CN101542842A - 用于将导电构件连接到设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过焊接将用于电连接的导电构件(“连接构件”)联接到预期设备的方法，以及一种通过该联接方法联接的导电连接构件：其中所述连接构件包括在具有高导电率的板体上形成的防腐蚀涂层，以及在其一末端形成的突起结构，并且其中所述方法包括：定位所述连接构件，以使得该突起结构的凸起与设备的预定区域相接触，在该预定区域所述连接构件将连接至设备；使焊条与在该凸起对面的凹陷相接触；以及进行电阻焊接。所述联接方法具有以下效果，即代替具有低的价格竞争力的镍以及解决焊接过程中所引起的问题，从而极大地提高了生产率并极大地降低了缺陷率。

Description

用于将导电构件连接到设备的方法
技术领域
本发明涉及一种通过焊接将用于电连接的导电构件(“连接构件”)联接到预期设备的方法，以及一种通过该联接方法联接的导电连接构件：其中所述连接构件包括在具有高导电率的板体上形成的防腐蚀涂层，以及在其一末端形成的突起结构，并且其中所述方法包括：定位所述连接构件，以使得该突起结构的凸起与设备的预定区域相接触，在该预定区域所述连接构件将连接至设备；使焊条与在该凸起对面的凹陷相接触；以及进行电阻焊接。
背景技术
随着移动设备的不断发展，以及对于这种移动设备需求的增加，对于作为移动设备的能量来源的二次电池的需求也已急剧增加。
取决于在其中使用二次电池的外部设备的种类，可以单个电池形式或者以具有多个相互电连接的单元电池的中型或大型电池组形式使用二次电池。例如，小型设备，诸如移动电话，可利用一个电池的电力和容量运行预定时间。另一方面，在诸如膝上型计算机、电动车辆以及混合电动车辆等的中型或大型设备中需要使用中型或大型电池组，因为高功率和大容量对于中型或大型设备是必须的。
中型或大型电池组是一种这样的电池结构，其中多个单元电池相互串联和/或并联电连接。导线、板或者柔性印刷电路板(FPCB)通常用于各个单元电池的电极之间的电连接。
导线是线状导电构件。通常，绝缘树脂涂在线状构件的外表面上，因此，导线具有的优点在于，导线易变形并且价格便宜。另一方面，导线具有的缺点在于，很难通过钎焊或焊接，诸如点焊接、超声焊接或激光焊接等，实现各个电池的电极和导线之间的电连接。此外，导线具有另一缺点，即在焊接或钎焊过程中大量热量被传输至电池，导致电池可能受到损坏。
板是板状导电构件。板具有的优点在于，通过焊接易于实现各个电池的电极和板之间的连接。另一方面，板具有的缺点在于，在装配过程中，即使存在很小误差，可能就不能完成联接。
FPCB，最近被越来越多地使用，具有的优点在于，与板类似，通过焊接易于实现各个电池的电极和FPCB之间的连接，且FPCB适合于复杂结构的电连接。另一方面，FPCB具有的缺点在于，FPCB价格昂贵，FPCB的变形性非常低，并且装配过程困难。
图1和图2是典型示出一个使用镍板将多个电池相互连接的过程的视图。
参照图1，电池20和21由夹具10固定，镍板30位于在电池20的电极终端上，并且用焊嘴40进行点焊接。电池20和21相互并联连接。接下来，正如在图2中所示，在另一对并联电池22和23上进行点焊接。为了连接第一并联电池对20和21以及第二并联电池对22和23，第一并联电池对20和21以及第二并联电池对22和23被布置成直角，镍板20被弯曲90度，然后通过焊接将镍板30连接至第二并联电池对22和23。也在第三并联电池对24和25上进行该过程。因此，需要非常熟练的技术以及特殊结构的夹具，而且焊接过程是耗时的。当电池对20、21、22、23、24和25被排布成一排时，在焊接过程完成之后，电池被布置为如图3和图4中所示的结构。
图3是一个典型示出被构造为如下结构的电池组的视图，在该结构中，在如图1和图2中所示的电池之间的电连接之后，三个电池对以三串两并的连接方式布置。为了便于理解，以分解图示出了该电池组的三串两并的联接结构。
正如在图3中所示，三个电池对——电池对中的每对20和21都相互并联连接——经由镍板30相互串联连接。
图4是一个示出电池组50的典型视图，该电池组50的装配完成了。各个电池20和21经由连接至镍板30的阴极导线60和阳极导线70以及FPCB 80连接至保护电路模块90。
在利用如上所述的镍板的传统电池组制造方法中，“镍”用作电连接构件的主要材料。然而，“镍”具有低的价格竞争力。此外，镍具有高内部阻抗，并且镍的变形性非常低。
因此，为了解决上述问题，人们正积极进行着许多材料研究以代替镍。例如，可使用铜代替镍，因为铜具有高导电率和加工性能，同时铜具有高的价格竞争力。然而，铜的缺点在于，铜会腐蚀，并且铜的高导电率妨碍了在电阻焊接过程中热量的充分产生，从而很难利用铜进行焊接过程。此外，在焊接过程中，铜会粘住焊条，导致可加工性大大降低，并且增加了缺陷率。
发明内容
因此，做出了本发明，以解决上述问题以及其他待要解决的技术问题。
作为解决上述问题的大量广泛深入研究和实验的结果，本发明的发明人已研发了一种通过焊接将能够代替镍的新导电连接构件联接至预期设备的新方法，并且已发现该联接方法具有高的价格竞争力，并且能够解决焊接过程中所引起的问题，从而极大地提高生产率并极大地降低缺陷率。
具体而言，本发明的第一目的在于，提供一种利用一种具有新结构的导电连接构件的新焊接方法，该方法能够解决在传统焊接过程中所引起的问题。
本发明的第二目的在于，提供一种具有新结构并且具有能够代替昂贵的铜的新材料的导电连接构件。
根据本发明的一方面，可通过提供一种通过焊接将用于电连接的导电构件(“连接构件”)联接到预期设备的方法来实现上述和其他目的，其中所述连接构件包括在具有高导电率的板体上形成的防腐蚀涂层，以及在其一末端形成的突起结构，并且其中所述方法包括：定位所述连接构件，以使得所述突起结构的凸起与所述设备的预定区域相接触，在该预定区域所述连接构件将连接至设备；使焊条与在该凸起对面的凹陷相接触；以及进行电阻焊接。
因此，根据本发明的联接方法具有以下效果，即通过提供在板体上形成的防腐蚀涂层来防止连接构件腐蚀，以及通过提供在所述连接的一末端形成的突起结构来防止连接构件粘到焊条，从而极大地降低了缺陷率。
电阻焊接没有特殊限制，只要利用一对焊条进行所述电阻焊接。在一优选实施方案中，所述电阻焊接是通过一对具有不同电极特性的焊条进行的，一焊条(a)与所述连接构件的凹陷相接触，另一焊条(b)与所述设备直接接触。
作为用于电阻焊接的电源，可使用交流、直流或高频电流。尽管不特殊限制电流流动路线，优选的是用于电阻焊接的电流依次流过焊条(a)、连接构件、设备，以及焊条(b)。
所述设备可多样地适用于使用电作为工作能源的装置。在一优选实施方案中，所述设备是二次电池，通过电阻焊接将所述连接构件联接到二次电池的电极终端。
根据本发明的另一方面，提供了一种导电连接构件，其通过电阻焊接联接到二次电池的电极终端，其中所述连接构件包括在具有高导电率的板体上形成的防腐蚀涂层，以及在其一末端形成的突起结构。
该突起结构是一种这样的结构，在该结构中凸起和/或凹陷形成在板状构件的一侧或每侧上。所述突起结构包括一种这样的结构，在该结构中凸起形成在板状构件的一侧上，凹陷形成在该凸起相对的侧面上。
在传统技术中，非常昂贵的镍用作电连接至二次电池的电极终端的导电连接构件。镍的使用增加了电池的制造成本。
因此，优选的是用合适的材料代替镍。在一优选实施方案中，所述板体由导电率高于镍的导电率的金属材料制成，并且所述防腐蚀涂层由锡基材料制成。
导电率与金属的电阻系数有关。随着电阻系数值的增加，导电率减小。因此，导电率高于镍的导电率的金属材料具有小于镍的电阻系数值的电阻系数值。例如，可使用从包括锌、铝、铜或其合金的组中所选择的一个或两个，作为导电率高于镍的导电率的金属。优选的是，导电率高于镍的导电率的金属材料是铜基材料。
铜基材料可以是铜或者包含铜作为主要成分的合金(铜合金)。例如，铜合金是无氧铜(OFC)、黄铜(60/40或70/30)、磷青铜或其合金。
铜基材料具有高导电率和加工性能。因此，铜基材料可用作优良的电连接构件。然而，当使用铜作为连接构件时，会发生以下几个问题。首先，铜在空气中会氧化或腐蚀。其次，由于铜的高导电率，在电阻焊接过程中，热量未充分产生，从而很难进行用于将铜联接到电极终端的焊接过程。本发明如下地解决了上述问题。
首先，为了防止氧化或腐蚀，根据本发明，在板体上形成防腐蚀涂层。防腐蚀涂层可由锡或者包含锡作为主要成分的合金制成，使得在防止氧化或腐蚀的同时，铜的导电率不被降低。视情况而定，防腐蚀涂层可由镍或者包含镍作为主要成分的合金制成。
接下来，根据本发明，在连接构件的一末端形成突起结构，使得易于进行电阻焊接。当突起结构形成在将进行电阻焊接的区域时，所供给的电流集中在突起结构的凸起上。结果，电阻值在凸起上增加，因此以集中的形式从凸起上产生热量。因此，凸起的温度达到熔化温度。此外，相比于在凸起对面的凹陷，凸起的温度更快地达到熔化温度，从而防止连接构件粘到焊条。
防腐蚀涂层形成有足够厚度，从而防止板体氧化或腐蚀，而不限制导电率。优选的是，防腐蚀涂层具有2～8μm的厚度。
视情况而定，所述防腐蚀涂层可完全或部分形成在板体的一侧或每侧上。然而，优选的是，所述防腐蚀涂层完全形成在板体的每侧上，从而最大化防止板体氧化或腐蚀的效果。
所述突起结构没有特殊限制，只要连接构件合适地联接到电池。然而，优选的是，所述突起结构被形成为半径为0.4～1mm的半球形凸起的形状。
根据本发明的再一方面，提供了一种利用连接构件实现其电连接的二次电池。
所述连接构件应用其上的二次电池可以多种形式形成。所述二次电池优选地是圆柱形电池或棱柱形电池，更优选地是圆柱形电池。
二次电池的结构及其制造方法在本发明所属的领域中是众所周知的，因此，不再给出其详细说明。
附图说明
从结合附图的下列详细说明中可更加清晰地理解本发明的上述和其他目的、特征及其他优点，其中：
图1和图2是示出一个根据传统技术利用镍板将多个电池相互连接的过程的典型视图；
图3是一个示出在通过图1和图2中所示的过程制造的电池之间进行联接的分解图；
图4是一个示出根据传统技术所制造的电池组的典型视图；
图5是一个示出根据本发明一优选实施方案的电阻焊接过程的典型视图；
图6是一个示出根据本发明一优选实施方案的导电连接构件的多层结构的截面图；
图7是一个示出根据本发明另一优选实施方案的导电连接构件的一端的局部正视图；
图8是一个示出在图7中所示的导电连接构件的突起结构的据普截面图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述根据本发明的优选实施方案。然而，应注意的是，本发明的范围不限于所示出的实施方案。
图5是一个示出根据本发明一优选实施方案的电阻焊接过程的典型视图。
参考图5，导电连接构件100位于电池200的上端之上。此外，一对焊条310和320分别接触导电连接构件100和电池200的上端。具体地，布置导电连接构件100，使得突起结构的凸起110接触电池200的预定区域，在该预定区域处导电连接构件100将连接到电池200，在凸起110对面的凹陷朝上。
由焊条310和320对进行电阻焊接过程。焊条310接触在凸起110对面的凹陷，焊条320接触电池200的上端。焊条310和320具有不同的电极特性。电阻焊接电流依次流过焊条310、连接构件100、电池200，以及焊条320，从而进行电阻焊接过程。
图6是一个示出根据本发明一优选实施方案的导电连接构件的多层结构的截面图。
参考图6，锡涂层102和103形成在由铜制成的板体101的两侧面上。涂层102和103用于防止具有铜作为基本材料的板体101氧化和腐蚀。涂层102和103全面形成在板体101的两侧面上，使得涂层102和103具有3μm的厚度。
图7是一个示出根据本发明另一优选实施方案的导电连接构件的一端的局部正视图。
两个突起结构110a和110b形成在导电连接构件100的一端。各个突起结构110a和110b还用作标出焊接位置的标记，在该焊接位置导电连接构件100焊接到电池。尽管在该实施方案中形成了两个突起结构110a和110b，仅一个突起结构或两个以上的突起结构可形成在导电连接构件100。
图8是一个示出在图7中所示的导电连接构件的突起结构的局部截面图。
参照图8，用于与电池(未示出)连接的突起结构110形成在导电连接构件的一端。在连接构件的底部形成了一凸起111，所述凸起与电池相接触。在连接构件的顶部，在凸起111的对面形成了凹陷112，所述凹陷将与焊条310和320(参见图5)中的一个——即焊条310——相接触。当将电流供应穿过电阻焊接机(未示出)的焊条310和320中的一个——即焊条310——时，电流集中在与电池相接触的凸起111上，结果凸起111首先受热，因此凸起111的温度达到熔化温度。此时，向导电连接构件施加物理压力，因此实现了导电连接构件和电池之间的联接。
突起结构110的凸起形成为半径为0.4mm的半球形的形状。当然，突起结构110的尺寸可根据电池200的尺寸作各种调整。
尽管出于示例性目的已公开了本发明的优选实施方案，本领域的普通技术人员将意识到可以进行多种修改、添加和替换，而不偏离在所附权利要求中所公开的本发明的范围和主旨。
实用性
正如从上述说明中显而易见的，根据本发明的将连接构件联接到预期设备的方法具有以下效果，即代替了具有低的价格竞争力的镍、以及解决了焊接过程中所引起的问题，从而极大地提高了生产率并极大地降低了缺陷率。

Claims (16)

1.一种通过焊接将用于电连接的导电构件(“连接构件”)联接到预期设备的方法，其中所述连接构件包括在高导电率的板体上形成的防腐蚀涂层，以及形成在其一末端形成的突起结构，并且其中所述方法包括：定位所述连接构件，以使得所述突起结构的凸起与所述设备的预定区域相接触，在该预定区域所述连接构件将连接至设备；使焊条与在该凸起对面的凹陷相接触；以及进行电阻焊接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电阻焊接是通过一对具有不同电极特性的焊条进行的，一焊条(a)与所述连接构件的凹陷相接触，另一焊条(b)与所述设备直接接触。
3.根据权利要求2所述的方法，其中用于电阻焊接的电流依次流过焊条(a)、连接构件、设备，以及焊条(b)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述设备是二次电池，并且通过电阻焊接将所述连接构件联接到二次电池的电极终端。
5.一种导电连接构件，其通过电阻焊接联接到二次电池的电极终端，其中所述连接构件包括在具有高导电率的板体上形成的防腐蚀涂层，以及在其一末端形成的突起结构。
6.根据权利要求5所述的连接构件，其中所述板体由导电率高于镍的导电率的金属材料制成，并且所述防腐蚀涂层由锡基材料制成。
7.根据权利要求6所述的连接构件，其中导电率高于镍的导电率的金属材料是铜基材料。
8.根据权利要求7所述的连接构件，其中所述铜基材料是铜或者包含铜作为主要成分的合金(铜合金)。
9.根据权利要求8所述的连接构件，其中所述铜合金是无氧铜、黄铜(60/40或70/30)，或者磷青铜。
10.根据权利要求6所述的连接构件，其中所述锡基材料是锡或者包含锡作为主要成分的合金。
11.根据权利要求5所述的连接构件，其中所述防腐蚀涂层具有2～8μm的厚度。
12.根据权利要求5所述的连接构件，其中所述防腐蚀涂层由镍制成。
13.根据权利要求5所述的连接构件，其中所述防腐蚀涂层完全或部分形成在所述板体的一侧或每侧上。
14.根据权利要求5所述的连接构件，其中所述突起结构被形成为半径为0.4～1mm的半球形凸起的形状。
15.一种利用根据权利要求5～14中任一项所述的连接构件实现其电连接的二次电池。
16.根据权利要求15所述的二次电池，其中所述二次电池是圆柱形电池。
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