(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023119090
(43)【公開日】2023-08-28
(54)【発明の名称】磁気シールド構造体
(51)【国際特許分類】
H05K 9/00 20060101AFI20230821BHJP
B23K 20/10 20060101ALI20230821BHJP
【ＦＩ】
H05K9/00 J
B23K20/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022021727
(22)【出願日】2022-02-16
(71)【出願人】
【識別番号】595104574
【氏名又は名称】株式会社オータマ
(74)【代理人】
【識別番号】100100077
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充
(74)【代理人】
【識別番号】100136010
【弁理士】
【氏名又は名称】堀川 美夕紀
(74)【代理人】
【識別番号】100130030
【弁理士】
【氏名又は名称】大竹 夕香子
(74)【代理人】
【識別番号】100203046
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 聖子
(72)【発明者】
【氏名】櫻井 淳司
(72)【発明者】
【氏名】小田原 峻也
(72)【発明者】
【氏名】▲榊▼原 満
【テーマコード（参考）】
4E167
5E321
【Ｆターム（参考）】
4E167AA06
4E167AA08
4E167DA04
5E321AA05
5E321BB53
5E321BB60
5E321CC11
5E321CC22
5E321GG01
5E321GG05
5E321GG07
(57)【要約】
【課題】接合する部材と部材との導電性を確保できるとともに、ヒューム発生のおそれがない磁気シールド構造体を提供すること。
【解決手段】本発明の磁気シールド構造体（１）は、第１接合対象（４）と、第１接合対象（４）に隣接して設けられる第２接合対象（４）と、第１接合対象（４）と第２接合対象（４）との接合部（５）と、を備える。第１接合対象（４）および第２接合対象（４）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくは、銅または銅合金からなり、接合部（５）において、第１接合対象（４）と第２接合対象（４）とが超音波金属接合による接合層が設けられる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の磁気シールド構造体（１）は、第１接合対象（４）と、第１接合対象（４）に隣接して設けられる第２接合対象（４）と、第１接合対象（４）と第２接合対象（４）との接合部（５）と、を備える。第１接合対象（４）および第２接合対象（４）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくは、銅または銅合金からなり、接合部（５）において、第１接合対象（４）と第２接合対象（４）とが超音波金属接合による接合層が設けられる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１接合対象と、
前記第１接合対象に隣接して設けられる第２接合対象と、
前記第１接合対象と前記第２接合対象との接合部と、を備え、
前記第１接合対象および前記第２接合対象は、
アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくは、銅または銅合金からなり、
前記接合部において、
前記第１接合対象と前記第２接合対象とが超音波金属接合による接合層が設けられる、
ことを特徴と磁気シールド構造体。
前記第１接合対象に隣接して設けられる第２接合対象と、
前記第１接合対象と前記第２接合対象との接合部と、を備え、
前記第１接合対象および前記第２接合対象は、
アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくは、銅または銅合金からなり、
前記接合部において、
前記第１接合対象と前記第２接合対象とが超音波金属接合による接合層が設けられる、
ことを特徴と磁気シールド構造体。
【請求項2】
前記接合層は、
前記第１接合対象の第１端縁と前記第２接合対象の第２端縁との対向領域の一部または全部に設けられる、
請求項１に記載の磁気シールド構造体。
前記第１接合対象の第１端縁と前記第２接合対象の第２端縁との対向領域の一部または全部に設けられる、
請求項１に記載の磁気シールド構造体。
【請求項3】
複数の前記接合層は、
前記対向領域に間欠的に設けられる、
請求項２に記載の磁気シールド構造体。
前記対向領域に間欠的に設けられる、
請求項２に記載の磁気シールド構造体。
【請求項4】
前記接合部は、
前記第１接合対象の第１端縁と前記第２接合対象の第２端縁とが重ね合わされる前記対向領域に設けられるか、または、
前記第１端縁と前記第２端縁とが突き合わされる前記対向領域に設けられる、
請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の磁気シールド構造体。
前記第１接合対象の第１端縁と前記第２接合対象の第２端縁とが重ね合わされる前記対向領域に設けられるか、または、
前記第１端縁と前記第２端縁とが突き合わされる前記対向領域に設けられる、
請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の磁気シールド構造体。
【請求項5】
前記重ね合わされる前記対向領域には、
超音波金属接合による前記接合層の外に、前記第１接合対象と前記第２接合対象を貫通する締結部材が設けられる、
請求項４に記載の磁気シールド構造体。
超音波金属接合による前記接合層の外に、前記第１接合対象と前記第２接合対象を貫通する締結部材が設けられる、
請求項４に記載の磁気シールド構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波磁気ノイズを遮蔽できる磁気シールド構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の磁気シールド構造体は、磁性体とともに構成要素をなす複数の導電体としてのアルミニウムや銅などの板材を組み合わせて例えば筐体の形態を有する。この筐体において、板材と板材の継ぎ目における導電性を保つことにより、渦電流による遮蔽効果を向上できる。通常、板材の継ぎ目の接合には例えば特許文献１に記載されるように、ビス止めが用いられる。ビス止め以外として、板材の継ぎ目の接合に例えばアーク溶接のように板材を構成する金属を溶融させて接合する溶接が用いられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００３－１０５８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、ビス止めではビスのない箇所での導電性の低下が生じる。また、上述の溶接では導電性は確保できるものの、接合にともなうヒューム、つまり金属蒸気が冷却されて生じる微細金属粒子が発生する問題がある。
そこで本発明は、接合する部材と部材との導電性を確保できるとともに、ヒューム発生のおそれがない磁気シールド構造体の提供を目的とする。
そこで本発明は、接合する部材と部材との導電性を確保できるとともに、ヒューム発生のおそれがない磁気シールド構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の磁気シールド構造体は、第１接合対象と、第１接合対象に隣接して設けられる第２接合対象と、第１接合対象と第２接合対象との接合部と、を備える。
第１接合対象および第２接合対象は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくは、銅または銅合金からなる。
接合部において、第１接合対象と第２接合対象とが超音波金属接合による接合層が設けられる。
第１接合対象および第２接合対象は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくは、銅または銅合金からなる。
接合部において、第１接合対象と第２接合対象とが超音波金属接合による接合層が設けられる。
【0006】
本発明の磁気シールド構造体において、好ましくは、接合層は、第１接合対象の第１端縁と第２接合対象の第２端縁との対向領域の一部または全部に設けられる。
【0007】
本発明の磁気シールド構造体において、好ましくは、複数の接合層は、対向領域に間欠的に設けられる。
【0008】
本発明の磁気シールド構造体において、好ましくは、接合部は、第１接合対象の第１端縁と第２接合対象の第２端縁とが重ね合わされる対向領域に設けられるか、または、第１端縁と第２端縁とが突き合わされる対向領域に設けられる。
【0009】
本発明の磁気シールド構造体において、好ましくは、重ね合わされる対向領域には、超音波金属接合による接合層の外に、第１接合対象と第２接合対象を貫通する締結部材が設けられる。この締結部材が第１接合対象および第２接合対象と超音波金属接合されていてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、接合する部材と部材との導電性を確保できるとともに、ヒューム発生のおそれがない磁気シールド構造体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態に係る磁気シールド構造体の構成例を示す図である。
【図2】本実施形態に係る磁気シールド構造体の接合の構成例を示す図である。
【図3】本実施形態に係る磁気シールド構造体の他の接合の構成例を示す図である。
【図4】本実施形態に係る磁気シールド構造体の他の接合の構成例を示す図である。
【図5】本実施形態に係る磁気シールド構造体の他の接合の構成例を示す図である。
【図6】本実施形態に係る磁気シールド構造体の他の接合の構成例を示す図である。
【図7】本実施形態に係る磁気シールド構造体の他の接合の構成例を示す図である。
【図8】事前検討における試験片の構成を示す平面図であり、（ａ）は部分溶接による試験片、（ｂ）は全溶接による試験片、（ｃ）はビス止めによる試験片を示す。
【図9】事前検討における導電性の評価結果を示すグラフである。
【図10】第１実施例および第２実施例に用いる試験構造体の構成例を示す図である。
【図11】第１実施例および第２実施例に用いる試験構造体の仕様を示す表である。
【図12】第１実施例における遮蔽性の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）はアルミニウムの板厚が２ｍｍ（２ｔ）の場合の周波数特性を示し、（ｂ）はアルミニウムの板厚が３ｍｍ（３ｔ）の場合の周波数特性を示している。
【図13】第１実施例における遮蔽性能の上昇率を示すグラフである。
【図14】第２実施例における遮蔽性の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）はアルミニウムの板厚が２ｍｍ（２ｔ）の場合の周波数特性を示し、（ｂ）はアルミニウムの板厚が３ｍｍ（３ｔ）の場合の周波数特性を示している。
【図15】第２実施例における遮蔽性能の上昇率を示すグラフである。
【図16】第２実施例における遮蔽性の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は試験構造体の開口方向に磁界を印加したときの結果を示し、（ｂ）は試験構造体の開口方向に磁界を印加したときの結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
実施形態に係る磁気シールド構造体１は、図１に示されるように。シールド本体３と、シールド本体３の接合部５と、を備える。磁気シールド構造体１は、超音波金属接合による接合部５を備えている。
実施形態に係る磁気シールド構造体１は、図１に示されるように。シールド本体３と、シールド本体３の接合部５と、を備える。磁気シールド構造体１は、超音波金属接合による接合部５を備えている。
【0013】
［シールド本体３：図１参照］
シールド本体３の形状は任意であり、図１（ａ）に示される内部が閉じられている箱状の形態、図１（ｂ）に示されるように対向する部位に開口３Ａ，３Ａが設けられている形態であってもよい。図１（ａ），（ｂ）に示されるシールド本体３は、直方体状の外観を有しているが、これはあくまで一例であり、他の外観形状、例えば図１（ｃ）に示される円筒状の形態であってもよい。さらに、横断面が三角形、五角形以上の多角形でもよいし、枡形の形態、さらには横断面がコ字状の形態であってもよい。
シールド本体３の形状は任意であり、図１（ａ）に示される内部が閉じられている箱状の形態、図１（ｂ）に示されるように対向する部位に開口３Ａ，３Ａが設けられている形態であってもよい。図１（ａ），（ｂ）に示されるシールド本体３は、直方体状の外観を有しているが、これはあくまで一例であり、他の外観形状、例えば図１（ｃ）に示される円筒状の形態であってもよい。さらに、横断面が三角形、五角形以上の多角形でもよいし、枡形の形態、さらには横断面がコ字状の形態であってもよい。
【0014】
シールド本体３は、複数のシールド材４を組み合わせて作製される。例えば、図１（ａ）の箱状の形態の場合には、６枚の板状のシールド材４が筐体をなすように配置されるとともに、隣接するシールド材４とシールド材４の突き合せ部分が接合部５を構成する。一方のシールド材４が本発明の第１接合対象を構成し、他方のシールド材４が本発明の第２接合対象を構成する。また、図１（ｃ）の円筒状の磁気シールド構造体１は一枚の板材から構成されるが、接合部５に臨む一方の端縁４Ｅ１の側が本発明の第１接合対象を構成し、接合部５に臨む他方の端縁４Ｅ２の側が本発明の第２接合対象を構成する。このように、第１接合対象および第２接合対象は、それぞれ別体をなしている部材として構成されることもあれば、同一の部材に設けられることもある。なお、ここでは突き合せ部分を接合する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、重ね合わせ部分を接合してもよい。
【0015】
シールド本体３を構成する材料としては、シールドをなし得る金属材料、例えばアルミニウムおよびアルミニウム合金、銅および銅合金を用いることができる。この中で、アルミニウムおよびアルミニウム合金を用いることにより、超音波金属接合による接合部５を設ける効果が顕著になる。詳しくは後述するが、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、その表面に電気を通しにくい酸化膜が形成されるため、接合部５において電気的な接続が妨げられるからである。以下、アルミニウムおよびアルミニウム合金をアルミニウム合金等と総称する。
【0016】
［接合部５：図１参照］
接合部５は超音波金属接合により形成されるものである。
超音波金属接合は、接合対象である金属に超音波振動を印加することにより、接合界面に存在する酸化皮膜や付着物を破壊・分散させ、塑性変形により金属同士を密着させることで、原子間力が作用して接合する接合手法である。超音波金属接合によれば、ヒュームを発生させないのに加えて、迅速に接合を完了できる。
図１においては接合部５の存在を示しているにすぎず、具体的な接合部５の構成例は図２～図７を参照して追って説明する。
接合部５は超音波金属接合により形成されるものである。
超音波金属接合は、接合対象である金属に超音波振動を印加することにより、接合界面に存在する酸化皮膜や付着物を破壊・分散させ、塑性変形により金属同士を密着させることで、原子間力が作用して接合する接合手法である。超音波金属接合によれば、ヒュームを発生させないのに加えて、迅速に接合を完了できる。
図１においては接合部５の存在を示しているにすぎず、具体的な接合部５の構成例は図２～図７を参照して追って説明する。
【0017】
アルミニウム合金等の表面に形成される酸化膜は厚さが１ｎｍ（１０Å）程度と薄いため、表面研磨で容易に除去できるが、Ａｌは酸素との結合が速いため大気中で研磨しても即時に酸化膜が再生される。そこで、本実施形態においては、接合対象としてアルミニウム合金等を含む場合には、接合対象を密着させたうえで超音波金属接合することにより、酸化膜を破壊しつつ酸化膜が再生されるのを可能な限り阻止される接合部５が形成される。
なお、接合対象は、アルミニウム合金等同士の他に、アルミニウム合金等と他の金属材料、例えば銅合金等であってもよい。
なお、接合対象は、アルミニウム合金等同士の他に、アルミニウム合金等と他の金属材料、例えば銅合金等であってもよい。
【0018】
図１（ａ）～（ｃ）に示される接合部５は、超音波金属接合によるものだけが図示されているが、他の接合手段、例えば締結部材としてのビスによる締結とともに超音波金属接合を用いることもできる。高い接合強度を得るうえでは、ビスなどの締結手段を併用することが好ましい。
【0019】
次に、接合部５は図２～図７に示される多様な構成を備えることができる。
図２（ａ）は、全体が偏平なシールド材４と両端縁が直角に折れ曲がるフランジを備えるシールド材４との組み合わせからなる磁気シールド構造体１を示している。この磁気シールド構造体１は、偏平なシールド材４の端縁とフランジとが超音波金属結合による接合部５を構成する。
図２（ｂ）は、偏平なシールド材４を円筒状に成形し、かつ、シールド材４の両端縁を重ね合わせて磁気シールド構造体１を構成する。この磁気シールド構造体１は、重ね合わされたシールド材４の両端縁が超音波金属結合による接合部５が構成される。
図２（ｃ）は、図２（ｂ）と同様に円筒状の磁気シールド構造体１であるが、シールド材４の両端縁に径方向の外側に突き出るフランジを形成する。この磁気シールド構造体１は、フランジ同士を突き合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図２（ａ）は、全体が偏平なシールド材４と両端縁が直角に折れ曲がるフランジを備えるシールド材４との組み合わせからなる磁気シールド構造体１を示している。この磁気シールド構造体１は、偏平なシールド材４の端縁とフランジとが超音波金属結合による接合部５を構成する。
図２（ｂ）は、偏平なシールド材４を円筒状に成形し、かつ、シールド材４の両端縁を重ね合わせて磁気シールド構造体１を構成する。この磁気シールド構造体１は、重ね合わされたシールド材４の両端縁が超音波金属結合による接合部５が構成される。
図２（ｃ）は、図２（ｂ）と同様に円筒状の磁気シールド構造体１であるが、シールド材４の両端縁に径方向の外側に突き出るフランジを形成する。この磁気シールド構造体１は、フランジ同士を突き合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
【0020】
次に、図３は偏平な２枚のシールド材４，４のそれぞれの端縁において超音波金属結合による接合部５を構成する四つの事例を示している。
図３（ａ）は、当該両端縁がクランク状（またはＳ字状）に形成されたシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図３（ｂ）は、当該両端縁が傾斜するシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図３（ｃ）は、当該両端縁が直角に折れ曲がるシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図３（ｄ）は、偏平なシールド材４，４の対向する端面同士を突き合わせ、この突き合わせた部分に接合補助体６を積み重ねたシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図３（ａ）は、当該両端縁がクランク状（またはＳ字状）に形成されたシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図３（ｂ）は、当該両端縁が傾斜するシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図３（ｃ）は、当該両端縁が直角に折れ曲がるシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図３（ｄ）は、偏平なシールド材４，４の対向する端面同士を突き合わせ、この突き合わせた部分に接合補助体６を積み重ねたシールド材４，４の両端縁を重ね合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
【0021】
次に、図４も偏平な２枚のシールド材４，４を接合に関わる両端縁において超音波金属結合による接合部５を構成する二つの事例を示している。
図４（ａ）は、偏平なシールド材４，４の対向する端面同士を突き合わせ、この突き合わせた部分を超音波金属結合することにより接合部５が構成される。
図４（ｂ）は、偏平なシールド材４，４の対向する端面を例えば傾斜状またはクランク状に形成して重ね合わせ、この重ね合わせた部分を超音波金属結合することにより接合部５が構成される。
図４（ａ）は、偏平なシールド材４，４の対向する端面同士を突き合わせ、この突き合わせた部分を超音波金属結合することにより接合部５が構成される。
図４（ｂ）は、偏平なシールド材４，４の対向する端面を例えば傾斜状またはクランク状に形成して重ね合わせ、この重ね合わせた部分を超音波金属結合することにより接合部５が構成される。
【0022】
次に、図５は二つのシールド材４，４が直交する角部の接合に関わる超音波金属結合による接合部５を構成する三つの事例を示している。
図５（ａ）は、図２（ａ）にも示したが、全体が偏平なシールド材４と端縁が直角に曲がるシールド材４の端縁とが超音波金属結合による接合部５が構成される。
図５（ｂ）は、互いに対向する端縁が所定の角度、例えば４５度で傾く傾斜片を備える二つのシールド材４，４が、傾斜片同士を突き合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図５（ｃ）は、互いに対向する端縁が所定の角度、例えば９０度をなすように二つのシールド材４，４が交差して配置される。この交差部分の外側に第１接合補助体６Ａを接するように配置するとともに、交差部分の内側に第２接合補助体６Ｂを接するように配置する。第１接合補助体６Ａと第２接合補助体６Ｂはともに、Ｌ字状の横断面を有する。そして、第１接合補助体６Ａと第２接合補助体６Ｂが二つのシールド材４，４のそれぞれの外周面および内周面と超音波金属結合されることにより接合部５が構成される。
図５（ａ）は、図２（ａ）にも示したが、全体が偏平なシールド材４と端縁が直角に曲がるシールド材４の端縁とが超音波金属結合による接合部５が構成される。
図５（ｂ）は、互いに対向する端縁が所定の角度、例えば４５度で傾く傾斜片を備える二つのシールド材４，４が、傾斜片同士を突き合わせて超音波金属結合による接合部５が構成される。
図５（ｃ）は、互いに対向する端縁が所定の角度、例えば９０度をなすように二つのシールド材４，４が交差して配置される。この交差部分の外側に第１接合補助体６Ａを接するように配置するとともに、交差部分の内側に第２接合補助体６Ｂを接するように配置する。第１接合補助体６Ａと第２接合補助体６Ｂはともに、Ｌ字状の横断面を有する。そして、第１接合補助体６Ａと第２接合補助体６Ｂが二つのシールド材４，４のそれぞれの外周面および内周面と超音波金属結合されることにより接合部５が構成される。
【0023】
図６も二つのシールド材４，４が直交する角部の接合に関わる超音波金属結合による接合部５を構成する二つの事例を示している。
図６（ａ）は、端縁まで偏平なシールド材４と端縁に直角に曲がるコーナを有するシールド材４との例であり、一方のシールド材４の端縁が他方のシールド材４の直角に曲がる部分の内周面に接した状態で、超音波金属結合されることにより接合部５が構成される。
図６（ｂ）は、端縁に直角に曲がるコーナを有する二つのシールド材４，４おいて、コーナ同士を重ね合わせた状態で超音波金属結合されることにより接合部５が構成される。
図６（ａ）は、端縁まで偏平なシールド材４と端縁に直角に曲がるコーナを有するシールド材４との例であり、一方のシールド材４の端縁が他方のシールド材４の直角に曲がる部分の内周面に接した状態で、超音波金属結合されることにより接合部５が構成される。
図６（ｂ）は、端縁に直角に曲がるコーナを有する二つのシールド材４，４おいて、コーナ同士を重ね合わせた状態で超音波金属結合されることにより接合部５が構成される。
【0024】
次に、アルミニウム合金と銅合金とを接合する二つの例を、図７を参照して示す。
図７（ａ）は、アルミニウム合金からなるシールド材４Ａと銅合金からなるシールド材４Ｂとがその端面で超音波金属結合による接合部５とされる二つのシールド本体３，３を用意し、互いのシールド本体３の銅合金からなるシールド材４Ｂ同士を突き合わせる。二つのシールド本体３の他に、銅合金からなる接合補助体６が用意される。
次に、接合補助体６を二つのシールド本体３，３の銅合金の部分に重ね、かつ、接合補助体６と二つのシールド本体３，３の銅合金の部分とを締結部材であるビスＢにより結合する。
図７（ａ）は、アルミニウム合金からなるシールド材４Ａと銅合金からなるシールド材４Ｂとがその端面で超音波金属結合による接合部５とされる二つのシールド本体３，３を用意し、互いのシールド本体３の銅合金からなるシールド材４Ｂ同士を突き合わせる。二つのシールド本体３の他に、銅合金からなる接合補助体６が用意される。
次に、接合補助体６を二つのシールド本体３，３の銅合金の部分に重ね、かつ、接合補助体６と二つのシールド本体３，３の銅合金の部分とを締結部材であるビスＢにより結合する。
【0025】
図７（ｂ）は、二つのシールド本体３，３が、アルミニウム合金からなるシールド材４Ａに銅合金からなるシールド材４Ｂを重ねた状態で両者の界面を超音波金属結合による接合部５とする。その上で、二つのシールド本体３，３を、シールド材４Ａとシールド材４Ａを突き合わせ、かつ、シールド材４Ｂとシールド材４Ｂを突き合わせる。
次に、接合補助体６、二つのシールド本体３，３の銅合金からなるシールド材４Ｂおよびアルミニウム合金からなるシールド材４Ａを貫通して締結部材であるビスＢにより結合する。
次に、接合補助体６、二つのシールド本体３，３の銅合金からなるシールド材４Ｂおよびアルミニウム合金からなるシールド材４Ａを貫通して締結部材であるビスＢにより結合する。
【0026】
アルミニウム合金は表面に不働態膜が形成されやすく、この不働態膜は酸化物であるために導電性が劣る。図７（ａ），（ｂ）に示される例は、銅合金からなるシールド材４Ｂを電極として用いることにより、磁気シールド構造体１としての導電性の向上を図る。
【0027】
超音波金属接合を行う装置および接合プロセスは公知であるため、ここでは簡単に説明する。
超音波発振機で高周波の交流電流を発生させ、電気エネルギとして振動子に供給し、機械振動（超音波エネルギ）に変換する。振動子の超音波エネルギがホーンを伝搬し、ホーン先端では加圧方向に対し垂直方向の振動（横振動）になる。接合対象にヘッド荷重と超音波振動を印加されると、接合対象である金属材料同士の境界面で局部接触が生じる。超音波振動とヘッド加圧により、局部接触箇所を起点として、金属材料の境界面が擦れ合い、酸化皮膜や付着物が破壊、分散し、清浄な金属面が露出する。表面の微細な凹凸の塑性変形が促進し、金属同士が近接することで金属原子間引力が作用して、固相状態、つまり接合対象の融点以下で接合が行われる。こうして、接合部５には超音波金属結合による接合層が設けられる。
超音波発振機で高周波の交流電流を発生させ、電気エネルギとして振動子に供給し、機械振動（超音波エネルギ）に変換する。振動子の超音波エネルギがホーンを伝搬し、ホーン先端では加圧方向に対し垂直方向の振動（横振動）になる。接合対象にヘッド荷重と超音波振動を印加されると、接合対象である金属材料同士の境界面で局部接触が生じる。超音波振動とヘッド加圧により、局部接触箇所を起点として、金属材料の境界面が擦れ合い、酸化皮膜や付着物が破壊、分散し、清浄な金属面が露出する。表面の微細な凹凸の塑性変形が促進し、金属同士が近接することで金属原子間引力が作用して、固相状態、つまり接合対象の融点以下で接合が行われる。こうして、接合部５には超音波金属結合による接合層が設けられる。
【実施例0028】
次に、本実施形態による具体的な実施例を説明する。この実施例は、事前検討、第１実施例、第２実施例および第３実施例を含んでおり、以下、この順に説明する。
【0029】
［事前検討：図８および図９参照］
簡易な形状の試験片を用いて、導電性能を電気抵抗値から評価できるのかを事前検討した。
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、厚さ２ｍｍ、１００ｍｍ角のアルミニウム合金からなる２枚の矩形板材１１，１３の端縁１１Ｅ，１３Ｅ同士を１０ｍｍの幅で重ね合わせて対向領域ＯＡを設け、この対向領域ＯＡを以下の３種類で接合部１５を有する磁気シールド構造体１０として試験片を得た。２枚の矩形板材１１，１３が、本発明の第１接合対象および第２接合対象に対応し、端縁１１Ｅ，１３Ｅが本発明の第１端縁および第２端縁に対応する。
接合は、対向領域ＯＡの一部をアーク溶接（図８（ａ））、対向領域ＯＡの全部をアーク溶接する全溶接（図８（ｂ））および２箇所のビスＢによる締結（図８（ｃ））である。なお、用いたアルミニウム合金は、JIS A6000台、特にA6061である。以下の第２実施例および第３実施例も同様である。なお、本実施形態に用いることができるアルミニウム合金としては、アルミニウムの純度が99.00%以上の純アルミニウム材料を示す1000系のアルミニウム合金、例えばA1060，A1070，A1100を用いることができる。また、他のA6000系のA6062,A6063などを用いることもできる。
簡易な形状の試験片を用いて、導電性能を電気抵抗値から評価できるのかを事前検討した。
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、厚さ２ｍｍ、１００ｍｍ角のアルミニウム合金からなる２枚の矩形板材１１，１３の端縁１１Ｅ，１３Ｅ同士を１０ｍｍの幅で重ね合わせて対向領域ＯＡを設け、この対向領域ＯＡを以下の３種類で接合部１５を有する磁気シールド構造体１０として試験片を得た。２枚の矩形板材１１，１３が、本発明の第１接合対象および第２接合対象に対応し、端縁１１Ｅ，１３Ｅが本発明の第１端縁および第２端縁に対応する。
接合は、対向領域ＯＡの一部をアーク溶接（図８（ａ））、対向領域ＯＡの全部をアーク溶接する全溶接（図８（ｂ））および２箇所のビスＢによる締結（図８（ｃ））である。なお、用いたアルミニウム合金は、JIS A6000台、特にA6061である。以下の第２実施例および第３実施例も同様である。なお、本実施形態に用いることができるアルミニウム合金としては、アルミニウムの純度が99.00%以上の純アルミニウム材料を示す1000系のアルミニウム合金、例えばA1060，A1070，A1100を用いることができる。また、他のA6000系のA6062,A6063などを用いることもできる。
【0030】
超音波金属接合は、RINCO Ultrasonics AG社（スイス）製の超音波発振ユニット（３５ｋＨｚタイプ）および超音波ハンドユニットを用いて行なった。ホーンと呼ばれる加振部と固定部とで重ね合わせ部分を挟み込んで接合する。加振圧力はハンドルを握る強さで調整し、またその加振時間で接合強度を調節することができる。これについても以下の第２実施例および第３実施例も同様である。
【0031】
図９に導電性の評価結果として、電気抵抗値Ｒが示されている。図９に示すように、全溶接による電気抵抗値Ｒが最も小さく、部分溶接がその約３倍、ビス止めについては全溶接の１０倍を超える電気抵抗値Ｒとなった。これらの結果から導電性能を電気抵抗値から評価できることが確認された。
電気抵抗値は四端子抵抗計による電位差法から評価された。なお、測定位置Ｐは、図８（ａ）～（ｃ）のそれぞれに示されるように、重ね合わせの中央とした。これについても以下の第２実施例および第３実施例も同様である。
電気抵抗値は四端子抵抗計による電位差法から評価された。なお、測定位置Ｐは、図８（ａ）～（ｃ）のそれぞれに示されるように、重ね合わせの中央とした。これについても以下の第２実施例および第３実施例も同様である。
【0032】
［第１実施例：図１０～図１５参照］
次に、図１０～図１５を参照して第１実施例を説明する。
第１実施例は、４種類の角筒状の磁気シールド構造体２０としての試料を用いて超音波金属接合を施す前と後で磁界印加試験から遮蔽性能ＳＦを評価する。
（１）～（４）の４種類の試料において、図１０に仕様が示される通りであり、また、正面から視た形状は図１１に示される通りである。つまり、Ｌ字状の４枚の板材２１を図１１に示すように角筒状に組み合わせ、隣接する板材２１の重ね合わせ部分をビスＢにより接合するのに加えて、ビスＢとビスＢの間の中間部分を超音波金属接合し、接合層を間欠的に設けた。なお、角筒状の試料（１）～（２）の長手方向（紙面の奥行き方向）の寸法は３２０ｍｍであり、ビスＢとビスＢの間隔は５０ｍｍである。また、超音波金属接合を施す前とはビスＢのみで接合されている試料（１）～（４）のことであり、超音波金属接合を施した後とはビスＢに加えて超音波金属接合が施された試料（１）～（４）のことである。
次に、図１０～図１５を参照して第１実施例を説明する。
第１実施例は、４種類の角筒状の磁気シールド構造体２０としての試料を用いて超音波金属接合を施す前と後で磁界印加試験から遮蔽性能ＳＦを評価する。
（１）～（４）の４種類の試料において、図１０に仕様が示される通りであり、また、正面から視た形状は図１１に示される通りである。つまり、Ｌ字状の４枚の板材２１を図１１に示すように角筒状に組み合わせ、隣接する板材２１の重ね合わせ部分をビスＢにより接合するのに加えて、ビスＢとビスＢの間の中間部分を超音波金属接合し、接合層を間欠的に設けた。なお、角筒状の試料（１）～（２）の長手方向（紙面の奥行き方向）の寸法は３２０ｍｍであり、ビスＢとビスＢの間隔は５０ｍｍである。また、超音波金属接合を施す前とはビスＢのみで接合されている試料（１）～（４）のことであり、超音波金属接合を施した後とはビスＢに加えて超音波金属接合が施された試料（１）～（４）のことである。
【0033】
以上の（１）～（４）の試料について磁界を印加した状態で、ビスＢとビスＢの中間部分を四端子抵抗計の端子で挟み込んだ状態で電気抵抗値を測定した。なお、白抜きの矢印で示される磁界は、図１１（ａ）に示される幅方向に印加する場合と、図１１（ｂ）に示される長手方向に印加する場合とした。印加する磁界は、１μＴ（Ｐｅａｋ－ｔｏ－Ｐｅａｋ）（０.１～１０００Ｈｚ）である。
【0034】
＜磁界を幅方向に印加する第１試験＞
図１２（ａ），（ｂ）に磁界を幅方向に印加する第１試験における遮蔽性能ＳＦの周波数特性を示す。同図にはミミ部Ｍで計測した平均抵抗値も示している。また、図１３には周波数ｆが１０，１００，１０００Ｈｚにおける超音波金属接合することによる遮蔽性能ＳＦの上昇率が示されている。
図１２および図１３より、（１）～（４）の４種類のすべての試料において、超音波金属接合後の遮蔽性能ＳＦが向上し、その上昇率は１０００Ｈｚで１.５～２.５倍である。また、ミミ部Ｍでの平均抵抗値と遮蔽性能ＳＦとについては、抵抗値が小さいほど遮蔽性能ＳＦが高くなるという相関関係を有している。
図１２（ａ），（ｂ）に磁界を幅方向に印加する第１試験における遮蔽性能ＳＦの周波数特性を示す。同図にはミミ部Ｍで計測した平均抵抗値も示している。また、図１３には周波数ｆが１０，１００，１０００Ｈｚにおける超音波金属接合することによる遮蔽性能ＳＦの上昇率が示されている。
図１２および図１３より、（１）～（４）の４種類のすべての試料において、超音波金属接合後の遮蔽性能ＳＦが向上し、その上昇率は１０００Ｈｚで１.５～２.５倍である。また、ミミ部Ｍでの平均抵抗値と遮蔽性能ＳＦとについては、抵抗値が小さいほど遮蔽性能ＳＦが高くなるという相関関係を有している。
【0035】
＜磁界を長手方向に印加する第２試験＞
図１４（ａ），（ｂ）に磁界を長手方向に印加する第２試験における遮蔽性能ＳＦの周波数特性を示す。同図にはミミ部Ｍで計測した平均抵抗値も示している。また、図１５には周波数ｆが１０，１００，１０００Ｈｚにおける超音波金属接合することによる遮蔽性能ＳＦの上昇率が示されている。
図１４および図１５より、（２），（４）の両方の試料において、超音波金属接合後の遮蔽性能ＳＦが向上し、その上昇率は１０００Ｈｚで４～７倍まで向上した。また、ミミ部Ｍでの平均抵抗値と遮蔽性能ＳＦとについては、第１試験と同様に、抵抗値が小さいほど遮蔽性能ＳＦが高くなるという相関関係を有している。
図１４（ａ），（ｂ）に磁界を長手方向に印加する第２試験における遮蔽性能ＳＦの周波数特性を示す。同図にはミミ部Ｍで計測した平均抵抗値も示している。また、図１５には周波数ｆが１０，１００，１０００Ｈｚにおける超音波金属接合することによる遮蔽性能ＳＦの上昇率が示されている。
図１４および図１５より、（２），（４）の両方の試料において、超音波金属接合後の遮蔽性能ＳＦが向上し、その上昇率は１０００Ｈｚで４～７倍まで向上した。また、ミミ部Ｍでの平均抵抗値と遮蔽性能ＳＦとについては、第１試験と同様に、抵抗値が小さいほど遮蔽性能ＳＦが高くなるという相関関係を有している。
【0036】
［第２実施例：図１６，図１１］
次に、第２実施例における試料（２），（３）において、ステンレス鋼製のビスＢとビスＢの間の導電性の向上を図るため、図１１に示した磁気シールド構造体２０に加えてアルミニウム合金製のビスＢを打ち込んだ試料を作製し、その遮蔽性能ＳＦを評価した。アルミニウム合金製のビスＢの打ち込みは、アルミニウム合金製の板材２１の表面にできるアルミニウム酸化物からなる被膜を破り、アルミニウム合金製のビスＢおよび孔あけ時のバリを通じて、渦電流が流れやすくなることを想定している。
次に、第２実施例における試料（２），（３）において、ステンレス鋼製のビスＢとビスＢの間の導電性の向上を図るため、図１１に示した磁気シールド構造体２０に加えてアルミニウム合金製のビスＢを打ち込んだ試料を作製し、その遮蔽性能ＳＦを評価した。アルミニウム合金製のビスＢの打ち込みは、アルミニウム合金製の板材２１の表面にできるアルミニウム酸化物からなる被膜を破り、アルミニウム合金製のビスＢおよび孔あけ時のバリを通じて、渦電流が流れやすくなることを想定している。
【0037】
図１６（ａ），（ｂ）のそれぞれに、幅方向および長手方向の遮蔽性能ＳＦの周波数特性を示す。図１１より、アルミニウム合金製のビスＢの打ち込みによって遮蔽性能ＳＦは向上するが、超音波金属接合による遮蔽性能ＳＦの向上効果が顕著であることが確認された。
【0038】
［第３実施例］
次に、銅合金からなる２枚の板材を積層し、２枚の板材の対向する面が接合するように、超音波金属接合を行った。用いた銅合金からなる板材はJIS C1100の組成を有し、板厚が0.3mmである。その結果、２枚の銅合金からなる板材は、容易に引きはがせない程度の力で接合していることが確認された。
なお、銅または銅合金としては、上記の他にJIS C1020，C1720，C1201，C1220などを用いることができる。
次に、銅合金からなる２枚の板材を積層し、２枚の板材の対向する面が接合するように、超音波金属接合を行った。用いた銅合金からなる板材はJIS C1100の組成を有し、板厚が0.3mmである。その結果、２枚の銅合金からなる板材は、容易に引きはがせない程度の力で接合していることが確認された。
なお、銅または銅合金としては、上記の他にJIS C1020，C1720，C1201，C1220などを用いることができる。
【0039】
以上、本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態および実施例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
実施例においては、接合対象が重ね合わされた部分を溶接する重ね接手の形態について説明したが、本発明は突合せ接手、当金接手、Ｔ接手などの他の溶接形態の構造体に適用される。
また、第１実施例および第２実施例においては、ビスＢによる接合と超音波金属接合を併用しているが、本発明の構造体は、超音波金属接合だけで接合されてもよいし、ビスＢ以外の接合手段と超音波金属接合との併用によって接合されてもよい。また、ビスＢなどの締結部材で接合した部位を超音波金属接合してもよい。
実施例においては、接合対象が重ね合わされた部分を溶接する重ね接手の形態について説明したが、本発明は突合せ接手、当金接手、Ｔ接手などの他の溶接形態の構造体に適用される。
また、第１実施例および第２実施例においては、ビスＢによる接合と超音波金属接合を併用しているが、本発明の構造体は、超音波金属接合だけで接合されてもよいし、ビスＢ以外の接合手段と超音波金属接合との併用によって接合されてもよい。また、ビスＢなどの締結部材で接合した部位を超音波金属接合してもよい。
【符号の説明】
【0040】
１，１０，２０ 磁気シールド構造体
３ シールド本体
３Ａ 開口
４，４Ａ，４Ｂ シールド材
４Ｅ１，４Ｅ２ 端縁
５ 接合部
１０ 磁気シールド構造体
１１，１３ 矩形板材
１１Ｅ，１３Ｅ 端縁
１５ 接合部
２０ 磁気シールド構造体
２１ 板材
Ｂ ビス
Ｍ ミミ部
ＯＡ 対向領域
Ｐ 測定位置
３ シールド本体
３Ａ 開口
４，４Ａ，４Ｂ シールド材
４Ｅ１，４Ｅ２ 端縁
５ 接合部
１０ 磁気シールド構造体
１１，１３ 矩形板材
１１Ｅ，１３Ｅ 端縁
１５ 接合部
２０ 磁気シールド構造体
２１ 板材
Ｂ ビス
Ｍ ミミ部
ＯＡ 対向領域
Ｐ 測定位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】