JPS6249142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属管たとえば銅管とアルミニウム管
の超音波はんだ付け方法に関する。

従来、銅管とアルミニウム管の接合にはフラツ
シユ溶接法あるいはバツト溶接法等の種々の方法
が使用されているが、必ずしも堅牢な結合を得る
ことができなかつた。そこで従来においては互い
に嵌合しうる形態となされた金属管の少くとも一
方の端部に、予めはんだ被覆層を形成しておき、
両金属管を嵌合、加熱してはんだを溶融した状態
で超音波振動を付与することによりフラツクスを
使用しないで結合する方法が考慮されている。

しかしながら上記従来の超音波はんだ付け方法
においては予め金属管の端部に形成するはんだ被
覆層の厚さは極めて薄いものであり、両金属管を
嵌合したときの間〓を充填するに足るだけのはん
だ量には至らず、そのため置きろうを使用して不
足量を補つたり、ろうを使用しない場合は金属管
の嵌合部のクリヤランスに厳しい精度を要求され
金属管の成形加工上の障害となつていた。

本発明は一方を拡径して嵌合される外管と内管
の一端部に超音波振動が付与されたはんだ浴に浸
漬することによつて予めはんだ被覆層を形成後そ
れら一端部どうしを嵌合しさらに加熱と超音波振
動を付与してはんだ付けする方法において、内管
を浸漬するはんだ浴をはんだの融点近傍とし外管
を浸漬するはんだ浴の温度をはんだの融点近傍と
し外管を浸漬するはんだ浴の温度を上記内管を浸
漬するはんだ浴の温度より高くすることにより強
度の高い接合部が得られる超音波はんだ付け方法
を提供するものである。

以下、本発明を図面に示す実施例にもとづいて
詳細に説明する。

第１図は本発明に係る方法によつて超音波はん
だ付けを行う一対の金属管の断面を示し、１は銅
管、２はアルミニウム管である。この銅管１は外
管であつて、内管となるアルミニウム管２と嵌合
できるように端部が拡径されている。

嵌合部をもつ上記一対の金属管の嵌合部のそれ
ぞれに、はんだ被覆層を形成するために、第２図
に示すはんだ浴３に上記金属管の端部を１回だけ
浸漬し、超音波ホーン４）より振動して行うが、
はんだ被覆層の形成について、内管と外管とで以
下のとうり異ならしめている。すなわち、使用す
るはんだは両者に共通しているものであり、亜鉛
95％、アルミニウム５％の組成になる亜鉛基合金
で、融点が382℃の性状を有する。アルミニウム
管に対しては、このはんだをはんだ浴３にて、上
記融点の近傍である410〜420℃の温度に保ち、常
温に放置されたその管の一端部を浸漬する。この
場合、浸漬される一端部の長さは外管となる銅管
１の嵌合長より好ましくは1.5倍とし、また、４
〜６秒間浸漬して超音波振動を付与した後引き上
げる。このような操作によつて、第３図に示すよ
うにはんだ被覆層５ａが形成される。一方、銅管
１に対しては、はんだを430〜450℃に保つた後、
常温になるその管の拡径された端部を４〜６秒間
浸漬して超音波振動を付与した後引き上げる。こ
のようにして形成されたはんだ被覆層５の断面形
状を第３図に示す。第３図Ａは外管に形成された
はんだ被覆層であり、はんだは嵌合部に薄く一様
に被着している。第３図Ｂは内管に形成されたは
んだ被覆層であり、はんだは嵌合部の先端付近に
おいてはその厚さは一様に被着しており、先端か
ら遠ざかるにつれて徐々に肉厚が増している。こ
のように内管のはんだ被覆層５ａが一部厚肉にな
るのは、はんだ浴の温度が低いため内管自体充分
加熱されず、また嵌合部先端から先に行くほど温
度は低下するので内管をはんだ浴から引き上げた
際、内管に接触しているはんだは流れ落ちる間も
なく凝固し、そのまま上記のような形状のはんだ
被覆層５ａが形成される為である。

次に第４図に示すように銅管１、アルミニウム
管２を嵌合・加熱かつアルミニウム管２の上端に
当接した超音波ホーン６により超音波振動を付与
する。これはまず最初にはんだ被覆層５ａを形成
した一対の金属管を第５図Ａに示すように矢印方
向に押し込んで、次に嵌合する。はんだ被覆層５
ａ，５ｂをガスバーナ７で加熱し溶融する。この
溶融したはんだと接触している金属管の表面は超
音波振動による溶融はんだの空洞現象によつて表
面に付着していた酸化皮膜が破壊されて活性な金
属面が露出しフラツクスを使用したと同様の様相
を呈し、溶融はんだと金属管とをなじませ、さら
にアルミニウム管の熱膨脹や毛細管現象により嵌
合部の間〓に効果的に侵入する。第３図Ｂのよう
にアルミニウム管２上に厚く形成されたはんだ被
覆層５ａは加熱によりその表層部が流れ落ちて嵌
合部の間〓を充填する。

一定時間経過後加熱と超音波振動の付与を停止
し冷却を行うが、即時にガスバーナ７を停止する
と、嵌合部の間〓に充填しているはんだは外管に
接触している部分や上部露出面から凝固を開始す
る。しかしながら溶融はんだは凝固するにつれて
収縮しその容積が減少する。したがつて最終的に
凝固した時点では凝固収縮孔やブローホールなど
の種々の欠陥がはんだ内部に発生する。上記の欠
陥を防止するには上部露出面が最後に凝固するよ
うにしなければならない。そのため本発明に係る
方法では、嵌合部周辺を加熱後、第５図Ｂのよう
に内管をガスバーナ７で加熱して、嵌合部の間〓
に充填するはんだの上部露出面が溶融はんだとし
て最後まで残るようにする。

上記方法においては、上記したように一方が拡
径された嵌合部をもつ一対の金属管のうち内管の
嵌合部に形成するはんだ被覆層５ａを正常なはん
だ浴温度より低いはんだの融点近傍の温度に保た
れたはんだ浴に浸漬して外管の嵌合部に形成する
はんだ被覆層の厚さより厚く、しかも先端から遠
ざかるにつれて徐々に肉厚を増すようにしてい
る。このようにすると、この内管に多めに被着し
たはんだ被覆層５ａが加熱により溶融落下して嵌
合部の間〓にはんだを供給するようになり、凝固
収縮により生ずる収縮孔を補うに充分な量のはん
だを供給できる。それゆえ、一対の金属管の嵌合
部のクリヤランスの寸法精度を厳しくする必要が
なくなり、金属管の成形加工が容易になる。はん
だの露出面の冷却を遅らせ凝固に伴うはんだの収
縮分を補うことにより、凝固収縮孔やブローホー
ルなどの欠陥の発生を抑制して、信頼性が高く結
合強度の大きい接合を得ることができた。

なお、本発明における実施例においては一対の
金属管の材種としては銅とアルミニウムを用いた
が、特にこれらに限定されることなく銅と銅、ア
ルミニウムとアルミニウムの同種金属を用いても
よい。また、ステンレスやチタン系合金をはじめ
とする他の金属を用いてもよい。

また、本発明はその要旨を変えない範囲で種々
変形実施可能であるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波はんだ付けを行う一対の金属管
の要部断面図、第２図は金属管の嵌合部にはんだ
被覆層を形成する装置の断面図、第３図は一対の
金属管の嵌合部に形成されたはんだ被覆層を示す
断面図、第４図は一対の金属管の結合方法の説明
図、第５図は第４図の結合方法をより詳細に説明
するための図である。 １：銅管、２：アルミニウム管、３：はんだ
浴、５：はんだ被覆層、６：超音波ホーン、７：
ガスバーナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外管の拡径された一端部およびこの一端部に
   嵌合される内管の一端部をそれぞれ超音波振動の
   付与されたはんだ浴に浸漬してはんだ被覆層を形
   成する工程と上記被覆層の形成された一端部どう
   しを嵌合する工程とこの嵌合した部分に対して加
   熱と超音波振動を付与してはんだ付けする工程と
   を備えた超音波はんだ付け方法において、上記内
   管を浸漬するはんだ浴の温度をはんだの融点近傍
   とし外管を浸漬するはんだ浴の温度を上記内管を
   浸漬するはんだ浴の温度より高くしたことを特徴
   とする超音波はんだ付け方法。