b) show examples of joining metal plates by pressure welding, and are diagrams showing pressure welding while irradiating an excimer laser.
【図６】（ａ）及び（ｂ）は従来例におけるフラックス
を用いないろう付・はんだ付を示す図である。6 (a) and 6 (b) are diagrams showing brazing / soldering without using a flux in a conventional example.
【図７】従来例における金属板相互を圧接による接合を
示めす図である。FIG. 7 is a diagram showing joining of metal plates by pressure welding in a conventional example.
１ エキシマレーザ ２ 金属板 ３ ヒータ ４ ろう材・はんだ材 ５ ＣＯ2 ／ＹＡＧレーザ １１ａ、１１ｂ 金属板 １２ 圧下ローラ Ａ 接合界面 Ｃ 表面汚れ Ｄ 酸化物が粉砕して接合した部分 Ｓ 圧接開始点1 Excimer Laser 2 Metal Plate 3 Heater 4 Brazing / Soldering Material 5 CO 2 / YAG Laser 11a, 11b Metal Plate 12 Rolling Roller A Bonding Interface C Surface Contamination D Part where Oxide is Grinded and Bonded S Pressure Welding Start Point
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年８月１８日[Submission date] August 18, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図３】 [Figure 3]
【図４】 [Figure 4]
【図１】 [Figure 1]
【図２】 [Fig. 2]
【図５】 [Figure 5]
【図６】 [Figure 6]
【図７】 [Figure 7]
Claims (2)
において、エキシマレーザを金属板表面に照射し、更に
前記エキシマレーザを直接ろう材・はんだ材に照射しな
がら、ろう材・はんだ材を溶融させることを特徴とする
金属板の接合方法。1. A method for joining metal plates by brazing / soldering, wherein the metal plate surface is irradiated with an excimer laser, and the braze material / solder material is directly irradiated with the excimer laser. A method for joining metal plates, which comprises melting.
接合方法において、両金属板の隙間にエキシマレーザを
照射し、前記金属板表面の酸化物を除去し、活性化され
たクリーンな金属板表面を露出させた直後に、圧接によ
り金属板相互を接合することを特徴とする金属板の接合
方法。2. A method for joining metal plates, which comprises joining metal plates by pressure welding, wherein a gap between the two metal plates is irradiated with an excimer laser to remove oxides on the surfaces of the metal plates and to activate a clean metal. A method for joining metal plates, which comprises joining metal plates to each other by pressure welding immediately after exposing the plate surfaces.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151065A JP2836993B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Metal plate joining method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151065A JP2836993B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Metal plate joining method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06218533A true JPH06218533A (en) | 1994-08-09 |
| JP2836993B2 JP2836993B2 (en) | 1998-12-14 |
Family
ID=15510538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3151065A Expired - Fee Related JP2836993B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Metal plate joining method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836993B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004510584A (en) * | 2000-10-05 | 2004-04-08 | スネクマ・モトウール | Brazing of surfaces pre-machined by electrical discharge machining |
| JP2006007321A (en) * | 2004-05-28 | 2006-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Equipment and method for joining |
| CN114080146A (en) * | 2021-11-02 | 2022-02-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | Low-temperature pressureless sensor metal shell sealing method |
-
1991
- 1991-05-27 JP JP3151065A patent/JP2836993B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN114080146A (en) * | 2021-11-02 | 2022-02-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | Low-temperature pressureless sensor metal shell sealing method |
| CN114080146B (en) * | 2021-11-02 | 2023-12-05 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | Low-temperature pressureless sensor metal shell sealing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2836993B2 (en) | 1998-12-14 |
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