DE102016223652B4

DE102016223652B4 - Leitfähiges-Element-Fügekörper

Info

Publication number: DE102016223652B4
Application number: DE102016223652.0A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Sugiyama; Fumiharu Katsumata; Yoshinori Yamagata; Hirokazu Takahashi; Yasunori Nabeta
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: JP6401690B2; JP2017100139A; DE102016223652A1

Abstract

Leitfähiges-Element-Fügekörper, mit:einem ersten leitfähigen Element (M1, W2), das aus einem ersten Metall hergestellt ist;einem zweiten leitfähigen Element (W1), das aus einem zweiten Metall hergestellt ist; undeinem Fügeteil (L3, L5), der aus einem dritten Metall hergestellt ist, um eine Endfläche des ersten leitfähigen Elements (M1, W2) und eine Endfläche des zweiten leitfähigen Elements (W1) aneinander zu fügen, wobeieine Fügegrenzfläche (L3a, L5a) zwischen dem Fügeteil (L3, L5) und dem ersten leitfähigen Element (M1, W2), oder einem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche (L3a, L5a), eine erste feste Lösung (S2a, S3a) umfasst, welche eine feste Lösung ist, die aus dem ersten Metall und dem dritten Metall gebildet ist,eine Fügegrenzfläche (L3b) zwischen dem Fügeteil (L3, L5) und dem zweiten leitfähigen Element (W1), oder einem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche (L3b), eine zweite feste Lösung (S2b, S3b) umfasst, welche eine feste Lösung ist, die aus dem zweiten Metall und dem dritten Metall gebildet ist,zumindest eines des ersten leitfähigen Elements (M1, W2) und des zweiten leitfähigen Elements (W1) einen elektrischen Draht (W1, W2) umfasst, der aus einer Mehrzahl an Kerndrähten (W1a, W2a) gebündelt ist, undder Fügeteil (L3, L5) an einer Oberfläche von ihm, die einem Ende des elektrischen Drahts (W1, W2) gegenüberliegt, mit einer Mehrzahl an nadelförmigen Vorsprüngen (111) ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Leitfähiges-Element-Fügekörper.
Stand der Technik
Herkömmlich wird eine Vielzahl an Techniken des Vorsehens eines Verbindungselements zwischen leitfähigen Elementen und Crimpen dieses Verbindungselements vorgeschlagen, wobei dadurch die leitfähigen Elemente aneinandergefügt werden (siehe JP 2003-229183 A ).
JP 2010-182 492 A beschreibt eine Verbindungsstruktur eines Anschlusses mit einem Leiter. Die Verbindungsstruktur umfasst einen elektrischen Draht mit einem Leiter, der durch Verdrehen einer Vielzahl von Strängen, die aus einem ersten Material (z.B. Al) hergestellt sind, ausgebildet ist; einen Anschluss mit einem Verbindungsteil zum Verbinden mit dem Leiter und mit einem Kontaktteil, der integriert mit dem Verbindungsteil vorgesehen ist und mit einem Gegenanschluss zu kontaktieren ist; wobei der Verbindungsteil eine Basismaterialschicht, die aus einem zweiten Metall (z.B. Al) hergestellt ist, und eine schmelzbare Verbindungsschicht aufweist, die integriert an einer inneren Oberfläche der Basismaterialschicht vorgesehen ist, wobei die schmelzbare Verbindungsschicht aus einem dritten Metall (z.B. Zn-Al-Legierung) hergestellt ist, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als die ersten und zweiten Metalle aufweist, und das mit einer Seitenoberfläche eines Endabschnitts des Leiters zu kontaktieren ist, wenn der Anschluss an die Seitenoberfläche des Endabschnitts des Leiters des elektrischen Drahts gecrimpt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Leiter wird in DE 15 65 959 A beschrieben. Hier wird ein hülsenartiger Verbinder um den Leiter herum angeordnet und auf ihn aufgekniffen. Der hülsenartige Verbinder besitzt eine Außenhülse aus einem elastischen Material, das durch einen Aufkneifdruck bleibend verformbar ist, und eine Innenhülse aus einem leitenden Material, wobei durch eine Verformung der Außenhülse die Innenhülse um den Leiter herum zusammengedrückt und das Material der Innenhülse gegenüber dem Leiter zum Fließen gebracht wird. Die Innenhülse besteht aus schmelzbarem Metall und wird einem starken elektrischen Strom ausgesetzt, unter dessen Wärmewirkung das Material der Innenhülse schmilzt.
Weitere Verbindungsstrukturen sind aus DE 25 00 116 A1 , US 2005 / 0 035 180 A1 , JP 2003 - 229 183 A und US 2009 / 0 249 616 A1 bekannt.
Zusammenfassung
Bei den herkömmlichen Techniken gibt es jedoch einen Nachteil, dass eine ausreichende Leitung zwischen den leitfähigen Elementen durch den Einfluss von Oxidfilmen, die auf den Oberflächen der leitfähigen Elemente ausgebildet sind, nicht erlangt werden kann.
Das heißt, da zum Beispiel ein Aluminiumoxidfilm mit einer hohen Dichte und Härte auf der Oberfläche eines leitfähigen Elements ausgebildet ist, das aus Aluminium hergestellt ist, kann die Aluminiumoxidschicht durch einen Crimpprozess des Ausübens eines mechanischen Drucks nicht ausreichend zerstört werden, wobei dadurch verursacht wird, dass ein elektrischer Widerstand in einem resultierenden Fügeteil relativ erhöht ist.
In einem Fall eines Aluminiumdrahts oder einer Aluminium-Sammelschiene, falls eine große Kraft (Druck oder Vibrationen usw.) ausgeübt wird, um einen derartigen Aluminiumoxidfilm zu zerstören, wird unterdessen der Draht oder die Sammelschiene ungelegenerweise selbst einer großen Verformung ausgesetzt.
Da das Fügen der leitfähigen Elemente bei den herkömmlichen Techniken weitgehend einer Crimpkraft des Verbindungselements zuschreibbar ist, gibt es außerdem eine Möglichkeit, dass die leitfähigen Elemente von dem Verbindungselement abfallen, um eine ungenügende Lebensdauer aufzuweisen.
In einer derartigen Situation wie oben erwähnt, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung einen Fügekörper bereitzustellen, welcher imstande ist den Einfluss von Oxidfilmen zu verringern, die an den leitfähigen Elementen ausgebildet sind, und auch die Lebensdauer zu steigern.
Die obige Aufgabe wird durch einen Leitfähiges-Element-Fügekörper bzw. Fügekörper von leitfähigen Elementen gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Leitfähiges-Element-Fügekörper umfasst: ein erstes leitfähiges Element, das aus einem ersten Metall hergestellt ist; ein zweites leitfähiges Element, das aus einem zweiten Metall hergestellt ist; und einen Fügeteil, der aus einem dritten Metall hergestellt ist, um eine Endfläche des ersten leitfähigen Elements und eine Endfläche des zweiten leitfähigen Elements aneinander zu fügen. Eine Fügegrenzfläche zwischen dem Fügeteil und dem ersten leitfähigen Element, oder einem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche, umfasst eine erste feste Lösung, welche eine feste Lösung ist, die aus dem ersten Metall und dem dritten Metall gebildet ist. Eine Fügegrenzfläche zwischen dem Fügeteil und dem zweiten leitfähigen Element, oder einem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche, umfasst eine zweite feste Lösung, welche eine feste Lösung ist, die aus dem zweiten Metall und dem dritten Metall gebildet ist.
Mit dem obigen Leitfähiges-Element-Fügekörper umfasst die Fügegrenzfläche zwischen dem Fügeteil und dem ersten leitfähigen Element, oder dem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche, die erste feste Lösung, die aus dem ersten Metall und dem dritten Metall gebildet ist, während die Fügegrenzfläche zwischen dem Fügeteil und dem zweiten leitfähigen Element, oder dem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche, die zweite feste Lösung umfasst, die aus dem zweiten Metall und dem dritten Metall gebildet ist. Somit werden Oxidfilme, die auf den Oberflächen des ersten leitfähigen Elements und des zweiten leitfähigen Elements ausgebildet sind, bei einem Heiz- bzw. Erwärmungsprozess beim Ausbilden der ersten und zweiten festen Lösungen entfernt, und folglich ist es möglich, eine günstige bzw. vorzuziehende Leitfähigkeit mit der Verringerung des Einflusses der Oxidfilme auf einen elektrischen Widerstand sicherzustellen.
Da das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element durch die erste und die zweite feste Lösung aneinandergefügt werden, ist es außerdem möglich, die Lebensdauer zu verbessern, im Vergleich mit einem Fügekörper, wo diese Elemente aufgrund einer Crimpkraft aneinandergefügt werden.
Ferner umfasst zumindest eines des ersten leitfähigen Elements und des zweiten leitfähigen Elements einen elektrischen Draht, der aus einer Mehrzahl an Kerndrähten gebündelt ist, und der Fügeteil ist an einer Oberfläche von ihm, die einem Ende des elektrischen Drahts gegenüberliegt, mit einer Mehrzahl an nadelförmigen Vorsprüngen ausgebildet.
Dann können das Plattenmaterial und der elektrische Draht oder die Drähte fest aneinandergefügt werden und es ist möglich, die feste Lösung an der Fügegrenzfläche, oder dem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche, mit einer relativ tiefen Tiefe auszubilden.
Es ist bevorzugt, dass das dritte Metall ein Metall ist, dessen Schmelzpunkt niedriger als ein Schmelzpunkt des ersten Metalls und ein Schmelzpunkt des zweiten Metalls ist.
Dann ist es möglich, die erste und die zweite feste Lösung relativ einfach durch eine Temperaturumgebung auszubilden, wo eine Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt des ersten Metalls und der Schmelzpunkt des zweiten Metalls ist, und höher als der Schmelzpunkt des dritten Metalls ist.
Der Leitfähiges-Element-Fügekörper kann so ausgestaltet sein, dass jedes des ersten Metalls und des zweiten Metalls aus Aluminium oder einer Legierung, die Aluminium als eine Hauptkomponente enthält, hergestellt ist, das dritte Metall aus Zink oder einer Legierung, die Zink als eine Hauptkomponente enthält, hergestellt ist, und jede der ersten festen Lösung und der zweiten festen Lösung eine feste Lösung ist, die aus Aluminium und Zink gebildet ist.
Folglich kann der Leitfähiges-Element-Fügekörper relativ einfach erhalten werden.
Eine Dünnheit von jedem der Vorsprünge kann so ausgewählt sein, dass sie zwischen den Kerndrähten eingeführt werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt somit einen Leitfähiges-Element-Fügekörper bereit, welcher imstande ist den Einfluss von Oxidfilmen zu verringern, die an den leitfähigen Elementen ausgebildet sind, und auch die Lebensdauer des resultierenden Leitfähiges-Element-Fügekörpers zu steigern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1A ist eine Schnittansicht eines Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß einem Vergleichsbeispiel, die einen Zustand vor einem Fügen darstellt.
1B ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß dem Vergleichsbeispiel, die den Zustand vor dem Fügen darstellt.
1C ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß einer Modifikation des Vergleichsbeispiels, die einen Zustand vor einem Fügen darstellt.
2 ist eine Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß dem Vergleichsbeispiel, die einen Zustand nach dem Fügen darstellt.
3 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß dem Vergleichsbeispiel, in dem Zustand nach dem Fügen.
4 ist eine Darstellung, welche die Konzentrationsverteilung von Aluminium (Al) und Zink (Zn) in einer festen Lösung in einem Bereich in der Umgebung einer Fügegrenzfläche darstellt.
5A ist eine Schnittansicht eines Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß einer ersten Ausführungsform gemäß der beanspruchten Erfindung, die einen Zustand vor einem Fügen darstellt.
5B ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß der ersten Ausführungsform, die den Zustand vor dem Fügen darstellt.
6 ist eine Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß der ersten Ausführungsform, die einen Zustand nach dem Fügen darstellt.
7 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß der ersten Ausführungsform, in dem Zustand nach dem Fügen.
8A ist eine Schnittansicht eines Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß einer zweiten Ausführungsform gemäß der beanspruchten Erfindung, die einen Zustand vor einem Fügen darstellt.
8B ist eine Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß der zweiten Ausführungsform, die einen Zustand nach dem Fügen darstellt.
8C ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Leitfähiges-Element-Fügekörpers gemäß der zweiten Ausführungsform, die den Zustand nach dem Fügen darstellt.
9A ist eine Schnittansicht, die ein Zustandsbeispiel eines Drahts darstellt, welcher auf die Leitfähiges-Element-Fügekörper gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen anwendbar ist.
9B ist eine Schnittansicht, die das andere Zustandsbeispiel des Drahts darstellt, der auf die Leitfähiges-Element-Fügekörper gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen anwendbar ist.
10 ist eine Perspektivansicht, die ein Referenzbeispiel eines Leitfähiges-Element-Fügekörpers darstellt.

Beschreibung des Vergleichsbeispiels und der
Ausführungsformen
[Vergleichsbeispiel]
Ein Leitfähiges-Element-Fügekörper 1a gemäß einem Vergleichsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 1A bis 4 beschrieben.
Wie in 1A bis 1C dargestellt, umfasst der Leitfähiges-Element-Fügekörper 1a vor einem Fügen ein erstes leitfähiges Element M1, das aus einem ersten Metall hergestellt ist, ein zweites leitfähiges Element M2, das aus einem zweiten Metall hergestellt ist, und einen Fügeteil L1, der aus einem dritten Metall hergestellt ist, um entsprechende Endflächen des ersten leitfähigen Elements M1 und des zweiten leitfähigen Elements M2 aneinander zu fügen.
Der Leitfähiges-Element-Fügekörper 1a nimmt an, dass das erste Metall, welches das erste leitfähige Element M1 ausbildet, und das zweite Metall, welches das zweite leitfähige Element M2 ausbildet, zusammen Aluminium (Al) sind. In diesem Zusammenhang kann eine Aluminiumlegierung, die Aluminium als eine Hauptkomponente enthält, als das erste Metall und das zweite Metall angenommen werden.
Der Leitfähiges-Element-Fügekörper 1a nimmt auch an, dass das dritte Metall, das den Fügeteil L1 ausbildet, Zink (Zn) ist, als eine Art von niedrig schmelzendem Metall, dessen Schmelzpunkt niedriger als die Schmelzpunkte des ersten Metalls und des zweiten Metalls ist. In diesem Zusammenhang kann eine Zinklegierung, die Zink als eine Hauptkomponente enthält, als das dritte Metall angenommen werden.
Das erste leitfähige Element M1 und das zweite leitfähige Element M2 werden durch Plattenmaterialien ausgebildet. Es gibt keine Beschränkung in der Querschnittform des Plattenmaterials, und deshalb kann es irgendeines von quadratisch, kreisförmig, polygonalen Formen und dergleichen sein.
Der Fügeteil L1 umfasst einen rohrförmigen Teil 2a, der an beiden Endseiten von ihm mit Öffnungsteilen 2c, gemäß den Querschnittformen der Plattenmaterialien, die das erste leitfähige Element M1 und das zweite leitfähige Element M2 ausbilden, und einem Teilungs- bzw. Trennteil 2b versehen ist, der im Wesentlichen an der Mitte der rohrförmigen Teile 2a positioniert ist. Obwohl der Trennteil 2b nicht besonders beschränkt ist, kann seine Dicke zum Beispiel ungefähr 1 mm betragen.
Die Oberfläche des Trennteils 2b, die eine Fläche 10 gegenüberliegend zu dem Ende des ersten leitfähigen Elements M1 oder des zweiten leitfähigen Elements M2 ausbildet, kann eine glatte Oberfläche sein, wie in 1B dargestellt. Dann ist es möglich, die Adhäsion zwischen dem Fügeteil L1 und dem ersten leitfähigen Element M1 oder dem zweiten leitfähigen Element M2 zu steigern.
Alternativ kann, wie eine in 1C dargestellte Modifikation, der Trennteil 2b an seiner Oberfläche gegenüberliegend zu dem Ende 20 des ersten leitfähigen Elements M1 oder des zweiten leitfähigen Elements M2 mit einem oder mehr Vorsprüngen 11 ausgebildet sein. In diesem Fall ist es möglich, eine feste Lösung mit einer relativ tiefen Tiefe in einem später erwähnten gefügten Zustand auszubilden.
Obwohl die Vorsprünge 11, bei der in 1C dargestellten Modifikation, lediglich an der Oberfläche des Trennteils 2b auf der Seite des zweiten leitfähigen Elements M2 ausgebildet sind, ist die Ausbildung nicht hierauf beschränkt, und ähnliche Vorsprünge 11 können auch an der Oberfläche des Trennteils 2b auf der Seite des ersten leitfähigen Elements M1 ausgebildet sein.
Alternativ kann die Oberfläche des Trennteils 2b anstelle der Vorsprünge 11 aufgeraut sein.
Während ein temporärer Haltezustand von 1A gehalten wird, wird dann der Fügeteil L1 usw. bis zu einer vorbestimmten Temperatur erwärmt. Genauer wird durchgeführt, den Fügeteil L1 usw. auf eine Temperatur zu erwärmen, die höher als der Schmelzpunkt von Zink ist, welches das dritte Metall bildet, und niedriger als der Schmelzpunkt von Aluminium, welches das erste Metall und das zweite Metall bildet. Es gibt keine Beschränkung bei dem Verfahren des Erwärmens, und es ist entweder ein Widerstandsheizverfahren anwendbar, bei dem ein vorgesehener Strom dazu gebracht wird, durch den Leitfähiges-Element-Fügekörper 1a zu fließen, wobei er dadurch von innen erwärmt wird, oder ein äußeres Heizverfahren des Erwärmens des Leitfähiges-Element-Fügekörpers 1a von der Außenseite unter Verwendung einer Heizeinheit. Überdies können das erste leitfähige Element M1 und das zweite leitfähige Element M2 beim Erwärmen in eine Richtung unter Druck gesetzt werden, um den Fügeteil L1 zu drücken.
Wie in 2 dargestellt, verfestigt sich Zink, das den rohrförmigen Teil 2a des Fügeteils L1 ausbildet, nach einem Schmelzen, um die Enden des ersten leitfähigen Elements M1 und des zweiten leitfähigen Elements M2 von der Außenseite bzw. von außen aneinander zu fügen.
Andererseits umfasst eine Fügegrenzfläche L1a zwischen dem Fügeteil L1 und dem ersten leitfähigen Element M1, welche durch den Trennteil 2b vor einem Fügen gebildet worden ist, oder ein Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L1a, eine feste Lösung S1a, die aus dem ersten Metall (Aluminium) und dem dritten Metall (Zink) gebildet ist.
Auch umfasst eine Fügegrenzfläche L1b zwischen dem Fügeteil L1 und dem zweiten leitfähigen Element M2, welche durch den Trennteil 2b vor einem Fügen gebildet worden ist, oder ein Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L1b, eine feste Lösung S1b, die aus dem zweiten Metall (Aluminium) und dem dritten Metall (Zink) gebildet ist.
Hier ist 4 eine Darstellung, welche die Konzentrationsverteilung von Aluminium und Zink in einer festen Lösung in einem Bereich in der Umgebung der Fügegrenzfläche L1a (L1b) darstellt. In dieser Darstellung bezeichnet eine horizontale Achse einen Abstand (µm), dass die Fügegrenzfläche L1a (L1b) ein Bezugspunkt „0“ ist, während eine vertikale Achse die Konzentrationen von Aluminium und Zink bezeichnet.
Wie in 4 dargestellt, ist an der Fügegrenzfläche L1a (L1b), oder in dem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L1a (L1b), eine gradierte bzw. abgestufte feste Lösung S1a (S1b) ausgebildet, wo die Konzentration von Zink mit Abstand von der Fügegrenzfläche L1a (L1b) abnimmt, während die Konzentration von Aluminium mit Abstand von der Fügegrenzfläche L1a (L1b) zunimmt.
Mit dem Leitfähiges-Element-Fügekörper 1a gemäß der ersten Ausführungsform, sogar falls die Aluminiumoxidfilme auf den Endflächen des ersten leitfähigen Elements M1 und des zweiten leitfähigen Elements M2, die aus Aluminium gebildet sind, ausgebildet werden, ist es möglich den Einfluss der Aluminiumoxidfilme zu verringern und eine bevorzugte bzw. vorzuziehende Leitfähigkeit sicherzustellen, da die Aluminiumoxidfilme bei dem Prozess des Schmelzens von Zink, das den Fügeteil L1 ausbildet, entfernt werden.
Da das erste leitfähige Element M1 und das zweite leitfähige Element M1 durch die festen Lösungen S1a, S1b aneinandergefügt werden, ist es außerdem möglich die Lebensdauer des Leitfähiges-Element-Fügekörpers zu verbessern, im Vergleich mit einem Fügekörper von leitfähigen Elementen, die durch eine Crimpkraft, wie ein Herkömmlicher, aneinandergefügt sind.
[Erste Ausführungsform]
Ein Leitfähiges-Element-Fügekörper 1b gemäß einer ersten Ausführungsform gemäß der beanspruchten Erfindung wird unter Bezugnahme auf 5A bis 7 beschrieben.
Ähnliche Elemente zu jenen des Leitfähiges-Element-Fügekörpers 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel werden übrigens jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre überlappenden Beschreibungen werden weggelassen.
Der Leitfähiges-Element-Fügekörper 1b gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet sich von dem des Vergleichsbeispiels dahingehend, dass ein elektrischer Draht W1, der aus einer Vielzahl an gebündelten Kerndrähten W1a, die aus Aluminium hergestellt sind, gebildet ist, anstelle des zweiten leitfähigen Elements M2 in der Form der Platte verwendet wird. Außerdem ist ein Verbinderanschluss 30 an einem Ende des Drahts W1 an einer gegenüberliegenden Seite eines Fügeteils L3 vorgesehen.
Der Fügeteil L3 ist aus Zink hergestellt und ist auch mit einem ähnlichen Aufbau wie der Fügeteil L1 des Leitfähiges-Element-Fügekörpers 1a gemäß dem Vergleichsbeispiel versehen. An der Oberfläche eines Unterteilungs- bzw. Trennteils 2b ausgebildete Vorsprünge 111 sind jedoch in der Form von Nadeln, jeder mit einer Dünnheit, durch welche die Nadel zwischen den Kerndrähten W1a des Drahts W1 eingeführt werden kann.
Während ein temporärer Haltezustand von 5A gehalten wird, wird dann der Fügeteil L3 usw. bis zu einer vorbestimmten Temperatur erwärmt. Genauer wird durchgeführt, den Fügeteil L3 usw. auf eine Temperatur zu erwärmen, die höher als der Schmelzpunkt von Zink ist, welches das dritte Metall bildet, und niedriger als der Schmelzpunkt von Aluminium, welches das erste Metall und das zweite Metall bildet. Es gibt keine Beschränkung bei dem Verfahren des Erwärmens, und es ist entweder ein Widerstandsheizverfahren anwendbar, bei dem ein vorgesehener Strom dazu gebracht wird, durch den Leitfähiges-Element-Fügekörper 1b zu fließen, wobei er dadurch von innen erwärmt wird, oder ein äußeres Heizverfahren des Erwärmens des Leitfähiges-Element-Fügekörpers 1b von der Außenseite unter Verwendung einer Heizeinheit. Überdies können das erste leitfähige Element M1 und der elektrische Draht W1 beim Erwärmen in eine Richtung unter Druck gesetzt werden, um den Fügeteil L3 zu drücken.
Wie in 6 dargestellt, verfestigt sich Zink, das den rohrförmigen Teil 2a des Fügeteils L3 ausbildet, nach einem Schmelzen, um die Enden des ersten leitfähigen Elements M1 und des Drahts W1 als das zweite leitfähige Element von der Außenseite bzw. von außen aneinander zu fügen.
Andererseits umfasst eine Fügegrenzfläche L3a zwischen dem Fügeteil L3 und dem ersten leitfähigen Element M1, welche durch den Trennteil 2b vor einem Fügen gebildet worden ist, oder ein Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L3a, eine feste Lösung S2a, die aus dem ersten Metall (Aluminium) und dem dritten Metall (Zink) gebildet ist.
Ferner umfasst eine Fügegrenzfläche L3b zwischen dem Fügeteil L3 und dem Draht W1, welche durch den Trennteil 2b vor einem Fügen gebildet worden ist, oder der Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L3b, eine feste Lösung S2b, die aus dem zweiten Metall (Aluminium) und dem dritten Metall (Zink) gebildet ist.
Dann tritt Zink oder die feste Lösung S2b auch in Spalte 115 unter bzw. zwischen den Kerndrähten W1a des Drahts W1 ein, um die entsprechenden Kerndrähte W1a aneinander zu fügen.
Die Konzentrationsverteilung von Aluminium und Zink in der festen Lösung in dem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L3a (L3b) ist wie mit der Darstellung von 4 dargestellt.
Mit dem Leitfähiges-Element-Fügekörper 1b gemäß der ersten Ausführungsform, sogar falls die Aluminiumoxidfilme auf den Endflächen des ersten leitfähigen Elements M1 und der Kerndrähte W1a des Drahts W1 als das zweite leitfähige Element, die beide aus Aluminium gebildet sind, ausgebildet werden, ist es möglich den Einfluss der Aluminiumoxidfilme zu verringern und eine bevorzugte bzw. vorzuziehende Leitfähigkeit sicherzustellen, da die Aluminiumoxidfilme bei dem Prozess des Schmelzens von Zink, das den Fügeteil L3 ausbildet, entfernt werden.
Da das erste leitfähige Element M1 und der elektrische Draht W1 als das zweite leitfähige Element durch die festen Lösungen S2a, S2b aneinandergefügt werden, ist es außerdem möglich, die Lebensdauer des Leitfähiges-Element-Fügekörpers zu verbessern, im Vergleich mit einem Fügekörper von leitfähigen Elementen, die durch eine Crimpkraft, wie ein Herkömmlicher, aneinandergefügt sind.
[Zweite Ausführungsform]
Ein Leitfähiges-Element-Fügekörper 1c gemäß einer zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 8A bis 8C beschrieben. Ähnliche Elemente zu jenen des Leitfähiges-Element-Fügekörpers 1b gemäß der ersten Ausführungsform werden übrigens jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre überlappenden Beschreibungen werden weggelassen.
Der Leitfähiges-Element-Fügekörper 1c gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein elektrischer Draht W2, der eine Vielzahl an gebündelten Kerndrähten W2a, die aus Aluminium hergestellt sind, umfasst, anstelle des ersten leitfähigen Elements M1 in der Form einer Platte verwendet wird. Das heißt, bei dem Leitfähiges-Element-Fügekörper 1c gemäß der zweiten Ausführungsform werden entsprechende Endflächen des Drahts W1 und des Drahts W2 durch einen Fügeteil L5 aneinandergefügt.
Der Fügeteil L5 ist aus Zink hergestellt und ist auch mit einem ähnlichen Aufbau wie der Fügeteil L3 des Leitfähiges-Element-Fügekörpers 1b gemäß der ersten Ausführungsform versehen.
In diesem Zusammenhang kann der Unterteilungs- bzw. Trennteil 2b an beiden Oberflächen von ihm mit nadelförmigen Vorsprüngen (nicht dargestellt) ausgebildet sein, jeder mit einer Dünnheit, durch welche die Vorsprünge zwischen den Kerndrähten W1a, W2a der Drähte W1, W2 eingeführt werden können.
Während ein temporärer Haltezustand von 8A gehalten wird, wird dann der Fügeteil L5 usw. bis zu einer vorbestimmten Temperatur erwärmt. Genauer wird durchgeführt, den Fügeteil L5 usw. auf eine Temperatur zu erwärmen, die höher als der Schmelzpunkt von Zink ist, welches das dritte Metall bildet, und niedriger als der Schmelzpunkt von Aluminium, welches das erste Metall und das zweite Metall bildet. Es gibt keine Beschränkung bei dem Verfahren des Erwärmens, und es ist entweder ein Widerstandsheizverfahren anwendbar, bei dem ein vorgesehener Strom dazu gebracht wird, durch den Leitfähiges-Element-Fügekörper 1c zu fließen, wobei er dadurch von innen erwärmt wird, oder ein äußeres Heizverfahren des Erwärmens des Leitfähiges-Element-Fügekörpers 1c von der Außenseite unter Verwendung einer Heizeinheit. Überdies können die Drähte W1, W2 beim Erwärmen in eine Richtung unter Druck gesetzt werden, um den Fügeteil L5 zu drücken.
Wie in 8B und 8C dargestellt, verfestigt sich Zink, das den in 8A dargestellten, rohrförmigen Teil 2a des Fügeteils L5 ausbildet, nach einem Schmelzen, um die Enden der Drähte W1, W2, die das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element ausbilden, von der Außenseite bzw. von außen aneinander zu fügen.
Andererseits umfasst eine Fügegrenzfläche L5a zwischen dem Fügeteil L5 und dem Draht W2 als das erste leitfähige Element, welche durch den Trennteil 2b vor einem Fügen gebildet worden ist, oder ein Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L5a, eine feste Lösung S3a, die aus dem ersten Metall (Aluminium) und dem dritten Metall (Zink) gebildet ist.
Ferner umfasst die Fügegrenzfläche L5a zwischen dem Fügeteil L5 und dem Draht W1, welche durch den Trennteil 2b vor einem Fügen gebildet worden ist, oder der Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L5a, eine feste Lösung S3b, die aus dem zweiten Metall (Aluminium) und dem dritten Metall (Zink) gebildet ist.
Zink oder die festen Lösungen S3a, S3b treten auch in die Spalte 115 unter bzw. zwischen den Kerndrähten W1a, W2a der Drähte W1, W2 ein, um die entsprechenden Kerndrähte W1a, W2a aneinander zu fügen.
Die Konzentrationsverteilung von Aluminium und Zink in der festen Lösung in dem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche L5a ist wie mit der Darstellung von 4 dargestellt.
Mit dem Leitfähiges-Element-Fügekörper 1c gemäß der dritten Ausführungsform, sogar falls die Aluminiumoxidfilme auf den Endflächen der Kerndrähte W1a, W2a der Drähte W1, W2 als das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element, die beide aus Aluminium gebildet sind, ausgebildet werden, ist es möglich den Einfluss der Aluminiumoxidfilme zu verringern und eine bevorzugte bzw. vorzuziehende Leitfähigkeit sicherzustellen, da die Aluminiumoxidfilme bei dem Prozess des Schmelzens von Zink, das den Fügeteil L5 ausbildet, entfernt werden.
Da die elektrischen Drähte W1, W2 als das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element durch die festen Lösungen S3a, S3b aneinandergefügt werden, ist es außerdem möglich, die Lebensdauer des Leitfähiges-Element-Fügekörpers zu verbessern, im Vergleich mit einem Fügekörper von leitfähigen Elementen, die durch eine Crimpkraft, wie ein Herkömmlicher, aneinandergefügt sind.
[Aufbaubeispiel von Draht]
Unter Bezugnahme auf 9A und 9B werden Aufbaubeispiele von Drähten 100a, 100b beschrieben, welche für die Leitfähiges-Element-Fügekörper 1b, 1c gemäß den oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen anwendbar sind.
Bei dem in 9A dargestellten Draht W100a ist im Wesentlichen in der Mitte eines Strangdrahts, der aus einer Vielzahl an aus Aluminium hergestellten Kerndrähten W10 gebildet ist, ein aus Zink hergestellter Kerndraht W11 angeordnet, welcher einen größeren Durchmesser als der Kerndraht W10 aufweist.
Wenn ein Ende des Drahts W100a und das Ende des plattenförmigen leitfähigen Elements gefügt wird, oder entsprechende Enden der Drähte W100a durch den obigen Fügeteil L3 (oder L5) aneinandergefügt werden, können folglich die Spalte unter bzw. zwischen den Kerndrähten W10 mit Zink, das den Fügeteil L3 (oder L5) ausbildet, oder der festen Lösung, die aus Aluminium und Zink gebildet ist, mit Leichtigkeit aufgefüllt werden, wobei dadurch gestattet wird, dass der Draht W100a und das leitfähige Element (oder die Drähte W100a) fester bzw. stärker aneinandergefügt werden.
Bei dem in 9B dargestellten Draht W100b, unter der Vielzahl an aus Aluminium hergestellten Kerndrähten W10, ist eine Vielzahl an aus Zink hergestellten Kerndrähten W12 zufällig angeordnet, von welchen jeder einen Durchmesser aufweist, der im Allgemeinen gleich dem Kerndraht W10 ist.
Wenn ein Ende des Drahts W100b und das Ende des plattenförmigen leitfähigen Elements gefügt wird, oder entsprechende Enden der Drähte W100b durch den Fügeteil L3 (oder L5) aneinandergefügt werden, können folglich die Spalte unter bzw. zwischen den Kerndrähten W10 mit Zink, das den Fügeteil L3 (oder L5) ausbildet, oder der festen Lösung, die aus Aluminium und Zink gebildet ist, mit Leichtigkeit aufgefüllt werden, wobei dadurch gestattet wird, dass der Draht W100b und das leitfähige Element (oder die Drähte W100b) fester bzw. stärker aneinandergefügt werden.
Als ein Aufbaumaterial des Drahts kann Aluminium durch eine Aluminiumlegierung ersetzt werden, die Aluminium als eine Hauptkomponente enthält.
[Bezugsbeispiel des Leitfähiges-Element-Fügekörpers]
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen werden die Enden der leitfähigen Elemente durch den Fügeteil L1~L5 aneinandergefügt.
Bei dem in 10 dargestellten Bezugsbeispiel werden im Gegensatz dazu entsprechende Seitenenden von plattenförmigen leitfähigen Elementen M10, M20 durch einen Fügeteil 100 aneinandergefügt, der aus Zink hergestellt ist, als eine Art von niedrigschmelzendem Metall.
Genauer wird mit der Verwendung des Fügeteils 100, mit zwei Paaren an faltbaren Klauenteilen 100a, 100b, wobei sich jeder von beiden Enden eines Teilungs- bzw. Trennteils 100e erstreckt, das plattenförmige leitfähige Element M10, das aus Aluminium hergestellt ist, in einen Spalt 100c auf der Seite der Klauenteile 100a eingeführt. Außerdem wird das plattenförmige leitfähige Element M20, das aus Kupfer hergestellt ist, in einen Spalt 100d auf der Seite der Klauenteile 100b eingeführt.
Während ein Zustand gehalten wird, dass die plattenförmigen leitfähigen Elemente M10, M20 temporär durch den Fügeteil 100 mit den Klauenteilen 100a, 100b auf die leitfähigen Elemente M10, M20 gecrimpt gehalten werden, wird dann der Fügeteil 100 usw. bis zu einer vorbestimmten Temperatur erwärmt. Genauer wird durchgeführt, den Fügeteil 100 usw. auf eine Temperatur zu erwärmen, die höher als der Schmelzpunkt von Zink ist, und niedriger als der Schmelzpunkt von Aluminium und Kupfer. Es gibt keine Beschränkung bei dem Verfahren des Erwärmens, und es ist entweder ein Widerstandsheizverfahren anwendbar, bei dem ein vorgesehener Strom dazu gebracht wird, durch den Leitfähiges-Element-Fügekörper zu fließen, wobei er dadurch von innen erwärmt wird, oder ein äußeres Heizverfahren des Erwärmens des Leitfähiges-Element-Fügekörpers von der Außenseite unter Verwendung einer Heizeinheit.
Folglich verfestigt sich Zink, das den Fügeteil 100 ausbildet, nach einem Schmelzen, um die Seitenenden der plattenförmigen leitfähigen Elemente M10, M20 von der Außenseite bzw. von außen aneinander zu fügen.
Andererseits umfasst eine Fügegrenzfläche zwischen dem Trennteil 100e des Fügeteils 100 und dem leitfähigen Element M10, oder ein Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche, eine feste Lösung, die aus Aluminium und Zink gebildet ist.
Ferner umfasst eine Fügegrenzfläche zwischen dem Trennteil 100e des Fügeteil 100 und dem leitfähigen Element M20, oder der Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche, eine feste Lösung, die aus Kupfer und Zink gebildet ist.
Als eine Folge ist es möglich, die Lebensdauer des resultierenden Leitfähiges-Element-Fügekörpers zu verbessern, im Vergleich zu einem Fügekörper von leitfähigen Elementen, die durch eine Crimpkraft aneinander zu fügen sind.
Bei der Modifikation kann Aluminium durch eine Aluminiumlegierung ersetzt werden, die Aluminium als eine Hauptkomponente enthält. In diesem Zusammenhang kann Zinn durch eine Zinklegierung ersetzt werden, die Zink als eine Hauptkomponente enthält.
[Anderes]
Obwohl die oben erwähnten Ausführungsformen Aluminium als das erste Metall, welches das erste leitfähige Element M1 ausbildet, und das zweite Metall übernehmen, welches das zweite leitfähige Element M2 ausbildet, ist das festgelegte Element nicht hierauf beschränkt, sondern kann in einer Legierung hergestellt sein, die Aluminium als eine Hauptkomponente enthält. Zum Beispiel kann eine Legierung übernommen werden, die aus Aluminium und Kupfer gebildet ist, oder eine Legierung, die aus Aluminium und Magnesium oder Silizium usw. gebildet ist. Alternativ kann zumindest eines der ersten und zweiten Metalle Kupfer usw. sein.
Obwohl Zink als das dritte Metall übernommen wird, das den Fügeteil L1~L5 ausbildet, ist das festgelegte Element nicht hierauf beschränkt, sondern es kann irgendein Metall angemessen ausgewählt werden, das die Ausbildung einer festen Lösung zusammen mit den leitfähigen Elementen, die aus den ersten und zweiten Metallen hergestellt sind, gestattet.
Außerdem kann anstelle des Fügeteils L1~L5, das in 1 usw. dargestellt ist, eine Paste, bei welcher Pulver oder Partikel von Zink mit einem vorbestimmten Basismaterial gemischt sind, auf entsprechende Enden des ersten leitfähigen Elements M1 und des zweiten leitfähigen Elements M2 angewandt werden.

Claims

Leitfähiges-Element-Fügekörper, mit: einem ersten leitfähigen Element (M1, W2), das aus einem ersten Metall hergestellt ist; einem zweiten leitfähigen Element (W1), das aus einem zweiten Metall hergestellt ist; und einem Fügeteil (L3, L5), der aus einem dritten Metall hergestellt ist, um eine Endfläche des ersten leitfähigen Elements (M1, W2) und eine Endfläche des zweiten leitfähigen Elements (W1) aneinander zu fügen, wobei eine Fügegrenzfläche (L3a, L5a) zwischen dem Fügeteil (L3, L5) und dem ersten leitfähigen Element (M1, W2), oder einem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche (L3a, L5a), eine erste feste Lösung (S2a, S3a) umfasst, welche eine feste Lösung ist, die aus dem ersten Metall und dem dritten Metall gebildet ist, eine Fügegrenzfläche (L3b) zwischen dem Fügeteil (L3, L5) und dem zweiten leitfähigen Element (W1), oder einem Umgebungsbereich der Fügegrenzfläche (L3b), eine zweite feste Lösung (S2b, S3b) umfasst, welche eine feste Lösung ist, die aus dem zweiten Metall und dem dritten Metall gebildet ist, zumindest eines des ersten leitfähigen Elements (M1, W2) und des zweiten leitfähigen Elements (W1) einen elektrischen Draht (W1, W2) umfasst, der aus einer Mehrzahl an Kerndrähten (W1a, W2a) gebündelt ist, und der Fügeteil (L3, L5) an einer Oberfläche von ihm, die einem Ende des elektrischen Drahts (W1, W2) gegenüberliegt, mit einer Mehrzahl an nadelförmigen Vorsprüngen (111) ausgebildet ist.
Leitfähiges-Element-Fügekörper nach Anspruch 1, wobei das dritte Metall ein Metall ist, dessen Schmelzpunkt niedriger als ein Schmelzpunkt des ersten Metalls und ein Schmelzpunkt des zweiten Metalls ist.
Leitfähiges-Element-Fügekörper nach Anspruch 2, wobei das erste Metall und das zweite Metall aus Aluminium oder einer Legierung, die Aluminium als eine Hauptkomponente enthält, hergestellt sind, das dritte Metall aus Zink oder einer Legierung, die Zink als eine Hauptkomponente enthält, hergestellt ist, und jede der ersten festen Lösung (S2a, S3a) und der zweiten festen Lösung (S2b, S3b) eine feste Lösung ist, die aus Aluminium und Zink gebildet ist.
Leitfähiges-Element-Fügekörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Dünnheit von jedem der Vorsprünge (111) so ausgewählt ist, dass sie zwischen den Kerndrähten (W1a, W2a) eingeführt werden können.