JP2018520875A - 接合構成部品及び接合方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、シャンク（１４）と、シャンク（１４）に対して横方向に延びたフランジ（１６）とを有する接合構成部品（１０）であって、フランジ（１６）は、シャンク（１４）の反対側に面した上面（１８）を備え、上面の第１の領域（２８、２８’）は、事前塗工はんだ材料（２４、２４’）によって覆われ、上面（１８）の第２の領域（３０、３０’）は、事前塗工接着剤（２６、２６’）で覆われた、接合構成部品に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャンクと、それに対して横方向に延びたフランジとを有する接合構成部品であって、フランジは、シャンクの反対側に面した上面を備え、それによって接合構成部品が通常、被加工物上に取り付けられる、接合構成部品に関する。

加えて、本発明は、本発明による接合構成部品を被加工物に取り付ける接合方法に関する。

接合構成部品又は締結要素を被加工物に接合する工学分野において、１つの公知の慣例は、例えば、金属スタッドを金属被加工物上に溶接することである。この方法は、「スタッド溶接」として知られ、特に自動車産業において、スタッドをボデーパネルに溶接するために用いられ、その後、スタッドにプラスチック製の締結クリップが取り付けられ、このクリップに、ケーブル、ライン等が固定される。

この型式のスタッドは、自動車産業において、いわゆる接地スタッドとしても用いられ、接地接続用の電気コンタクトを確立する目的で車体に溶接される。この接地スタッドは、結果として、鋼又はアルミニウムなどの導電性材料から成る。

スタッド溶接の上記接合方法の場合の根本的な問題は、物質的に結合された接続を得るために溶接プロセスの間に必要とされる、常に比較的高い、接地材料への入熱である。このことは、特に、入熱が高すぎる場合に損傷を受け得る代替材料の使用が、例えば自動車ボデー構築において、ますます増えていることを背景にして問題となっているように思われる。

現代の軽量自動車構築において、より高強度の鋼板及び可撓性のサンドイッチ要素の使用が増大しているように見える。これらは、機械的特性を保持しながら材料の厚さを削減する結果として、車両の重量を従来の材料と比べて低減することを可能にする。このような材料の例は、例えば、壁厚が０．７ｍｍ未満のＵｓｉｂｏｒ（商標）、又はＬｉｔｅｃｏｒ（登録商標）のような高強度鋼板である。この構成部品上での従来の溶接は、熱的な入熱がポリマー層に損傷をもたらし、又は薄壁の構成部品を貫通して溶接することになるので、もはや経済的に可能ではない。

さらなる傾向は、車両に組み込まれる繊維強化複合材料の割合の増大であり、これらは部分的にのみ溶接可能であり、且つ接地接続のためには導電性が不十分である。

上記のスタッド溶接の代替として、プラスチック材料から作られたスタッド又は他の締結要素をプラスチック材料の被加工物上に熱可塑的に溶接することが知られている。

金属締結要素と共にしばしば用いられるさらなる接合方法は、はんだ付けである。例えば特許文献１は、はんだ付けによって金属締結要素を金属被加工物に接続するための方法を開示しており、被加工物と締結要素との間の空間内に配置されたはんだペーストを溶融し、次いで締結要素と被加工物とを互いに向かって移動させて、接続が作製されるようになっている。はんだを溶融するために、被加工物と締結要素との間に電気アークが実現される。しかしながら、被加工物への比較的高い入熱という上記の問題は、この場合にも同様に存在する。これ以外にも、はんだ付けは、２つの金属構成部品を互いに接合することにのみ適している。

このようなスタッド形態の接合構成部品を接合する接着剤結合もまた公知である。特に自動車ボデー組立体において非金属複合材料の使用が増えてきているという事実により、自動車ボデー構築における締結方法として接着剤結合技術が確立されている。

この場合、接着剤は、接合構成部品の結合面に塗工され、このとき接着剤は、通常は加熱状態で塗工され、次いで再び冷却されることが、一般に知られている。このようにして製造された塗工された接着剤付きの構成部品は、この時点で、例えば製造地点から接合構成部品を被加工物に接着剤結合する場所に輸送可能であると想定される。

実際の接着剤結合プロセスの間に、次いで接着剤が活性化又は再活性化され、そのとき接着剤は通常、再加熱される。これに用いられる接着剤は、接着剤結合プロセスの間に比較的短時間で架橋するように設計されているので、接着剤結合は、６０秒未満、特に３０秒未満、好ましくは１０秒未満で実現できるようになっている。

自動車ボデー組立てにおいて、複数の締結要素形態のこのような接合構成部品が、一般にボデーセクションに接着剤結合される。これは、通常、接合構成部品が自動的に供給される自動化されたロボット支援接着剤結合システムによって行われる。

特許文献２から、ホットメルト接着剤を接合構成部品の接合面に塗工することが公知であり、このとき、接合構成部品は、ホットメルト接着剤浴の表面へと降ろされ、再び持ち上げられる。ホットメルト接着剤を冷却した後、接合構成部品は、この時点で、互いに貼り付くリスクなく、包装可能及び輸送可能となる。さらなる結合スタッド又はこれらの型式のスタッドを接着剤結合によって被加工物に取り付ける方法が、例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５から公知である。

接着剤結合は、自動車産業の多くの用途において接合方法の選択肢としてますますその存在感を増しているが、しかしながら、現在まで知られている接着剤結合プロセスは、車両ボデー上に接地接続のための電気コンタクトを確立するために取り付けられる上記の接地スタッドの取付けには適していない。作製される接着剤層は、通常、電気絶縁性である。いずれにしても、このような接着剤層から生じる電気抵抗は、接地スタッド用に必要とされる十分に許容可能な電気コンタクトの設置を保証できるようにするには、通常、高すぎる。

独国特許発明第１０ ２００４ ０４３ ６２７ Ｂ４号明細書 欧州特許第０ ７４１ ８４２ Ｂ１号明細書 欧州特許第１ ４５６ ５４３ Ｂ１号明細書 独国特許出願公開第１０ ２００９ ０４２ ４６７ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０ ２０１２ ０２１ ２１０ Ａ１号明細書

この背景を前提として、本発明の目的は、上述の不利点の少なくとも１つを回避する改善された接合構成部品を提供することである。この場合、特に、被加工物、特に非金属被加工物上に比較的単純な方式で且つかなり少ないエネルギー消費で取り付けることができると同時に、それでもなお電気接地接続として適切である接合構成部品を提供することが目的である。対応する接合方法を提供することも、本発明の目的である。

この目的は、本発明により、序言の部分で言及した型式の接合構成部品であって、シャンクの反対側に面したフランジの上面の第１の部分が事前塗工されたはんだ材料によって覆われ、フランジの上面の第２の部分が事前塗工された接着剤で覆われた接合構成部品によって達成される。

上記目的は、さらに、以下のステップ、すなわち、１）シャンクと、それに対して横方向に延びたフランジとを有し、フランジが、シャンクの反対側に面した上面を備え、上面の第１の領域が事前塗工はんだ材料によって覆われ、上面の第２の領域が事前塗工接着剤で覆われた接合構成部品を準備するステップ；２）少なくとも１つの導電性領域を有する被加工物を準備するステップ；接合構成部品を、はんだ材料が導電性領域に接触するように被加工物上に位置決めするステップ；及び３）接着剤の加熱の結果として接合構成部品を被加工物に接合するステップであって、はんだ材料が同時に溶融して、接合構成部品と被加工物との間に導電性接続を生成するステップ、を伴う方法によって達成される。

本発明には、結果として、接着剤結合及びはんだ付けという２つの接合方法の組合せが関与する。接着剤もまた、この目的で、本発明による接合構成部品上に、フランジの上面上にはんだ材料に加えて事前塗工される。「事前塗工」されたはんだ材料又は接着剤とは、本事例においては、接合構成部品上に前もって塗工され、実質的に位置的に正確に且つ係留された状態でそこに保持されているはんだ材料又は接着剤として理解されたい。したがって、これは、好ましくは溶融可能なはんだ材料又は溶融可能な接着剤であり、これは、接合構成部品の未加工状態において、液体又はペースト状ではないが、高粘度且つ不粘着性であり、その結果、事前塗工接着剤は、締結要素上に位置的に正確に留まり、その一方で、この締結要素が好ましくはばら積み品として輸送されるようになっている。「接合構成部品の未加工状態」とは、本事例においては、通常流通されるときの接合構成部品の状態、すなわち被加工物に取り付ける前の接合構成部品の状態として理解されたい。

例えば、事前塗工接着剤は、化学的に完全には硬化されていない高粘性の接着剤であり、接合プロセスの間に、例えば誘導加熱の結果としての熱処理によって完全に堅牢化可能（ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）及び化学的に硬化可能（ｃｕｒａｂｌｅ）である。熱可塑性プラスチック材料又はいわゆるホットメルトを用いることもできる。接着剤は、本事例においては、一般に、ＤＩＮ ＥＮ９２３に準拠した構造用接着剤、すなわち平均以上の荷重を伝達することができる全てのタイプの接着剤として理解されたい。上記ＤＩＮ ＥＮ９２３によれば、接着剤は、「表面付着力及び内部強度（凝集力）の結果として接合構成部品を接続することができる非金属材料」として定義される（ＤＩＮ８５９３、サブポイント４．８参照）。

事前塗工はんだ材料は、例えば、接合構成部品のフランジの上面に事前塗工されたものが冷却されたはんだ材料であって、加熱の結果として（再び）液化可能な、すなわち（再）活性化可能な、はんだ材料とすることができる。はんだ材料は、一般に、短く「はんだ」と称されることもある。

上記の事前塗工はんだ材料と事前塗工接着剤との組合せの結果として、接合構成部品を熱処理によって被加工物に取り付けることができる。接合構成部品の加熱の間に、接着剤及びはんだの両方が液化される。化学硬化型接着剤が用いられる場合、堅牢化は、加熱プロセスによって加速され又は開始される。その後の冷却プロセスの間に、はんだ材料が固化する。ホットメルトが事前塗工接着剤として用いられる場合、凝集強度は、はんだと共に、同時固化の結果として生じる。

接合構成部品がひとまとまりのユニットとして加熱される場合、接合構成部品が結合され又ははんだ付けされることになる被加工物上の箇所を予熱することもまた有利である。これは、例えば、ランプ、ファンによって行うことも又は誘導的に行うこともでき、はんだ接合を生成するときのサイクル時間の短縮及び品質の向上に寄与することができる。はんだ材料及び接着剤を純粋に局所的な方式で加熱することも可能である。

接合プロセスの間に生成されることになる接合構成部品と被加工物との間の固定接続又は耐荷重接続は、本事例においては、特に接着剤によって生じるものであり、他方、作製されるはんだ接合は、専ら又は少なくとも主として接合構成部品と被加工物との間の導電性接続を生成するために用いられることに注目されたい。接合プロセスの間に事前塗工はんだ材料によって作製されるはんだ接合は、必ずしも接合構成部品と被加工物との間に固定接続又は耐荷重接続をもたらす必要はなく、なぜならその機能は、接着剤の硬化によって生じるからである。とはいえ、はんだ接合は、それでも実際には接合の全強度に寄与することは明らかである。

上記の同時のはんだ付けと接着剤結合との組合せは、結果として、接地接続としての接合構成部品の使用を可能にし、このような型式の接地接続は、接着剤接続ゆえに、はんだ材料で覆われたフランジの上面の第１の領域で接合構成部品が接触することができる少なくとも１つの導電性領域が設けられた被加工物の場合である限りにおいて、非金属被加工物に対しても可能である。

本質的に、本発明の接合構成部品の結果として、はんだ材料及び接着剤の両方が事前塗工されたフランジ上面で、１）接着剤の結果としての固定接続、及び２）はんだ材料の結果としての電気コンタクト、という２つの異なる機能が同時に達成される。それにもかかわらず、はんだ材料及び接着剤の両方を熱による１つの同じ接合プロセスで活性化することが可能である。接着剤及びはんだ材料を活性化するために必要なエネルギー消費は、従来の溶接に比べて比較的小さい。接合プロセスの間に必要とされる接着剤及びはんだ材料の加熱は、例えば、誘導加熱によって発生させることができる。原理的には、はんだ材料及び接着剤を、アークによって、すなわち特許文献１において単にはんだ付けに関して記載されたのと同様の方法で、加工温度にすることも考えられる。

このようなタイプの接合構成部品を非金属被加工物上に取り付ける可能性と共に、接着剤結合とはんだ付けとの組合せは全く新しいタイプの接地接続、例えばコンタクト領域を有するパイプラインクリップとしてのプラスチック材料で囲まれて注入されるボンディング／はんだ付けスタッドの形態等も可能にする。

好ましい実施形態によれば、接合構成部品は、シャンクが中心軸線に沿って延び、且つフランジが中心軸線に対して垂直に延びたスタッドとして実現される。

フランジは、好ましくは、円形のプレート形フランジである。しかしながら、原理的には、異なる様式で形成された角度付きフランジ又はその他のフランジもまた可能である。この型式のスタッドは、好ましくは、スタッドのシャンクがそれに沿って延びる中心軸線に関して回転対称の構成部品である。

フランジは、通常、その上面を介して被加工物上に取り付けられる。このときシャンクは、被加工物から上向きに垂直に突出する。これが接地スタッドとして用いられる場合、電流は、スタッドのシャンク上に締結可能なケーブルラグによって、スタッドを介して被加工物内に分流することができる。ケーブルラグは、電線をスタッドに接続するためのものであり、通常、ナット又はプラスチック材料で製造された保護キャップによってスタッドに固定される。従って、好ましい実施形態によれば、ねじ山がシャンク上又はシャンク内に配置される。

代替的な実施形態によれば、絶縁変位コネクタ（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）がシャンク上に配置される。このような絶縁変位コネクタによって、非常に単純な方式で、電線をスタッドに機械的に且つ導電性になるように接続することもできる。

好ましい実施形態によれば、事前塗工はんだ材料によって覆われたフランジ上面の第１の領域は、事前塗工接着剤によって覆われたフランジ上面の第２の領域に隣接している。

したがって、両方の領域は、好ましくは互いに分離されている。この場合、はんだ材料の少なくとも一部は、（中心軸線に対して平行に見たとき）接着剤で覆われていないことが特に好ましい。はんだ材料は、接合構成部品の未加工状態においては、接着剤で全体が覆われてはいないが、側部にて、すなわち中心軸線に対して横方向に又は接合構成部品の半径方向で、単に接着剤に隣接していることが特に好ましい。この利点は、特に、接着剤が、接合構成部品と被加工物との間のはんだ材料によって作製された導電性コンタクトを損なわないことである。

さらなる実施形態によれば、はんだ材料は、フランジの上面から接着剤より高く突出していることが規定される。

したがって、この実施形態によれば、はんだ材料の層の厚さは、接合構成部品の未加工状態においては、接着剤の厚さよりも厚く、この厚さは、接合構成部品のフランジの上面に対して垂直な接着剤層又ははんだ材料層の寸法として理解される。このような実施形態は、非導電性の又はわずかに導電性の接着剤がはんだ材料と被加工物との間を通るリスクが結果として軽減されるので、接合構成部品と被加工物との間の電気コンタクトも改善する。

さらなる実施形態によれば、事前塗工接着剤によって覆われたフランジ上面の第２の領域は、事前塗工はんだ材料で覆われたフランジ上面の第１の領域を少なくとも部分的に取り囲む。この実施形態によれば、第２の領域は、第１の領域を完全に取り囲むことが特に好ましい。

はんだ材料は、この実施形態によれば、フランジ上面の中央に配置されることが好ましい。接着剤は、好ましくは、フランジ上面上のはんだ材料の周りにリング形になるように塗工される。この利点は、特に、接合構成部品と被加工物との間に作り出されるはんだ接点が周りを取り囲む接着剤によって封止されるので、水分によって生じる腐食がそこに発生することができないということである。

さらなる実施形態によれば、第２の領域が第１の領域を完全に取り囲み、第２の領域は、リング形の間隙によって第１の領域から分離され又は離間することが規定される。

両方の材料とも、はんだと接着剤との間のこのような環状の間隙の結果として、結合−はんだ付けプロセスの間に半径方向に膨張することが可能である。

さらなる実施形態によれば、接合構成部品のフランジの上面に環状溝が入れられ、この環状溝は、第２の領域の少なくとも一部を形成しており、接着剤によって覆われている。

この環状溝は、事前塗工接着剤が接合構成部品から偶発的に外れることに対する保護としての役割を果たす。

代替的な実施形態によれば、事前塗工はんだ材料で覆われたフランジ上面の第１の領域は、事前塗工接着剤で覆われたフランジ上面の第２の領域を少なくとも部分的に取り囲む。この実施形態によれば、第１の領域が第２の領域を完全に取り囲むことが特に好ましい。

接着剤は、このとき、フランジ上面の中央に一種の接着剤レンズとして配置されることが好ましい。はんだ材料は、一種のはんだリングとして、接着剤レンズの周りにリング形に配置されることが好ましい。接合構成部品のこのタイプの実施形態は、上述の第１領域と第２領域が逆に配置されたものと比べて、生産の観点から、製造がより容易である。加えて、この実施形態は、はんだ接点を比較的大きく作ることが可能であるという利点を提供する。

さらなる実施形態によれば、フランジの上面は凹部を備え、この凹部は、はんだ材料によって覆われた第１の領域の少なくとも一部を形成する。

フランジの上面のこのタイプの凹部は、結果として、特に、事前塗工はんだ材料が抜け落ちに対して保護されるという利点を提供する。例えば、はんだ材料は、前もって凹部に機械的に挿入され、例えばエンボス加工の結果として、抜け落ちに対して固定されることができる。接着剤は、はんだ材料の周りに（第１の別形）、又ははんだ材料間でその中央に（第２の別形）塗工することができる。どちらの場合でも、はんだ材料は、やはりまた、接合構成部品の中心軸線に沿って見たときに接着剤で覆われず、好ましくは、接合構成部品と被加工物との間に導電性接続の発生が保証されるように接着剤に対して上方に突出していることが特に好ましい。しかしながら、はんだ付けされた状態において、凹部は、抜落ちに対する保護と共に、フランジ上面の横面越しの電流伝達を改善する役割も果たす。凹部の結果として、凹部を有さない平坦面上に塗工された単一のはんだ点の結果としての場合よりも、大きい（電気）コンタクト面を被加工物と接合構成部品との間に作り出すことができる。

接着剤が最初は巻かれており、次に接着剤リングの形に打ち抜かれることもまた考えられる。次いで、このような接着剤リングのうちの１つを、接着剤リングがフランジ上面の中央に位置するはんだ材料を取り巻くように接合構成部品のフランジ上面にセットすることができる。下流のエンボス加工動作の間のはんだ材料の変形の結果として、１つ又は複数の接着剤リングが、機械式に接合構成部品に付加的に固定される。このような別形において、はんだ材料が入る上述の凹部は、フランジの上面の中央に配置されることが好ましい。

使用される接着剤の硬化温度より低いか又はこれと等しい溶融温度を有するはんだ材料を使用することが一般に好ましい。

このようにして、上述の組み合わされたはんだ付け及び接着剤結合を、１つの同じプロセス動作で実現することができる。結合及びはんだ付け動作は、スタッドの接着剤結合の場合と同様に行うことができる。接合構成部品及び被加工物が加熱される。次いで、接着剤及びはんだ材料の液化前又は液化中に、接合構成部品が被加工物上に配置される。より多くの熱の供給の結果として、はんだ材料及び接着剤が溶融する。この事例では、はんだ材料は、接合構成部品と被加工物との間の電気コンタクトを形成するはんだゾーン内の被加工物を硬化させる。同時に、接着剤は、接合構成部品のフランジ上面の残りの領域を硬化させる。はんだ材料は、その後の冷却の結果として固化する。化学的に堅牢化する系の場合、接着剤は、加熱相の間に硬化し、又は熱可塑性プラスチック材料又はホットメルトを用いた場合、はんだと同時に固化する。このとき、接着剤は、接合構成部品と被加工物との間の接続の機械的強度を担う。はんだ材料は、接合構成部品と被加工物との間の導電性接続を担う。

実施形態によれば、はんだ材料の溶融温度は１００℃と２５０℃との間の範囲内であることが好ましく、特に好ましい方式では１５０℃と２２０℃との間の範囲内である。

結果として、接合プロセスの間のプロセス温度を比較的低く保持することができる。被加工物の破壊をもたらし得る過剰の入熱が、結果として、効果的に防止される。

例えば、以下のはんだ付け材料は、本発明による使用が可能である：（ａ）Ｓ−Ｓｎ９０Ｚｎ１０（溶融温度約２００℃−２５０℃）、（ｂ）ＳｎＰｂ３７（溶融温度約１８０℃）、（ｃ）ＳｎＺｎ（＋Ｂｉ）（溶融温度約１９０℃−２００℃）、（ｄ）Ｂｌ５７Ｓｎ４２Ａｇ１％（溶融温度１３８℃−１４０℃）。

例えば、以下の接着剤結合材料は、本発明による使用が可能である：全てのホットメルト、特にエポキシ樹脂ベースの反応性ホットメルト、及び全てのＰＡＳＡ（登録商標）接着剤（「事前塗工可能な構造用接着剤（Ｐｒｅ−Ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）」フラウンホーファー研究機構 生産技術・応用マテリアル研究所（Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ−Ｉｎｓｔｉｔｕｔ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ））。

さらなる好ましい実施形態によれば、はんだ材料は、フラックス剤を含む無鉛軟質はんだである。

結果として、十分な技術的なはんだ接続が生成される。フラックス剤は既にはんだ材料内に含まれているので、もはやこれを外部から添加する必要はない。この利点は、特に、接合構成部品のはんだ付け領域外へのフラックス剤の偶発的な付着が回避されることであり、さもなければ接着剤の固有の接着力をかなり損なうことになるであろう。上記実施形態の結果として、はんだ付け領域内の正確な箇所へのフラックス剤の付与が実現される。フラックス剤は、結合−はんだ付けプロセスに先立って、スタッド上のはんだに付与することもでき、又は被加工物に付与することもできる（例えば、マイクロドージングにより）。

上述の特徴及び以下で述べる特徴は、各事例において特定した組合せのみならず、本発明の枠組みから逸脱することなく、他の組合せ又はそれ自体で有用であることが明らかである。

本発明の例示的な実施形態を図面に示し、且つ以下の説明において詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態による接合構成部品の略縦断面図を示す。 本発明の第１の実施形態による接合構成部品の略斜視図を示す。 本発明の第２の実施形態による接合構成部品の略縦断面図を示す。 本発明の第３の実施形態による接合構成部品の略縦断面図を示す。 本発明の第４の実施形態による接合構成部品の略縦断面図を示す。 ひとたび被加工物に締結した、本発明の第２の実施形態による接合構成部品の略縦断面図を示す。 ひとたび被加工物に締結した、本発明の第５の実施形態による接合構成部品の略縦断面図を示す。

図１は、接合構成部品の第１の実施形態の略縦断面図を示す。接合構成部品は、ここではその全体が符号１０によって示されている。

図１に示す実施形態によれば、接合構成部品１０は、スタッドとして実現される。接合構成部品１０は、しかしながら、図に示すもの以外のものとすることもでき、本発明の枠組みから逸脱することなく、止まり穴スタッド又は溶接ナットとして実現される。

接合構成部品１０は、好ましくは、対称的に又は少なくとも実質的に対称的に作られる。これは、中心軸線１２に沿って延びるシャンク１４を備える。このシャンク１４は、他の構成部品を締結する又は固定する役割を果たすことができるので、しばしばアンカー部分とも称される。「シャンク」という用語は、本事例においては、広い意味で理解されたい。

車両ボデー構築において用いる場合、しばしばシャンク１４に電線が固定される。このような場合、スタッド１０は、電気接地接続としての役割を果たす。原理的には、外部ねじ山をシャンク１４に設けることもできる（例えば図６参照）。

シャンク１４に対して横方向に又は中心軸線１２に対して横方向に、スタッド１０は、フランジ１６を備える。フランジ１６は、好ましくは、シャンク１４及び中心軸線１２に対して垂直に又は直交して延びる。スタッド１０は、通常、このフランジ１６によって、被加工物上に取り付けられ又は固定される。これは、本事例においては、後で詳述するように、結合及びはんだ付けの組合せの結果として行われる。フランジ１６は、特にプレート形又は円筒様式で作られる。これは、実質的に中心軸線１２の周りに半径方向に延びている。

接合構成部品１０は、通常、被加工物上に、フランジ１６の上面１８によって取り付けられる。第１の実施形態によれば、このフランジ１６の上面１８は、平坦な円形表面として作られる。この表面は、しばしば、接合面とも称される。しかしながら、平坦な表面を有することは必ずしも必須ではなく、本事例においては、接合構成部品１０を被加工物上に取り付けるフランジ１６の上面１８を一般的に指す。

フランジ１６の指定された上面１８は、フランジ１６の、シャンク１４の反対側に面した側を指す。上面１８は、フランジ１６の下面２０の反対側にある。この下面２０は、好ましくは、上面１８に対して平行に延びている。シャンク１４は、通常、円筒様式に作られており、フランジ１６の下面２０から発してフランジ１６から突き出している。

最後に、フランジ１６は、上面１８に対して且つ下面２０に対して横方向に延びた別の周囲面２２を備える。この周囲面２２は、本事例においては、スタッド１０の中心軸線１２に対して平行に延びた円筒面として作られている。しかしながら、円筒形の周囲面の代わりに、幾つかの部分面から組み立てられた不定の多角形の周囲面２２も考えられる。

図１及び図２からさらに分かるように、フランジ１６の上面１８は、はんだ材料２４及び接着剤２６によって少なくとも部分的に覆われている。フランジ１６の上面１８の第１の領域２８は、はんだ材料２４で覆われている。フランジ１６の上面１８の第２の領域３０は、接着剤２６で覆われている。第１及び第２の領域２８、３０は、互いに異なる。これらは、互いに相交わることなく、むしろ好ましくは互いに隣接する。第１及び第２の領域２８、３０は、本事例においては、フランジ１６の上面１８の部分領域又は部分表面として理解されたい。

図１及び図２に示す本発明による接合構成部品１０の第１の実施形態によれば、第１の領域２８は、フランジ１６の上面１８の中央に配置される。第２の領域３０は、少なくとも部分的に、しかしながら好ましくは完全に、第１の領域２８を取り囲んでいる。この結果、第１の実施形態によれば、第２の領域３０に塗工された接着剤２６が、第１の領域２８内に配置されたはんだ材料２４を半径方向で取り囲むことになる。

しかしながら、はんだ材料２４及び接着剤２６は、接合構成部品１０の中心軸線１２に対して平行に見たときに互いを覆わないように、互いに分離されている。したがって、フランジ１６の上面１８の第１の領域２８は、単純にはんだ材料２４で覆われていることが好ましい。フランジ１６の上面１８の第２の領域３０は、単純に接着剤２６で覆われていることが好ましい。第１の実施形態によれば、上面１８の第１の領域２８は、円形面を形成し、第２の領域３０は、半径方向にさらに外側に配置された円形リング面を形成する。

はんだ材料２４及び接着剤２６は、両方とも、フランジ１６の上面１８に事前塗工されており、すなわち既に前もって接合構成部品１０に塗工され、実質的に位置的に正確に且つ係留された状態でそこに保持されている。接合構成部品１０の製造の間に、はんだ材料２４及び接着剤２６は、好ましくは加熱された液体状態でフランジの上面１８に塗工され、その後、固化させるために冷却される。はんだ材料２４及び接着剤２６は、接合構成部品の未加工状態において、すなわちその製造後であるが被加工物への取り付け前は、少なくとも部分的に固化している。接合構成部品１０を被加工物に取り付けるときに、別の熱処理の結果として、はんだ材料２４及び接着剤２６は、再び液化することができる。

特に、接着剤２６は、接合プロセスの間に又はその後にのみ完全に硬化し、その結果、その完全な保持力が生じるように作られるべきである。しかしながら、はんだ材料２４及び接着剤２６はまた、はんだ及び接着剤層が偶発的に外れることなく、未加工状態の接合構成部品１０をばら積み品として輸送することができるように、接合構成部品１０の未加工状態であっても固体であり又は高粘性であるべきである。

接合構成部品１０にはんだ材料２４及び接着剤２６を組み合わせて装備しているので、本発明による接合構成部品１０は、接着剤結合及びはんだ付けの２つの接合方法の組合せに適している。既に述べたように、結果として複数の新たな可能性が開ける。結果として、接合構成部品１０は、特に接地スタッドとして、非金属性の熱感受性材料にも取り付けることが可能である。

接合構成部品１０を被加工物に接合している間に、はんだ材料２４及び接着剤２６は、好ましくは同時に加熱される。これは、例えば、誘導加熱の結果として行うことができる。しかしながら他のタイプの加熱も可能である。はんだ材料２４と接着剤２６との同時液化を保証するために、はんだ材料２４の溶融温度は、接着剤２６の硬化温度と同様の温度範囲内に確立されることが好ましい。接着剤２６は、通常、プロセス温度の上限を定め、他方、はんだ材料２４は、下限を定める。従って、はんだ材料２４の溶融温度は、接着剤２６の硬化温度より低いか又はそれに等しいことが特に好ましい。従って、１００℃と２５０℃との間の範囲内、好ましくは１５０℃と２２０℃との範囲内の溶融温度を有するはんだ材料２４が好ましく選択される。接着剤２６の硬化温度は、これに応じて、同様の温度範囲内で確立すべきである。

原則として、接合構成部品１０にはんだ材料２４を事前塗工する及び接合構成部品１０に接着剤２６を事前塗工する２つの機能は、その間で区別される。接着剤２６とは対照的に、はんだ材料２４は、接合構成部品１０がそれにより接合される接合構成部品１０と被加工物との間の機械的接続のための役割を特に少ししか又は全く果たさない。はんだ材料２４は、実質的に、接合構成部品１０と被加工物との間の導電性コンタクトを生成するための役割を果たす。接着剤２６は、対照的に、接合プロセス中に接合構成部品１０と被加工物との間に生成される接続が張力及びトルクに耐えるように、接合構成部品１０と被加工物との間に機械的に堅固な耐荷重接続を生成するためのものである。

接着剤２６は、換言すれば、被加工物とその上に接合された接合構成部品１０との間の安定な接続を保証するためのものであり、これは、特定の荷重伝達も可能にする。それゆえ、接合の結合強度は、接着剤によって生じる。作製されるはんだ接合は、対照的に、電流を、接合構成部品１０又はそのシャンク１４に接続することができる電線からフランジ１６を介して被加工物内へと分流するタスクを有する。

十分に技術的な接続を可能にするために、はんだ材料２４は、好ましくはフラックス剤部分を含む。フラックス剤がはんだ付け領域（第１の領域２８）の外部で接合構成部品１０に付着することは、接着剤２６の固有の接着力をかなり損なうことになるであろう。従って、フラックス剤を含むはんだ材料２４の代替として、フラックス材料だけをはんだ付け領域（第１の領域２８）内の正確な箇所に付与することが考えられる。

できるだけ良好な導電性はんだ接合を保証するために、これに加えて、中心軸線１２に対して平行に見たときに、はんだ材料２４が接着剤２６によって覆われていないことが特に好ましい。この種の被覆を接合プロセスにおいても回避するために、フランジ１６の上面１８に塗工されたはんだ材料層２４は、中心軸線１２に対して平行に測定したときに、フランジの上面１８に塗工された接着剤層２６よりも厚くなるような寸法にされることが特に好ましい。

一般に、本明細書で提案する接着剤−はんだ付け接合構成部品１０は、導電性金属構成部品及び非導電性プラスチック材料構成部品の両方と共に用いることができる。非導電性プラスチック材料構成部品の場合、電流伝達のために、被加工物内の導電路として働く金属領域又は電流伝導領域を設ける又は組み込むべきである。このような場合、接合構成部品１０は、はんだ材料２４を設けたフランジ上面の第１の領域がこの導電路の上に又は上方に載置されることになるように、接合プロセス中に位置決めされる。これは、下記の図６及び図７を参照してより詳細に後述される。

図１及び図２に示す本発明による接合構成部品の第１の実施形態のさらなる利点は、接着剤層２６がはんだ材料層２４を取り囲むことにある。この結果、はんだ材料２４のための一種の腐食保護がもたらされる。

図３は、本発明による接合構成部品１０の第２の実施形態を示す。第１の実施形態との根本的な違いは、フランジ上面１８に凹部が入れられていることにある。この凹部は、第１の領域２８を形成し、その中にはんだ材料２４が入れられる。本事例において示すように、凹部３２は、円筒様式に作ることができる。しかしながら、原理的には、凹部３２は、円錐形又は角度付き様式で形成することができる。

凹部３２は、実質的に、事前塗工はんだ材料２４が抜け落ちること、又は事前塗工はんだ材料２４がフランジ上面１８から偶発的に外れることに対する保護としての役割を果たす。このことは、接合構成部品１０がこの型式の複数の他の接合構成部品と一緒にばら積み品として輸送されるときに、特に重要である。しかしながら、抜落ちに対する保護に加えて、凹部３２は、はんだ付けされた状態においても、フランジ上面１８の横面越しの電流伝達を改善する役割を果たす。凹部３２の結果として、凹部を有さない平坦面上に塗工された単一のはんだ点の結果としての場合よりも大きい電気コンタクト面を被加工物と接合構成部品１０との間に作り出すことができる。

製造中に、はんだ材料２４は、例えばエンボス加工の結果として、凹部３２内に導入することができる。次いで接着剤２６をはんだ材料２４の周りに塗工することができる。この実施形態において、はんだ材料２４が、中心軸線１２に対して平行に見たときに、接着剤２６によって被覆されないこともまた好ましい。従って、この事例でもまた、これは、接着剤層２６に対して中心軸線１２に沿って突出している。

しかしながら、エンボス加工の結果としてのはんだ塗工の代わりに、他の型式の取付けを、例えばはんだ点上のはんだ付け（例えば、はんだレンズ、はんだドロップの形態での）の結果として、一般に用いることがおそらく可能であり得る。

接着剤２６を初期には液体形態で接合構成部品１０に塗工（事前塗工）した結果として、フランジ上面１８上に一種の凸形のレンズ形の接着剤層２６の構成が生成される。しかしながら一般に、接着剤２６が最初は巻かれており、次いで接着剤リングの形に打ち抜かれることもまた考えられる。次いで、この接着剤リングを、フランジ上面１８に、これらが中央に配置されたはんだ材料２４を取り巻くように配置することができる。下流のエンボス加工ではんだ材料２４を変形する結果として、この製造の別形でも、次いで接着剤２６を接合構成部品１０に機械的に固定することができる。

図４は、本発明による接合構成部品１０の第３の実施形態を示す。図３に示す第２の実施形態とは対照的に、第３の実施形態によれば、はんだ材料２４と接着剤２６との間に間隙４８が設けられる。それゆえ、フランジ１６の上面１８に事前塗工された２つの材料２４、２６は、互いに離間される。間隙４８は、好ましくはリング形の間隙４８として実現される。はんだ２４と接着剤２６との間のこのような環状間隙４８の結果として、両方の材料とも、説明した結合−はんだ付けプロセスの間に半径方向に膨張することが可能である。

第３の実施形態（図４参照）と第２の実施形態（図３参照）との間のさらなる違いは、接着剤２６が導入される又は接着剤２６によって被覆される環状溝５０が、フランジ１６の上面１８に入れられていることである。この環状溝５０は、凹部３２と同様に、事前塗工接着剤２６が接合構成部品１０から偶発的に外れることに対する保護としての役割を果たす。

第３の実施形態の最後に説明した２つの特徴（間隙４８及び環状溝５０）は、本発明の枠組みから逸脱することなく互いに独立に使用可能であることも注目すべきである。両特徴とも、本発明の枠組みから逸脱することなく、原理的には、凹部３２とは独立に使用可能である。したがって、これらは、独立して又は一緒に、図１及び図２に示す第１の実施形態による接合構成部品１０と共に使用することもできる。

接合構成部品１０のさらなる（第４の）実施形態を図５に略縦断面図で示す。最初の２つの実施形態とは対照的に、この第４の実施形態による接着剤層２６’は、フランジ上面１８の中央に配置されている。はんだ材料層２４’が接着剤層２６’を取り囲む。従って、フランジ上面１８のいわゆる第１及び第２の領域２８’及び３０’は、最初の２つの実施形態と対照的に交換されている。はんだ材料２４’によって被覆された第１の領域２８’は、接着剤２６’によって被覆された第２の領域３０’を取り囲む。

フランジ上面１８の第１の領域２８’は、第２の実施形態と同様に、凹部として実現される。この凹部は、円周側で延び、ここでフランジ上面１８に導入された一種の円形リング形の凹部３２’を形成する。それでもやはり、この場合も、はんだ材料層２４’は、中心軸線１２に対して平行に見たときに、接着剤層２６’を越え突き出していることが好ましい。この型式の配置（外側のはんだ材料２４’及び内側の接着剤２６’）において、接合構成部品１０の第１の実施形態の場合と同様に、フランジ上面１８を平坦面として、すなわち凹部３２’なしで作ることもまた考えられる。

図６及び図７は、本発明による接合構成部品１０の使用例の略断面図を示す。接合構成部品１０は、ここでは被加工物３４上に取り付けられている。接合構成部品１０自体は、第２の実施形態（図３参照）に従って作られている。

接着剤層２６は、既に述べたように、接合構成部品１０と被加工物３４との間に機械的な耐荷重接続を生成する。はんだ材料２４は、電気コンタクトを確立するための役割を果たす。この目的で、これは、被加工物３４内に導入された導電路３６上に配置され、この導電路に固定的に接続される。被加工物３４は、例えば、導電性ではない材料から製造することができ、その中に電流伝導性の金属導電路３６が導入され又は組み込まれる。

図６及び図７に示す接合構成部品１０と被加工物３４との間の接続は、例えば、以下のようにして生成することができる。はんだ材料２４及び接着剤２６を初期加熱する。次いで、はんだ材料２４及び接着剤２６が液化される前に、接合構成部品１０がフランジ上面１８によって被加工物３４上に配置され又は押しつけられる。さらなる入熱の結果として、次いではんだ材料２４及び接着剤２６が溶融する。この場合、はんだ材料２４は、導電路３６が配置されたはんだ付けゾーン内の被加工物３４を硬化する。同時に、接着剤２６は、被加工物３４の、取り囲む領域を硬化する。その後の冷却中に、はんだ材料２４が固化する。接着剤２６は、化学硬化型接着剤の場合は加熱相中に加速されて硬化し、ホットメルト又は熱可塑性プラスチック材料の場合は、冷却中に固化する。

図６及び図７に示す別形間の差異は、純粋に、接合構成部品１０のシャンク１４の実施形態の型式、並びに、結果として得られる、電線３８を接合構成部品１０に接続する可能性にある。

図６において、電線３８は、シャフト１４上に配置されたケーブルラグ４０によって接合構成部品１０に接続される。ハウジング４２は、ケーブルラグ４０を固定するために用いられる。このハウジング４２は、シャンク１４の外面に設けた外部ねじ山４４にねじ込まれる。ハウジング４２は、例えばプラスチック材料製の、絶縁保護キャップとすることができる。これの代替として、ハウジング４２は、キャップナットとして実現することもできる。加えて、ケーブルラグ４０がきつくねじ込まれたときに被加工物が変形しないように、接合構成部品１０がいわゆる保持及び駆動（ｈｏｌｄ ａｎｄ ｄｒｉｖｅ）機能（例えばＴｏｒｘ、多角形又は楕円などのポジティブ・ロックによる保持のための幾何学的形態）を備える場合が有利である。これは、被加工物３４が容易に変形可能な薄肉の被加工物であるときに特に有利である。ケーブルラグ４０に組み込まれたねじれ防止保護の使用もまた同様に有利である。

図７に示す接続の別形において、電線３８は、接合構成部品１０のシャンク１４に設けた絶縁変位コネクタ４６によって固定される。電線を固定するためのさらなる代替的な可能性、例えば、コンタクト領域を有するプラスチッククリップ又はパイプクリップ等もまた同様に考えられる。

要約すると、本発明による接合構成部品１０は、溶接不可能な薄い板上であっても接地コンタクトを生成する可能性を提供することを確立することができる。導電路が非導電性材料内に加工される場合、本発明による接合構成部品１０によって、接地点を任意の点において作製することができる。本発明による接合構成部品１０を取り付ける被加工物３４が非導電性材料（例えばＣＦＫ）から成る場合、接着剤接続は、単純で安全な保持を提供する。電気伝導性がはんだ接合によって実現されるので、接着剤接続それ自体は、電流伝導性である必要はない。

１０：接合構成部品
１２：中心軸線
１４：シャンク
１６：フランジ
１８：上面
２０：下面
２２：周囲面
２４、２４’：はんだ材料
２６、２６’：接着剤
２８、２８’：第１の領域
３０、３０’：第２の領域
３２、３２’：凹部
３４：被加工物
３６：導電性領域
３８：電線
４０：ケーブルラグ
４２：ハウジング
４４：ねじ山
４６：絶縁変位コネクタ
４８：間隙
５０：環状溝

Claims (15)

1. シャンク（１４）と、前記シャンク（１４）に対して横方向に延びたフランジ（１６）とを有する接合構成部品（１０）であって、前記フランジ（１６）は、前記シャンク（１４）の反対側に面した上面（１８）を備え、前記上面（１８）の第１の領域（２８、２８’）は、事前塗工はんだ材料（２４、２４’）によって覆われ、前記上面（１８）の第２の領域（３０、３０’）は、事前塗工接着剤（２６、２６’）で覆われたことを特徴とする、接合構成部品。
2. 前記接合構成部品（１０）がスタッドであり、前記シャンク（１４）が、中心軸線（１２）に沿って延びており、前記フランジ（１６）が前記中心軸線（１２）に対して垂直であることを特徴とする、請求項１に記載の接合構成部品。
3. 前記第１の領域（２８、２８’）が前記第２の領域（３０、３０’）に隣接していることを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の接合構成部品。
4. 前記はんだ材料（２４、２４’）の少なくとも一部は、前記接着剤（２６、２６’）で覆われていないことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の接合構成部品。
5. 前記フランジ（１６）の前記上面（１８）を前記接合構成部品（１０）の前記中心軸線（１２）に沿って見たとき、前記はんだ材料（２４、２４’）が前記接着剤（２６、２６’）より高く突出していることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の接合構成部品。
6. 前記第２の領域（３０）が、前記第１の領域（２８）を少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の接合構成部品。
7. 前記第１の領域（２８’）が、前記第２の領域（３０’）を少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の接合構成部品。
8. 前記フランジ（１６）の前記上面（１８）は、凹部（３２、３２’）を備え、前記凹部（３２、３２’）は、前記はんだ材料（２４、２４’）によって覆われた前記第１の領域（２８、２８’）の少なくとも一部を形成することを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の接合構成部品。
9. 前記凹部（３２）が前記フランジ（１６）の前記上面（１８）の中央に配置されたことを特徴とする、請求項８に記載の接合構成部品。
10. 前記はんだ材料（２４、２４’）の溶融温度が、前記接着剤（２６、２６’）の硬化温度より低いか又はこれに等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の接合構成部品。
11. 前記はんだ材料（２４、２４’）の溶融温度が、１００℃と２５０℃との間の範囲内、好ましくは１５０℃と２２０℃との間の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の接合構成部品。
12. 前記はんだ材料（２４、２４’）が、フラックス剤を含む無鉛軟質はんだであることを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の接合構成部品。
13. 前記シャンク（１４）上にねじ山（４４）が配置されたことを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の接合構成部品。
14. 前記シャンク（１４）上に絶縁変位コネクタ（４６）が配置されたことを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の接合構成部品。
15. ・シャンク（１４）と、前記シャンク（１４）に対して横方向に延びたフランジ（１６）とを有し、前記フランジ（１６）が、前記シャンク（１４）の反対側に面した上面（１８）を備え、前記上面（１８）の第１の領域（２８、２８’）が事前塗工はんだ材料（２４、２４’）によって覆われ、前記上面（１８）の第２の領域（３０、３０’）が事前塗工接着剤（２６、２６’）で覆われた、接合構成部品（１０）を準備するステップと、
    ・少なくとも１つの導電性領域（３６）を有する被加工物（３４）を準備するステップと、
    ・前記接合構成部品（１０）を、前記はんだ材料（２４、２４’）が前記導電性領域（３６）に接触するように前記被加工物（３４）上に位置決めするステップと、
    ・前記接着剤（２６、２６’）の加熱の結果として前記接合構成部品（１０）を前記被加工物（３４）に接合するステップであって、前記はんだ材料（２４、２４’）が同時に溶融して、前記接合構成部品（１０）と前記被加工物（３４）との間に導電性接続を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする、接合方法。

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