JPH08252679A - 異種金属の超音波溶接方法 - Google Patents
異種金属の超音波溶接方法Info
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- JPH08252679A JPH08252679A JP7059359A JP5935995A JPH08252679A JP H08252679 A JPH08252679 A JP H08252679A JP 7059359 A JP7059359 A JP 7059359A JP 5935995 A JP5935995 A JP 5935995A JP H08252679 A JPH08252679 A JP H08252679A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高硬度材料と低硬度材料とを十分な強度をも
って接合させること。 【構成】 超音波工具４と作業台５との間には、接合す
べき複数の異種金属材すなわち接合部材６が配されてい
る。接合部材６は、表面に塑性流動しやすい低硬度被覆
層（銅被覆層）６ａ’が形成された高硬度材料（高硬度
鋼材）６ａと、作業台５に載置された低硬度材料（アル
ミニウム材）６ｂと、高硬度材料６ａと超音波工具４と
の間に配された他の低硬度材料（例えば、銅材）６ｃと
からなる。ここで、低硬度被覆層６ａ’の厚さは、５〜
１０μｍ程度に設定されている。また、他の低硬度材料
６ｃの厚さは、少なくともスリップ防止用ローレット４
ａの深さ以上に設定され、また、その硬度は、塑性流動
しやすく、転写しにくい純銅相当の硬度（ＨV ５０〜１
１０）に設定されている。
って接合させること。 【構成】 超音波工具４と作業台５との間には、接合す
べき複数の異種金属材すなわち接合部材６が配されてい
る。接合部材６は、表面に塑性流動しやすい低硬度被覆
層（銅被覆層）６ａ’が形成された高硬度材料（高硬度
鋼材）６ａと、作業台５に載置された低硬度材料（アル
ミニウム材）６ｂと、高硬度材料６ａと超音波工具４と
の間に配された他の低硬度材料（例えば、銅材）６ｃと
からなる。ここで、低硬度被覆層６ａ’の厚さは、５〜
１０μｍ程度に設定されている。また、他の低硬度材料
６ｃの厚さは、少なくともスリップ防止用ローレット４
ａの深さ以上に設定され、また、その硬度は、塑性流動
しやすく、転写しにくい純銅相当の硬度（ＨV ５０〜１
１０）に設定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、異種金属、例えば高硬
度鋼材とアルミニウム材とを超音波溶接する異種金属の
超音波溶接方法に関する。
度鋼材とアルミニウム材とを超音波溶接する異種金属の
超音波溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】異種金属を超音波溶接方法によって接合
する場合、接合すべき材料の硬度差が大きすぎ、また一
方の材料の硬度が高すぎて塑性流動しにくいと十分な接
合強度が得られない。このため、特開昭６０−２０６０
５４号公報に記載されるように、高硬度材料の表面に予
め低硬度被覆層を蒸着等により形成し、この低硬度被覆
層が形成された高硬度材料を用いて超音波溶接を行うこ
とが提案されている。
する場合、接合すべき材料の硬度差が大きすぎ、また一
方の材料の硬度が高すぎて塑性流動しにくいと十分な接
合強度が得られない。このため、特開昭６０−２０６０
５４号公報に記載されるように、高硬度材料の表面に予
め低硬度被覆層を蒸着等により形成し、この低硬度被覆
層が形成された高硬度材料を用いて超音波溶接を行うこ
とが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば軽量化
を目的とした構造物を得る目的で、図７に示すように高
強度部材（例えば、高硬度鋼材）６ａと軽量部材（例え
ば、アルミニウム材）６ｂとを接合させるにあたり、上
記のような従来技術を適用し、高硬度鋼材６ａの表面に
低硬度被覆層（例えば、銅被覆層）６ａ’を形成して超
音波溶接を行おうとすると、超音波工具４のスリップ防
止用ローレット４ａが上記銅被覆層６ａ’を突き破り、
高硬度鋼材６ａに直接接触して滑り、超音波振動が高硬
度鋼材６ａに十分に伝達されず、このため、十分な接合
強度が得られないことが判明した。なお、図７中の符号
５は作業台を表している。
を目的とした構造物を得る目的で、図７に示すように高
強度部材（例えば、高硬度鋼材）６ａと軽量部材（例え
ば、アルミニウム材）６ｂとを接合させるにあたり、上
記のような従来技術を適用し、高硬度鋼材６ａの表面に
低硬度被覆層（例えば、銅被覆層）６ａ’を形成して超
音波溶接を行おうとすると、超音波工具４のスリップ防
止用ローレット４ａが上記銅被覆層６ａ’を突き破り、
高硬度鋼材６ａに直接接触して滑り、超音波振動が高硬
度鋼材６ａに十分に伝達されず、このため、十分な接合
強度が得られないことが判明した。なお、図７中の符号
５は作業台を表している。
【０００４】本発明は、上記軽量化を目的とした構造物
の製造のみに限定されるものではないが、上記のような
不具合を解消し、高硬度材料と低硬度材料とを十分な強
度をもって接合させることができる異種金属の超音波溶
接方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
の製造のみに限定されるものではないが、上記のような
不具合を解消し、高硬度材料と低硬度材料とを十分な強
度をもって接合させることができる異種金属の超音波溶
接方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１では、高硬度材
料と低硬度材料とを超音波溶接する異種金属の超音波溶
接方法において、前記高硬度材料と超音波工具との間
に、他の低硬度材料を挿入し、該他の低硬度材料、前記
高硬度材料及び前記低硬度材料からなる接合部材を同時
に超音波溶接することを特徴とする異種金属の超音波溶
接方法を採用する。
料と低硬度材料とを超音波溶接する異種金属の超音波溶
接方法において、前記高硬度材料と超音波工具との間
に、他の低硬度材料を挿入し、該他の低硬度材料、前記
高硬度材料及び前記低硬度材料からなる接合部材を同時
に超音波溶接することを特徴とする異種金属の超音波溶
接方法を採用する。
【０００６】請求項２では、前記高硬度材料は、表面に
低硬度被覆層が形成されていることを特徴とする請求項
１に記載の異種金属の超音波溶接方法を採用する。
低硬度被覆層が形成されていることを特徴とする請求項
１に記載の異種金属の超音波溶接方法を採用する。
【０００７】請求項３では、前記超音波工具が振動を開
始してから所定時間が経過した時点で、前記接合部材の
沈み込み量を計測開始し、該沈み込み量が所定値に達し
た時点で、前記振動を停止することを特徴とする請求項
１又は２に記載の異種金属の超音波溶接方法を採用す
る。
始してから所定時間が経過した時点で、前記接合部材の
沈み込み量を計測開始し、該沈み込み量が所定値に達し
た時点で、前記振動を停止することを特徴とする請求項
１又は２に記載の異種金属の超音波溶接方法を採用す
る。
【０００８】請求項４では、前記超音波工具が振動を開
始してから第１の所定時間が経過した時点で、前記振動
を停止し、該振動停止時点から第２の所定時間が経過し
た時点で、再び振動を開始するとともに前記接合部材の
沈み込み量を計測開始し、該沈み込み量が所定値に達し
た時点で、前記振動を停止することを特徴とする請求項
１又は２に記載の異種金属の超音波溶接方法を採用す
る。
始してから第１の所定時間が経過した時点で、前記振動
を停止し、該振動停止時点から第２の所定時間が経過し
た時点で、再び振動を開始するとともに前記接合部材の
沈み込み量を計測開始し、該沈み込み量が所定値に達し
た時点で、前記振動を停止することを特徴とする請求項
１又は２に記載の異種金属の超音波溶接方法を採用す
る。
【０００９】
【発明の作用効果】請求項１に係る異種金属の超音波溶
接方法によると、高硬度材料と超音波工具との間に他の
低硬度材料を挿入したことにより、超音波工具が高硬度
材料に直接接触する不具合を解消することができ、十分
な接合強度を得ることが可能となる。
接方法によると、高硬度材料と超音波工具との間に他の
低硬度材料を挿入したことにより、超音波工具が高硬度
材料に直接接触する不具合を解消することができ、十分
な接合強度を得ることが可能となる。
【００１０】請求項２に係る異種金属の超音波溶接方法
によると、低硬度被覆層は塑性流動しやすいため、低硬
度被覆層と他の低硬度材料との接合、及び、低硬度被覆
層と低硬度材料との接合が良好に行われ、十分な接合強
度を得ることが可能になる。
によると、低硬度被覆層は塑性流動しやすいため、低硬
度被覆層と他の低硬度材料との接合、及び、低硬度被覆
層と低硬度材料との接合が良好に行われ、十分な接合強
度を得ることが可能になる。
【００１１】請求項３に係る異種金属の超音波溶接方法
によると、他の低硬度材料を設けたことに伴って超音波
工具のローレットが他の低硬度材料に喰い込む現象が生
ずるが、この喰い込みに要する時間に応じて、上記所定
時間、すなわち、超音波工具が振動を開始してから接合
部材の沈み込み量を計測開始するまでの期間、を決定す
ることにより、接合界面に直接関与する沈み込み量のみ
を計測でき、十分な接合強度を得ることが可能となる。
によると、他の低硬度材料を設けたことに伴って超音波
工具のローレットが他の低硬度材料に喰い込む現象が生
ずるが、この喰い込みに要する時間に応じて、上記所定
時間、すなわち、超音波工具が振動を開始してから接合
部材の沈み込み量を計測開始するまでの期間、を決定す
ることにより、接合界面に直接関与する沈み込み量のみ
を計測でき、十分な接合強度を得ることが可能となる。
【００１２】請求項４に係る異種金属の超音波溶接方法
によると、他の低硬度材料を設けたことに伴って超音波
工具のローレットが他の低硬度材料に喰い込む現象が生
ずるが、この喰い込みに要する時間に応じて、第１の所
定時間、すなわち、超音波工具が振動を開始してから振
動を停止するまで期間、を決定することにより、その
後、接合界面に直接関与する沈み込み量のみを計測で
き、十分な接合強度を得ることが可能となる。また、第
１の所定時間が経過した時点から第２の所定時間が経過
する時点までの間、振動を停止するようにしたため、振
動により発熱した接合部材が冷却されるようになり、こ
のため接合部材の常温時の状態から本溶接を行う通常の
溶接に近似した溶接を実現可能になる。
によると、他の低硬度材料を設けたことに伴って超音波
工具のローレットが他の低硬度材料に喰い込む現象が生
ずるが、この喰い込みに要する時間に応じて、第１の所
定時間、すなわち、超音波工具が振動を開始してから振
動を停止するまで期間、を決定することにより、その
後、接合界面に直接関与する沈み込み量のみを計測で
き、十分な接合強度を得ることが可能となる。また、第
１の所定時間が経過した時点から第２の所定時間が経過
する時点までの間、振動を停止するようにしたため、振
動により発熱した接合部材が冷却されるようになり、こ
のため接合部材の常温時の状態から本溶接を行う通常の
溶接に近似した溶接を実現可能になる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１４】図１は、一実施例に係る異種金属の超音波
溶接方法を実施するための装置の概念図を示している。
溶接方法を実施するための装置の概念図を示している。
【００１５】図１において、保持部材１には、電源を含
んだコントローラ２によって制御され、超音波振動を発
生する超音波振動子３が保持されている。超音波振動子
３の先端には、下方への一定の圧力Ｐを受けながら超音
波振動子３によって横振動する超音波工具（ホーン）４
が一体化されている。そして、超音波工具４と作業台５
との間には、接合すべき複数の異種金属材すなわち接合
部材６が配されている。また、保持部材１には、溶接の
進行に伴い下降してゆく超音波振動子３の上下方向位置
の移動量、換言すると、接合部材６の接合部における沈
み込み量を計測し、コントローラ２に検出信号を入力す
る変位量センサ（例えば、リニアゲージ）７が配設され
ている。
んだコントローラ２によって制御され、超音波振動を発
生する超音波振動子３が保持されている。超音波振動子
３の先端には、下方への一定の圧力Ｐを受けながら超音
波振動子３によって横振動する超音波工具（ホーン）４
が一体化されている。そして、超音波工具４と作業台５
との間には、接合すべき複数の異種金属材すなわち接合
部材６が配されている。また、保持部材１には、溶接の
進行に伴い下降してゆく超音波振動子３の上下方向位置
の移動量、換言すると、接合部材６の接合部における沈
み込み量を計測し、コントローラ２に検出信号を入力す
る変位量センサ（例えば、リニアゲージ）７が配設され
ている。
【００１６】接合部材６は、図２に示すように、表面に
塑性流動しやすい低硬度被覆層（例えば、銅被覆層）６
ａ’が形成された高硬度材料（例えば、高硬度鋼材）６
ａと、作業台５に載置された低硬度材料（例えば、アル
ミニウム材）６ｂと、高硬度材料６ａと超音波工具４と
の間に配された他の低硬度材料（例えば、銅材）６ｃと
からなる。ここで、低硬度被覆層６ａ’の厚さは、５〜
１０μｍ程度に設定されている。また、他の低硬度材料
６ｃの厚さは、少なくともスリップ防止用ローレット４
ａの深さ以上に設定され、また、その硬度は、塑性流動
しやすく、転写しにくい純銅相当の硬度（ＨV ５０〜１
１０）に設定されている。
塑性流動しやすい低硬度被覆層（例えば、銅被覆層）６
ａ’が形成された高硬度材料（例えば、高硬度鋼材）６
ａと、作業台５に載置された低硬度材料（例えば、アル
ミニウム材）６ｂと、高硬度材料６ａと超音波工具４と
の間に配された他の低硬度材料（例えば、銅材）６ｃと
からなる。ここで、低硬度被覆層６ａ’の厚さは、５〜
１０μｍ程度に設定されている。また、他の低硬度材料
６ｃの厚さは、少なくともスリップ防止用ローレット４
ａの深さ以上に設定され、また、その硬度は、塑性流動
しやすく、転写しにくい純銅相当の硬度（ＨV ５０〜１
１０）に設定されている。
【００１７】次に、上記接合部材６を接合するプロセス
を図３に基づいて説明する。
を図３に基づいて説明する。
【００１８】まず、作業台５の上に、下から順に低硬度
材料６ｃ、低硬度被覆層６ａ’が形成された高硬度材料
６ａ及び他の低硬度材料６ｃを載置し、超音波工具４を
他の低硬度材料６ｃに当接させる。そして、超音波工具
４に下方への一定の圧力Ｐを加えながら超音波振動子３
に電源を供給開始し、電源の出力を図３に示すように増
大させてゆく。電源の供給を受けると超音波振動子３は
横振動を開始し、同時にその先端の超音波工具４も横振
動を開始する。この超音波工具４の横振動により、超音
波工具４のローレット４ａは徐々に他の低硬度材料６ｃ
に喰い込んでゆき、超音波工具４は他の低硬度材料６ｃ
をグリップするようになる（図４参照）。このとき、グ
リップによるローレット４ａの喰い込みは、その形状、
加圧力によって異なり、バランスのとれた所で止まる。
この高さは、好ましくはローレット４ａの高さの半分よ
り深く、最大、ローレット４ａの高さまでがよい。この
グリップにより、その後、他の低硬度材料６ｃは、超音
波工具４と一体となって横振動する。
材料６ｃ、低硬度被覆層６ａ’が形成された高硬度材料
６ａ及び他の低硬度材料６ｃを載置し、超音波工具４を
他の低硬度材料６ｃに当接させる。そして、超音波工具
４に下方への一定の圧力Ｐを加えながら超音波振動子３
に電源を供給開始し、電源の出力を図３に示すように増
大させてゆく。電源の供給を受けると超音波振動子３は
横振動を開始し、同時にその先端の超音波工具４も横振
動を開始する。この超音波工具４の横振動により、超音
波工具４のローレット４ａは徐々に他の低硬度材料６ｃ
に喰い込んでゆき、超音波工具４は他の低硬度材料６ｃ
をグリップするようになる（図４参照）。このとき、グ
リップによるローレット４ａの喰い込みは、その形状、
加圧力によって異なり、バランスのとれた所で止まる。
この高さは、好ましくはローレット４ａの高さの半分よ
り深く、最大、ローレット４ａの高さまでがよい。この
グリップにより、その後、他の低硬度材料６ｃは、超音
波工具４と一体となって横振動する。
【００１９】このようなグリップ状態においては、上述
したように他の低硬度材料６ｃの厚さがローレット４ａ
の深さ以上に設定されていることから、ローレット４ａ
が他の低硬度材料６ｃ及び低硬度被覆層６ａ’を突き破
って高硬度材料６ａに直接接触する不具合は生じない。
従って、グリップ後は、超音波工具４の横振動は、上記
のように超音波工具４と一体化された他の低硬度材料６
ｃの横振動となって低硬度被覆層６ａ’に伝達され、他
の低硬度材料６ｃと低硬度被覆層６ａ’とが接合され、
さらに、低硬度被覆層６ａ’と低硬度材料６ｂとが接合
されてゆく。
したように他の低硬度材料６ｃの厚さがローレット４ａ
の深さ以上に設定されていることから、ローレット４ａ
が他の低硬度材料６ｃ及び低硬度被覆層６ａ’を突き破
って高硬度材料６ａに直接接触する不具合は生じない。
従って、グリップ後は、超音波工具４の横振動は、上記
のように超音波工具４と一体化された他の低硬度材料６
ｃの横振動となって低硬度被覆層６ａ’に伝達され、他
の低硬度材料６ｃと低硬度被覆層６ａ’とが接合され、
さらに、低硬度被覆層６ａ’と低硬度材料６ｂとが接合
されてゆく。
【００２０】そして、接合部材６の接合部における沈み
込み量が所定値（制御変位）Ｌに達したとき、電源の供
給を停止し、超音波工具４の横振動を停止させる。
込み量が所定値（制御変位）Ｌに達したとき、電源の供
給を停止し、超音波工具４の横振動を停止させる。
【００２１】上述したようなプロセスにおいて、コント
ローラ２は、電源供給開始から所定時間Ｔ0 （例えば、
０．２〜０．３秒程度）経過した時点ｔ0 から、変位量
センサ７からの検出信号に基づいて、溶接の進行に伴い
下降してゆく超音波振動子３の上下方向位置の移動量、
換言すると、接合部材６の接合部における沈み込み量を
計測開始し、沈み込み量が所定値（制御変位）Ｌに達し
た時点ｔ1 で、電源の供給を停止し、超音波工具４の横
振動を停止させる。
ローラ２は、電源供給開始から所定時間Ｔ0 （例えば、
０．２〜０．３秒程度）経過した時点ｔ0 から、変位量
センサ７からの検出信号に基づいて、溶接の進行に伴い
下降してゆく超音波振動子３の上下方向位置の移動量、
換言すると、接合部材６の接合部における沈み込み量を
計測開始し、沈み込み量が所定値（制御変位）Ｌに達し
た時点ｔ1 で、電源の供給を停止し、超音波工具４の横
振動を停止させる。
【００２２】次に、上記のように電源供給開始から所定
時間Ｔ0 経過後に沈み込み量の計測を開始するようにし
た理由について説明する。
時間Ｔ0 経過後に沈み込み量の計測を開始するようにし
た理由について説明する。
【００２３】本実施例では、他の低硬度材料６ｃを超音
波工具４と高硬度材料６ａとの間に配するようにしてい
る。このため、従来からの一般的な超音波溶接方法のよ
うに、電源供給開始から直ちに沈み込み量の計測を開始
すると、ローレット４ａの他の低硬度材料６ｃへの喰い
込み量その他接合界面に直接関与しない沈み込み量Ｌe
（図３）が、接合界面に直接関与する沈み込み量の所定
値（制御変位）Ｌに含まれてしまうことになり、正確な
制御変位Ｌを得られず、接合強度が不足してしまう。
波工具４と高硬度材料６ａとの間に配するようにしてい
る。このため、従来からの一般的な超音波溶接方法のよ
うに、電源供給開始から直ちに沈み込み量の計測を開始
すると、ローレット４ａの他の低硬度材料６ｃへの喰い
込み量その他接合界面に直接関与しない沈み込み量Ｌe
（図３）が、接合界面に直接関与する沈み込み量の所定
値（制御変位）Ｌに含まれてしまうことになり、正確な
制御変位Ｌを得られず、接合強度が不足してしまう。
【００２４】一方、上述したように、ローレット４ａの
他の低硬度材料６ｃへの喰い込みは、電源供給開始から
初期の段階で終了し、その後に、接合部材６の接合が開
始することが実験的に判明した。
他の低硬度材料６ｃへの喰い込みは、電源供給開始から
初期の段階で終了し、その後に、接合部材６の接合が開
始することが実験的に判明した。
【００２５】そこで、本実施例では、電源供給開始から
所定時間Ｔ0 が経過するまでは、ローレット４ａの喰い
込みその他接合部材６の反り、変形等を見込んで沈み込
み量を計測しないようにし、所定時間Ｔ0 が経過した時
点ｔ0 で、沈み込み量を計測開始するようにしたのであ
る。
所定時間Ｔ0 が経過するまでは、ローレット４ａの喰い
込みその他接合部材６の反り、変形等を見込んで沈み込
み量を計測しないようにし、所定時間Ｔ0 が経過した時
点ｔ0 で、沈み込み量を計測開始するようにしたのであ
る。
【００２６】これにより、接合界面に直接関与する沈み
込み量のみの計測が可能となり、正確な制御変位Ｌを得
て、十分な接合強度を得ることが可能となる。
込み量のみの計測が可能となり、正確な制御変位Ｌを得
て、十分な接合強度を得ることが可能となる。
【００２７】図５は、他の実施例に係る異種金属の超音
波溶接方法における制御方法を示している。
波溶接方法における制御方法を示している。
【００２８】図５に示す制御方法は、電源供給開始から
第１の所定時間Ｔ1 が経過した時点ｔ2 で電源供給を停
止し、この電源供給停止時点ｔ2 から更に第２の所定時
間Ｔ 2 が経過した時点ｔ3 で電源供給を再開するととも
に沈み込み量を計測開始し、沈み込み量が所定値（制御
変位）Ｌに達した時点ｔ4 で電源供給を停止するよう構
成されている。ここで、第１の所定時間Ｔ1 の期間は、
ローレット４ａの喰い込みその他による接合界面に直接
関与しない沈み込み量Ｌe を排除するための予備発振期
間に対応し、また、第２の所定時間Ｔ2 の期間は、振動
により発熱した接合部材６を冷却させ常温時の状態に出
来る限り近づけるための休止期間に対応し、また、時点
ｔ3 から時点ｔ4 までの第３の期間Ｔ3 は、接合部材６
の接合を行う本溶接期間に対応している。
第１の所定時間Ｔ1 が経過した時点ｔ2 で電源供給を停
止し、この電源供給停止時点ｔ2 から更に第２の所定時
間Ｔ 2 が経過した時点ｔ3 で電源供給を再開するととも
に沈み込み量を計測開始し、沈み込み量が所定値（制御
変位）Ｌに達した時点ｔ4 で電源供給を停止するよう構
成されている。ここで、第１の所定時間Ｔ1 の期間は、
ローレット４ａの喰い込みその他による接合界面に直接
関与しない沈み込み量Ｌe を排除するための予備発振期
間に対応し、また、第２の所定時間Ｔ2 の期間は、振動
により発熱した接合部材６を冷却させ常温時の状態に出
来る限り近づけるための休止期間に対応し、また、時点
ｔ3 から時点ｔ4 までの第３の期間Ｔ3 は、接合部材６
の接合を行う本溶接期間に対応している。
【００２９】このような制御方法を採用することによ
り、上述した実施例と同様、接合界面に直接関与する沈
み込み量のみの計測が可能になることは勿論のこと、さ
らに、休止期間を設け休止期間経過後に本溶接を行うよ
うにしたことにより、振動により発熱した接合部材６が
冷却されるようになり、このため接合部材６の常温時の
状態から本溶接を行う通常の溶接に近似した溶接を実現
可能になる。
り、上述した実施例と同様、接合界面に直接関与する沈
み込み量のみの計測が可能になることは勿論のこと、さ
らに、休止期間を設け休止期間経過後に本溶接を行うよ
うにしたことにより、振動により発熱した接合部材６が
冷却されるようになり、このため接合部材６の常温時の
状態から本溶接を行う通常の溶接に近似した溶接を実現
可能になる。
【００３０】なお、図６に示すように、低硬度材料６ｂ
と他の低硬度材料６ｃとを入れ替えて作業台５に載置し
上記のような溶接を行う場合にも、同様の効果を得るこ
とが期待できる。
と他の低硬度材料６ｃとを入れ替えて作業台５に載置し
上記のような溶接を行う場合にも、同様の効果を得るこ
とが期待できる。
【図１】一実施例に係る異種金属の超音波溶接方法を実
施するための装置の概念図
施するための装置の概念図
【図２】接合部材の配置図
【図３】上記超音波溶接方法のプロセスを示す図
【図４】超音波工具のグリップ状態を示す図
【図５】他の実施例に係る異種金属の超音波溶接方法に
おける制御方法を示す図
おける制御方法を示す図
【図６】接合部材の他の配置図
【図７】従来の接合部材の配置図
４ 超音波工具 ６ 接合部材 ６ａ 高硬度材料 ６ａ’ 低硬度被覆層 ６ｂ 低硬度材料 ６ｃ 他の低硬度材料 Ｔ0 所定時間 Ｔ1 第１の所定時間 Ｔ2 第２の所定時間
Claims (4)
- 【請求項１】 高硬度材料と低硬度材料とを超音波溶接
する異種金属の超音波溶接方法において、 前記高硬度材料と超音波工具との間に、他の低硬度材料
を挿入し、該他の低硬度材料、前記高硬度材料及び前記
低硬度材料からなる接合部材を同時に超音波溶接するこ
とを特徴とする異種金属の超音波溶接方法。 - 【請求項２】 前記高硬度材料は、表面に低硬度被覆層
が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の異
種金属の超音波溶接方法。 - 【請求項３】 前記超音波工具が振動を開始してから所
定時間が経過した時点で、前記接合部材の沈み込み量を
計測開始し、該沈み込み量が所定値に達した時点で、前
記振動を停止することを特徴とする請求項１又は２に記
載の異種金属の超音波溶接方法。 - 【請求項４】 前記超音波工具が振動を開始してから第
１の所定時間が経過した時点で、前記振動を停止し、該
振動停止時点から第２の所定時間が経過した時点で、再
び振動を開始するとともに前記接合部材の沈み込み量を
計測開始し、該沈み込み量が所定値に達した時点で、前
記振動を停止することを特徴とする請求項１又は２に記
載の異種金属の超音波溶接方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05935995A JP3456293B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 異種金属の超音波溶接方法 |
| US08/616,641 US5651494A (en) | 1995-03-17 | 1996-03-15 | Method of ultrasonic welding of different metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05935995A JP3456293B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 異種金属の超音波溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08252679A true JPH08252679A (ja) | 1996-10-01 |
| JP3456293B2 JP3456293B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=13111002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05935995A Expired - Lifetime JP3456293B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 異種金属の超音波溶接方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5651494A (ja) |
| JP (1) | JP3456293B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006297407A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波接合方法 |
| WO2010150351A1 (ja) * | 2009-06-23 | 2010-12-29 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電極基体 |
| US9505082B2 (en) | 2012-08-28 | 2016-11-29 | Gs Yuasa International, Ltd. | Manufacturing method of electric storage apparatus and electric storage apparatus |
| JP2022011333A (ja) * | 2020-06-30 | 2022-01-17 | 株式会社アルテクス | 接合方法及び接合装置 |
| WO2022249951A1 (ja) * | 2021-05-26 | 2022-12-01 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置及び電力変換装置 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3625986B2 (ja) * | 1997-04-11 | 2005-03-02 | ローム株式会社 | 放熱板を具備する半導体装置、及び放熱板の超音波接合方法 |
| US6010059A (en) * | 1997-09-30 | 2000-01-04 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method for ultrasonic joining of electrical parts using a brazing alloy |
| DE19747846A1 (de) * | 1997-10-30 | 1999-05-06 | Daimler Benz Ag | Bauelement und Verfahren zum Herstellen des Bauelements |
| JP3347295B2 (ja) * | 1998-09-09 | 2002-11-20 | 松下電器産業株式会社 | 部品実装ツールとそれによる部品実装方法および装置 |
| US7467799B1 (en) * | 1999-08-05 | 2008-12-23 | Oil States Industries, Inc. | Composite metal-to-metal seal having a relatively soft metal overlay and a relatively hard metal core |
| US6651872B2 (en) | 2001-10-10 | 2003-11-25 | Ford Global Technologies, Llc | Method and apparatus for disassembling joined layers |
| US6612479B2 (en) | 2001-10-10 | 2003-09-02 | Ford Global Technologies, Llc | Apparatus and method for joining layers of materials |
| US6691909B2 (en) | 2001-10-10 | 2004-02-17 | Ford Global Technologies, Llc | Sonotrode for ultrasonic welding apparatus |
| US6523732B1 (en) | 2001-10-10 | 2003-02-25 | Ford Global Technologies, Inc. | Ultrasonic welding apparatus |
| US6708734B2 (en) | 2002-01-23 | 2004-03-23 | Philip Morris Incorporated | Vibrational removal of excess particulate matter |
| JP3855973B2 (ja) * | 2002-08-29 | 2006-12-13 | 株式会社村田製作所 | 超音波接合方法および超音波接合装置 |
| DE102007045418B4 (de) * | 2007-09-21 | 2011-05-12 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Herstellungsverfahren für eine Anordnung zum Kühlen eines elektrischen Bauelements |
| US20090270795A1 (en) * | 2008-04-23 | 2009-10-29 | Medtronic, Inc. | Method for welding a barrier in an implantable drug delivery device |
| CN101728289B (zh) * | 2008-10-10 | 2011-12-28 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种面阵封装电子元件的室温超声波软钎焊方法 |
| CN111822842A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-27 | 中车株洲电机有限公司 | 一种超声波焊接方法 |
| CN112462027A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-03-09 | 天津大学 | 一种超声波焊接过程中金属塑性流动的示踪方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3360849A (en) * | 1962-03-01 | 1968-01-02 | Perkin Elmer Corp | Metal to glass welding |
| US3650454A (en) * | 1967-07-06 | 1972-03-21 | Western Electric Co | Device for bonding with a compliant medium |
| BE758871A (fr) * | 1969-11-13 | 1971-05-12 | Philips Nv | Procede pour relier des emplacements de contact metalliques de composants electriques avec des conducteurs metalliques d'un substratflasque |
| JPS603189A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-09 | 松下電器産業株式会社 | リ−ド線の接続方法 |
| JPS60206054A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リ−ドフレ−ム |
| JPS6137335A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-22 | Nippon Steel Corp | イ−ジ−オ−プンエンド |
| JPS62167040A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-23 | 川崎製鉄株式会社 | 積層金属板およびその製造方法 |
| US4757933A (en) * | 1987-04-03 | 1988-07-19 | American Technology, Inc. | Ultrasonic weld location mask and method of use |
| JP2697411B2 (ja) * | 1991-03-27 | 1998-01-14 | 日本電気株式会社 | Ｔａｂインナーリードの接合方法 |
| JPH06342976A (ja) * | 1993-06-01 | 1994-12-13 | Nippondenso Co Ltd | 基板の接続方法 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP05935995A patent/JP3456293B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-15 US US08/616,641 patent/US5651494A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006297407A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波接合方法 |
| JP4609169B2 (ja) * | 2005-04-15 | 2011-01-12 | 日産自動車株式会社 | 超音波接合方法 |
| WO2010150351A1 (ja) * | 2009-06-23 | 2010-12-29 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電極基体 |
| US9505082B2 (en) | 2012-08-28 | 2016-11-29 | Gs Yuasa International, Ltd. | Manufacturing method of electric storage apparatus and electric storage apparatus |
| JP2022011333A (ja) * | 2020-06-30 | 2022-01-17 | 株式会社アルテクス | 接合方法及び接合装置 |
| WO2022249951A1 (ja) * | 2021-05-26 | 2022-12-01 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置及び電力変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3456293B2 (ja) | 2003-10-14 |
| US5651494A (en) | 1997-07-29 |
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