ろう付け技術ハンドブック: プロセス特性、分類基準、およびろう付け合金の選択戦略

電気銀コンタクトチップアセンブリのろう付けは、ろう付け合金とワークピースの両方を溶融温度まで加熱し、液体ろう付け合金が固体ワークピースの隙間を埋めて金属結合を形成する溶接方法です。ろう付け中、材料はフィラー材料よりわずかに高い温度に加熱され、フィラー金属が液化し、すべての合わせ面を覆い、金属結合を形成します。ろう付け前に母材接触面の酸化皮膜や油分を除去し、ろう材溶解後に毛細管現象を働かせ、ろう材の濡れ性や毛細管流動性を高める必要があります。

ろう付けは、ろう付け合金の融点に基づいて、硬ろう付けと軟ろう付けに分けられます。

(1) 軟ろう付け：軟ろう付けではろう材の融点が450度未満となり、接合強度が低下します（100MPa未満）。軟ろう付けは主に、エレクトロニクス産業や食品産業における導電性、気密性、防水性の高いデバイスの溶接に使用され、低温接合が必要な場合に抵抗突合せ溶接の銀接点の代替手段となります。-錫-鉛合金ろう付けは、最も一般的なタイプのろう付け合金です。一般に軟半田には酸化皮膜を除去し、半田の濡れ性を向上させるためにフラックスが必要です。

(2) ハードハンダ付け：硬はんだの融点は450度以上であり、接合強度はより高くなります（200MPa以上）。硬質はんだ接合は強度が高く、高温でも機能するものもあります。硬はんだには多くの種類があり、アルミニウム、銀、銅、マンガン、ニッケル ベースのはんだが最も広く使用されています。-これらの中でも、銀-ベースのシステムは、銀の先端を銅のシャンクに固定するために銅スポット溶接銀コンタクトアセンブリでよく使用されます。

熱源に基づいて、さらに次のように分類できます。

(1) はんだごてはんだ：シンプルな装置、優れた柔軟性、微細はんだ付けに適しており、フラックスが必要で、ソフトはんだ付けと小さな部品のはんだ付けにのみ使用できます。{0}

(2) 火炎はんだ付け：設備がシンプルで柔軟性に優れていますが、温度管理が難しく、小さな部品しかはんだ付けできません。フレームはんだ付けは、可燃性ガス、可燃性固体または液体燃料と酸素または空気の混合物の燃焼によって形成される炎を使用してワークピースと銀はんだを加熱するはんだ付け方法です。ろう材の範囲は、低温-銀-ベースのフィラー金属から高温-ニッケルおよび銅-ベースのフィラー金属まで多岐にわたります。フィラーメタルの形状に関する要件はほとんどありません。ワイヤー-状、シート-状、プレフォーム-またはペースト-状のフィラー金属はすべて火炎ろう付けに使用できます。

(3) 金属浴ろう付け：加熱は速く、温度は正確に制御できますが、溶加材の消費量が多くなります。軟ろう付けとその大量生産、特に電気接点アセンブリの短いサイクル実行に使用されます。-

(4) 塩浴ろう付け：ろう付け合金は組み立てられ、溶融塩浴の中に置かれます。お風呂は電気、ガス、その他の燃料で加熱できます。塩はワークピースを加熱し、フィラーメタルを溶かします。このプロセスは加熱速度が速く、正確な温度制御が可能ですが、設備コストが高く、溶接後に設備の洗浄が必要です。大量生産に使用され、密閉されたワークピースを溶接することはできません。銀と銅のろう付けは通常、この媒体で行われます。

(5) 気相ろう付け：加熱が均一でろう付け品質が高い。軟ろう付けや量産に使用されます。

(6) 抵抗ろう付け：生産効率が高く低コストですが、温度管理が難しく、ワークの形状や大きさに制限があります。これは、ワークピース、溶加材、または溶加材とワークピース間の接触面を流れる電流によって発生する抵抗熱を利用して、溶加材を加熱して溶融するろう付け方法です。-銅スポット溶接銀コンタクトの製造によく適用される手法です。

(7) 高周波ろう付け：高周波ろう付けでは、ろう付けする部品を交流磁場に置きます。ワークピースの周囲に配置されたコイルの誘導電流の抵抗は、誘導ろう付けプロセスに熱を提供し、抵抗加熱によって事前に配置されたフィラー金属を溶かします。-このプロセスでは、必要な箇所のみワークピースを選択的に加熱することができ、急速加熱、良好なろう付け品質、ワークピース形状の制限が特徴で、小型の銀および銅溶接ボタン接点のバッチろう付けに適しています。

(8) 保護ガス炉でのろう付け:この方法では均一な加熱が可能で、変形が最小限に抑えられ、通常フラックスは必要ありませんが、加熱が遅く、溶加材やワークピースには大量の揮発性元素が含まれるべきではありません。大小の部品の一括生産や複数のろう付け継ぎ目を持つワークのろう付けに適しています。

(9) 真空ろう付け：ろう材を組み込んだワークを真空炉に入れて加熱しろう付けする方法です。正確な温度制御、均一な加熱、最小限の変形が可能で、溶接が難しい高温合金のろう付けも可能です。--フラックスを必要とせず、良好なろう付け品質が得られるため、重要なワークピースのろう付けに一般的に使用されます。現在、より高度な AMB (Active Metal Brazing) 技術も真空ろう付けに属します。 AMBは、活性元素TiとZrを含むAg-系はんだを約800度の高温で使用し、セラミックと金属の界面を濡れ反応させ、セラミックと金属間の異種接合を実現します。

低温：銀はんだの融点は、接合される金属の融点よりも低くなります。したがって、接合される金属は接続プロセス中に溶けることはありません。溶加材だけが溶けます。したがって、必要な加熱温度は比較的低い。

コンポーネントの表面に損傷なし:ろう材の融点が低いため、接続プロセス中に接合金属の表面品質が損傷せず、元の接触溶接コンポーネントの外観と性能が維持されます。

幅広い適用性:ろう付けは、異種金属、金属と非金属の接続、さらには繊維と分散強化複合材料など、さまざまな種類の材料の接合に使用できます。{2}

信頼できる強度:銀と銅のろう付けにより、強力で耐久性のある接続が実現し、高い強度と耐久性を備えたコンポーネントが得られます。

同じ材料は必要ありません:他の溶接方法と比較して、銅スポット溶接銀コンタクトは接合金属とろう材が同じ組成である必要はありません。これらの特性により、ろう付けは重要な金属接合技術となり、多くの分野で広く使用されています。

材料の適合性と信頼性に関するろう付けプロセスの中核的な要件を組み合わせた、溶接電気銀コンタクトチップアセンブリ硬ろう付けにおける銀ベースのフィラー金属の適用シナリオに完全に適合します。{0}このコンポーネントは、Cu や Zn などの合金元素を正確に配合した、高純度の銀-ベースの素材を利用しています。銀-ベースの材料の優れた熱伝導性、電気伝導性、耐食性を維持しながら、最適化された配合により高温での濡れ安定性と接合強度が向上し、ステンレス鋼や銅合金などのさまざまな母材のろう付けに適しています。{6}}その予備成形構造設計は、大量生産における充填材の配置要件に適合しており、隙間を正確に埋めて強力な冶金的結合を形成します。-これにより、エレクトロニクス、自動車、航空宇宙産業における高精度のろう付け作業に効率的で信頼性の高いソリューションが提供され、より安定した溶接品質と生産効率に貢献します。{10}