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公開番号2025090186
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-17
出願番号2023205268
出願日2023-12-05
発明の名称工具および超音波接合方法
出願人三菱自動車工業株式会社,国立大学法人新潟大学
代理人ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人
主分類B23K 20/10 20060101AFI20250610BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】異種材料同士の超音波接合による接合強度を高められるようにする。
【解決手段】本開示に係る工具は、2つの部材を重ねた被接合体に対し、一方の部材表面から接触して超音波振動を伝達させることで、前記2つの部材同士を接合する超音波接合用の工具であって、柱状に延びる本体部と、前記本体部において前記被接合体と接触する接触面に形成されたカーボン層と、を備え、前記被接合体は、アルミ材料で形成されたアルミ部材を樹脂部材に重ねたものであり、前記本体部は、前記被接合体に前記アルミ部材の表面から接触させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
２つの部材を重ねた被接合体に対し、一方の部材表面から接触して超音波振動を伝達させることで、前記２つの部材同士を接合する超音波接合用の工具であって、
柱状に延びる本体部と、
前記本体部において前記被接合体と接触する接触面に形成されたカーボン層と、
を備え、
前記被接合体は、アルミ材料で形成されたアルミ部材を樹脂部材に重ねたものであり、
前記本体部は、前記被接合体に前記アルミ部材の表面から接触させる、
工具。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記接触面は、前記アルミ部材と前記樹脂部材との積層方向と、前記被接合体に伝達させる超音波振動の振動方向とのなす平面視で、凸状の曲面となっている、
請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記樹脂部材が、炭素繊維強化熱可塑性樹脂で形成されている場合において、
前記カーボン層は、ダイヤモンドライクカーボンにより形成されている、
請求項１または請求項２に記載の工具。
【請求項４】
超音波ホーンに取り付けられる接合用チップである、
請求項１または請求項２に記載の工具。
【請求項５】
２つの部材を重ねた被接合体に対し、一方の部材表面から工具により超音波振動を伝達させることで、該工具の接触箇所において部材同士を接合する超音波接合方法であって、
前記被接合体として、アルミ材料で形成されたアルミ部材を樹脂部材に重ねたものを用い、
前記工具として、柱状に延びる本体部と、前記本体部において前記被接合体と接触する接触面に形成されたカーボン層と、を備えたものを用いて、
前記工具を前記アルミ部材の表面から前記被接合体に接触させて超音波振動を伝達させる、
超音波接合方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波接合用の工具および超音波接合方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の部材を重ねた被接合体に対し、工具により超音波振動を伝達させることで、この工具との接触箇所を接合する、といった超音波接合が行われている（特許文献１、２参照）。超音波接合は、部材同士をリベットなどの締結部品で機械的に接合する方法とは異なり、接合個所ごとの締結部品が必要ないため、コストおよび重量の面で有利な接合方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－２５４３２３号公報
特開２００５－２５４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただ、超音波接合は、現状、金属部材同士の接合に用いられているものの、樹脂部材と金属部材というような異種材料同士の接合には用いられていない。異種材料同士の超音波接合では、材料同士の性質の違いもあり、被接合体としての接合強度を充分に高めることが難しいという課題があるためである。
【０００５】
本開示は、この課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異種材料同士の超音波接合による接合強度を高められるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る工具は、２つの部材を重ねた被接合体に対し、一方の部材表面から接触して超音波振動を伝達させることで、前記２つの部材同士を接合する超音波接合用の工具であって、柱状に延びる本体部と、前記本体部において前記被接合体と接触する接触面に形成されたカーボン層と、を備え、前記被接合体は、アルミ材料で形成されたアルミ部材を樹脂部材に重ねたものであり、前記本体部は、前記被接合体に前記アルミ部材の表面から接触させる、工具である。
【発明の効果】
【０００７】
本願出願人は、工具による被接合体との接触状態が、超音波接合によるアルミ部材と樹脂部材との接合強度に影響を与えている可能性に着目し、この接触状態のコントロールを試みた。そのコントロール方法は、工具において被接合体との接触面に別部材によるコーティングを施すというものであり、種々の材料でコーティングした工具での接合した場合の接合強度を確認している。
【０００８】
その結果、接触面にカーボン層を形成した工具において、それ以外のコーティングを施した場合やコーティングを施していない場合よりも顕著に接合強度が高くなることを見出だした。そのため、本開示に係る工具であれば、アルミ部材と樹脂部材といった異種材料同士であっても接合強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の一実施形態に係る超音波ホーンの前方斜視図
本開示の一実施形態に係る超音波接合の様子を示す側面図
本開示の一実施形態に係る工具の断面図（図２のＡ－Ａ断面図）
本開示の一実施形態における被接合体の接合界面を示す電子顕微鏡画像
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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