-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschallverbindungsverfahren.
-
Stand der Technik
-
Ein Ultraschallverbindungsverfahren zum Verbinden einer elektrischen Leitung mit einem Anschluss ist bekannt indem ein Drahtteil der elektrischen Leitung und ein Anschluss zwischen einem Horn und einem Gegenhalter gehalten wird, und der Oxidationsfilm und Schmutz auf der Oberfläche des Drahtteil der elektrischen Leitung durch das Aufbringen einer Ultraschallvibration entfernt werden.
-
Es ist bekannt, dass in dem oben genannten Ultraschallverbindungsverfahren, um eine Verringerung der Verbindungsfestigkeit aufgrund der Verringerung der Querschnittsfläche des Drahtteils in dem Verbindungsbereich des Drahtteils und des Anschlusses zu verhindern, das Ultraschallfügen durchgeführt werden kann, nachdem ein Drücken auf den Draht vorher durchgeführt wurde (Bezug auf Patentliteratur 1). Außerdem ist es bekannt, dass in dem oben genannten Ultraschallverbindungsverfahren, um zu verhindern dass die Druckkraft des Mittelteils des Horns groß wird und die Druckkraft beider Seitenteile klein wird, wenn das Ultraschallfügen durchgeführt wird, die Druckkraft vergleichmäßigt werden kann indem Vorsprünge an beiden Seitenteilen des Horns vorgesehen werden (Bezug auf Patentliteratur 2).
-
Zitierungsliste
-
Patentliteratur
-
- Patentliteratur 1: JP-A-2006-172927
- Patentliteratur 2: JP-A-2005-319497
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
In dem Ultraschallverbindungsverfahren, beschrieben in Patentliteratur 1, muss, um eine Verringerung der Verbindungsfestigkeit zu verhindern, ein Pressen vorher durchgeführt werden. Somit ist es unvermeidbar, eine Prozedur zum Pressen vorzusehen und es ist notwendig, eine Pressvorrichtung vorzusehen. Weiterhin können in dem Ultraschallverbindungsverfahren beschrieben in Patentliteratur 1 Grate zwischen dem Horn und dem Anschluss erzeugt werden. Zusätzlich können Grate ebenso in dem Ultraschallverbindungsverfahren beschrieben in Patentliteratur 2 erzeugt werden.
-
Die vorliegende Erfindung ist gemacht um die oben genannten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Ultraschallverbindungsverfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Verringern der Verbindungsfestigkeit verhindert wird, während das Auftreten von Graten verhindert werden kann.
-
Lösung des Problems
-
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Ultraschallverbindungsverfahren zur Ausführung einer Ultraschallverbindung eines Dratteils, der durch das Entfernen einer Beschichtung auf einen elektrischen Leiter mit Bezug auf einen Anschluss freigelegt ist, das Ultraschallverbindungsverfahren beinhaltet: Halten des Drahtteils der elektrischen Leitung und des Anschlusses zwischen einen Gegenhalter und einem Horn, indem ein konkaver Teil gebildet ist; und aufbringen einer Ultraschallvibration auf den Drahtteil des elektrischen Leiters und den Anschluss, die zwischen dem Gegenhalter und dem Horn gehalten sind, wobei der Drahtteil in dem konkaven Teil aufgenommen ist, der einen Freiraum von 0,89–1,46 mal so groß wie ein Querschnitt des Drahtteils des elektrischen Leiters aufweist.
-
Gemäß dem Ultraschallverbindungsverfahren beihaltet ein erster Schritt das Halten des Drahtteils des elektrischen Leiters und des Anschlusses zwischen dem Gegenhalter und dem Horn, indem ein konkaver Teil ausgebildet ist. In dem ersten Schritt ist der Drahtteil in dem konkaven Teil aufgenommen, der einen Freiraum von 0,89 bis 1,46 mal so groß wie die Querschnittsfläche des Drahtteils des elektrischen Leiters ist. Hierzu ist es festgestellt, dass eine Verbindungsfestigkeit von mehr als 60 MPa durch das Aufnehmen des Drahtteils in den konkaven Teil, der einen Freiraum von 0,89–1,46 mal so groß wie die Querschnittsfläche des Drahtteils des elektrischen Leiters ist und Aufbringen einer Ultraschallvibration erreicht werden kann. Weiterhin ist es festgestellt, dass wenn der Drahtteil in dem konkaven Teil aufgenommen ist, der einen Freiraum des oben genannten Bereichs hat, und Ultraschallvibration aufgebracht ist, die Menge von Graten 0 mm3 ist. Daher, während verhindert werden kann, dass die Verbindungsfestigkeit abnimmt, kann das Auftreten von Graten unterdrückt werden.
-
Weiterhin kann der Anschluss eine Flachplattenform aufweisen, die Seitenwände zur Beschränkung der Bewegung des Drahtteils auf einer Fläche gegenüberliegend dem Drahtteil des elektrischen Leiters ausschließen.
-
Gemäß dem Ultraschallverbindungsverfahren sind der Drahtteil des elektrischen Leiters und der flachplattengeformte Anschluss, der Seitenwände auf der Fläche die gegenüber dem Drahtteil liegt ausschließt, gehalten. Da das Horn den Drahtteil in den konkaven Teil aufnimmt, kann, auch wenn der Anschluss keine Seitenwände hat, verhindert werden, dass das Drahtteil sich durch die Last zusätzlich durch das Horn lateral wegbewegt, und der Anschluss der keine Seitenwände hat, kann ultraschallverbunden werden.
-
Weiterhin kann der konkave Teil im Querschnitt entweder eine trapeziduale Form oder eine halbkreisförmige Form aufweisen.
-
Darüber hinaus kann der konkave Teil eine trapeziduale Form in einem Querschnitt und eine halbkreisförmige Form in einen anderen Querschnitt aufweisen.
-
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
-
Gemäß der Aspekte der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Ultraschallverbindungsverfahren zu schaffen, sodass verhindert werden kann, dass die Verbindungsfestigkeit verringert wird, während das Auftreten von Graten unterdrückt werden kann. Weiterhin kann ein Ultraschallfügen an dem Anschluss durchgeführt werden, der Seitenwände ausschließt um die Forderung einer Platzersparnis und der Verringerung des Verlustes von Herstellungselementen ohne Durchführung von Vorprozessen zu erfüllen.
-
Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Ultraschallverbindungsvorrichtung zeigt zum Durchführen eines Ultraschallschweißverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht die Hauptteile des Ultraschallverbindungsteils der Ultraschallverbindungsvorrichtung, gezeigt in 1, zeigt.
-
3A, 3B und 3C sind schematische Darstellungen, die Stationen des Ultraschallfügens eines Horns im Stand der Technik zeigen, in denen 3A einen Zustand zeigt zum Zeitpunkt des Ultraschallfügens, 3B einen Drahtteil und einen Anschluss nach dem Ultraschallfügen zeigt, und 3C einen IIIC–IIIC Querschnitt von 3B zeigt.
-
4A, 4B und 4C sind schematische Darstellungen, welche Stationen des Ultraschallfügens eines Horns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform zeigt, in denen 4A einen Zustand zum Zeitpunkt des Ultraschallfügens zeigt, 4B einen Drahtteil und einen Anschluss nach dem Ultraschallfügen zeigt, und 4C einen IVC-IVC Querschnitt von 4B zeigt.
-
5 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Bezug des konkaven Teils des Horns und des Drahtteils des elektrischen Leiters gemäß der Ausführungsform zeigt.
-
6 ist ein Diagramm welches die Beziehung des Drahtfüllfaktors (%) und der Verbindungsfestigkeit (MPa) zeigt.
-
7 ist ein Diagramm welches die Beziehung des Drahtfüllfaktors (%) und der Menge der Grate (mm3) zeigt.
-
Beschreibung der Ausführungsformen
-
Als nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Ultraschallverbindungsvorrichtung 1 zur Ausführung eines Ultraschallschweißverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ultraschallverbindungsvorrichtung 1, gezeigt in 1, verbindet mit Ultraschall einen Drahtteil 41, der durch Entfernen einer Beschichtung an einer elektrischen Leitung 40 freigelegt ist, an einen Anschluss 50, und beinhaltet schematisch eine Energieversorgung 10, einen Vibrator 20 und einen Ultraschallverbindungsteil 30.
-
Die Energieversorgung 10 ist eine Wechsel-Stromversorgung zur Durchführung der Ultraschallverbindung in dem Ultraschallverbindungsteil 30. Der Vibrator vibriert durch einen Wechselstrom von der Stromversorgung 10. Der Ultraschallverbindungsteil 30 hat ein Horn 31 und einen Gegenhalter 32 und verbindet den Drahtteil 41 und den Anschluss 50 wie folgt. Der Ultraschallverbindungsteil 30 hält den Drahtteil 41 der elektrischen Leitung 40 und den Anschluss 50 zwischen dem Horn 31 und dem Gegenhalter 32, und das Horn 31 wird durch den Vibrator 20 in Vibration versetzt um Ultraschallvibrationsenergie in den Ultraschallverbindungsteil zu übertragen.
-
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die Hauptteile des Ultraschallverbindungsteils 30 der Ultraschallverbindungsvorrichtung 1, gezeigt in 1, zeigt. Ein konkaver Teil 31a ist an der Fläche des Horns 31 ausgebildet, die in Kontakt mit dem Drahtteil 41 ist. Wenn die Ultraschallvibration aufgebracht wird, nimmt das Horn 31 den Drahtteil 41 des elektrischen Leiters 40 in dem konkaven Teil 31a auf. Weiterhin, in der Ausführungsform, ist der Anschluss 50 als flache Platte ausgebildet und schließt Seitenwände aus (z. B. Fass). Es ist klar aus 2, dass der konkave Teil 31a kontinuierlich von der Seitenfläche 31b des Horns 31 zu der gegenüberliegenden Seitenfläche 31c ausgebildet ist, um den Drahtteil 41 der elektrischen Leitung 40 entlang der Längsrichtung in der Fläche des Horns 31 das in Kontakt mit dem Drahtteil 41 ist, aufzunehmen.
-
Ein Ultraschallverbindungsverfahren der oben genannten Ultraschallschweißvorrichtung 1 beinhaltet einen ersten Schritt des Haltens des Drahtteils 41 der elektrischen Leitung 40 und des Anschluss 50 zwischen dem Horn 31, indem der konkave Teil 31a ausgebildet ist, und dem Gegenhalter 32, und einen zweiten Schritt des Aufbringens von Ultraschallvibration auf den Drahtteil 41 des elektrischen Leiters 40, der in dem ersten Schritt gehalten ist um die Ultraschallverbindung auszuführen.
-
3A bis 3C sind schematische Diagramme welche die Zustände der Ultraschallverbindung eines Horns im Stand der Technik zeigen, in denen 3A einen Zustand zeigt zu dem Zeitpunkt der Ultrachallverbindung, 3B einen Drahtteil und einen Anschluss nach der Ultraschallverbindung zeigt, und 3C einen IIIC-IIIC Querschnitt von 3B zeigt.
-
Wie in 3A gezeigt, werden ein Drahtteil 141 und ein Anschluss 150 zwischen einem Horn 131 und einem Gegenhalter 132 gehalten und Ultraschallvibration ist aufgebracht. Jedoch, hat das Horn 131 keinen Teil entsprechend dem konkaven Teil 31a. Daher ist der Drahtteil 141 nicht in dem konkaven Teil aufgenommen, und um eine laterale Wegbewegung des Drahtteils 141 zum Zeitpunkt der Ultraschallverbindung zu verhindern, sind Seitenwände 151 des Anschlusses 150 notwendig.
-
Wenn die Ultraschallverbindung durch ein derartiges Verfahren durchgeführt wird, wie in den 3B und 3C gezeigt, bilden sich Grate 142 in den Zwischenräumen zwischen dem Horn 131 und den Seitenwänden 151 des Anschlusses 150. Wenn die Grate 142 auftreten, können andere Teile beschädigt werden, und wenn die Grate 142 herabtropfen und andere Drahtteile berühren, kann ein Kurzschluss auftreten.
-
4A bis 4C sind schematische Darstellungen, die Zustände der Ultraschallverbindung des Horns 131 gemäß der Ausführungsform zeigen, in denen 4A einen Zustand zum Zeitpunkt der Ultraschallverbindung zeigt, 4B das Drahtteil und den Anschluss nach der Ultraschallverbindung zeigt, und 4C einen IVC-IVC Querschnitt von 4B zeigt.
-
Wie in 4A gezeigt, hat das Horn 131 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den konkaven Teil 31a. Daher ist der Drahtteil 41 in den konkaven Teil 31a aufgenommen. Auch wenn der Anschluss 50 keine Seitenwände hat, kann für den Drahtteil 41 verhindert werden, dass dieser sich durch die Last zusätzlich zugeführt durch das Horn 31 lateral wegbewegt. Der Anschluss 50, welcher Seitenwände ausschließt, kann ultraschallverbunden werden.
-
Weiterhin, wenn die Ultraschallverbindung durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, wie gezeigt in den 4B und 4C, ist das Auftreten von Graten verhindert. Außerdem ist die Abnahme der Verbindungsfestigkeit ebenso verhindert. Dies wird durch das Setzen des konkaven Teils 31a auf eine vorgegebene Größe erreicht.
-
5 ist eine schematische Seitenansicht, die das Verhältnis des konkaven Teils 31a des Horns 31 und des Drahtteils 41 des elektrischen Leiters 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 5 gezeigt, ist der konkave Teil 31a des Horns 31 entlang der Längsrichtung des elektrischen Leiters 40 ausgebildet. Wenn ein Bereich gebildet durch den Raum, wenn das Horn 31 in Längsrichtung betrachtet ist, als S angenommen wird und die Querschnittsfläche des Drahtteils 41A ist, ist der Drahtfüllfaktor X (= A/S*100)(%) wie folgt gezeigt.
-
6 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Drahtfüllungsfaktor (%) und der Verbindungsfestigkeit (MPa) zeigt. Das Beispiel, gezeigt in 6, zeigt ein Ergebnis, in dem die Verbindungsfestigkeit gemessen ist wenn eine Raumfläche S bei 6 mm2 fixiert ist, und die Querschnittsfläche des Drahtteils 41 variiert. Wie in 6 gezeigt, wenn der Leitungsfüllfaktor X 52% ist, ist die Verbindungsfestigkeit ungefähr 58 MPa. Weiterhin, wenn der Drahtfüllungsfaktor X ungefähr 80% ist, ist die Verbindungsfestigkeit 63 MPa, und wenn der Drahtfüllungsfaktor X 120% ist, ist die Verbindungsfestigkeit 66 MPa. Weiterhin, wenn der Drahtfüllungsfaktor X ungefähr 132% ist, ist die Verbindungsfestigkeit 46 MPa und wenn der Drahtfüllungsfaktor X ungefähr 157% ist, ist die Verbindungsfestigkeit 27 MPa.
-
Es wurde herausgefunden dass, um die Verbindungsfestigkeit von mehr als 60 MPa sicherzustellen, sollte der Drahtfüllungsfaktor X mehr als 66,5% und weniger als 112% sein. Daher wurde herausgefunden dass, wenn der konkave Teil 31a derart vorgesehen ist, dass der Drahtfüllungsfaktor X mehr als 66,5% und weniger als 112% ist, kann eine Verbindungsfestigkeit von mehr als 60 MPa sichergestellt werden.
-
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Drahtfüllungsfaktor (%) und den Wert der Grate (mm3) zeigt. Vergleichbar zu der Messung von 6, zeigt das Beispiel gezeigt in 7 ein Ergebnis in dem die Menge der Grate gemessen wurde wenn der Raum S bei 6 mm2 fixiert ist, und die Querschnittsfläche des Drahtteils 41 variiert. Wie in 7 gezeigt, wenn der Drahtfüllungsfaktor X 52%, ungefähr 80%, 112%, ungefähr 132% und 157% ist, ist die Menge der Grate 0 mm3.
-
Daher wurde herausgefunden, dass, wenn der konkave Teil 31 derart vorgesehen ist, dass der Drahtfüllungsfaktor X mehr als 52% und weniger als 157% ist, kann das Auftreten von Graten verhindert werden.
-
Somit sollte, um zu verhindern, dass die Verbindungsfestigkeit sich verringert und das Auftreten von Graten verhindert ist, der konkave Teil 31a derart vorgesehen sein, dass der Drahtfüllungsfaktor X mehr als 66,5% und weniger als 112% ist. Das heißt, in der Ausführungsform kann gesagt werden, dass der konkave Teil 31a eine Fläche S von 0,89 (1/1.12) bis 1,46 (1/0.665) mal so groß wie die des Drahtteils 41 des elektrischen Leiters 40 ist.
-
Daher umfasst das Ultraschallverbindungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Schritt des Haltens des Drahtteils 41 des elektrischen Leiters 40 und des Anschlusses 50 zwischen dem Gegenhalter 32 und dem Horn 31 in dem der konkave Teil 31a ausgebildet ist. In dem ersten Schritt ist der Drahtteil 41 in den konkaven Teil 31a aufgenommen, der einen Raum S von 0,89 bis 1,46 mal so groß wie die Querschnittsfläche des Drahtteils 41 des elektrischen Leiters 40 aufweist. Hierzu wurde herausgefunden, dass die Verbindungsfestigkeit von mehr als 60 MPa erreicht werden kann durch Aufnahme des Drahtteils 41 in den konkaven Teil 31 an, der den Raum S von 0,89 bis 1,46 mal so groß wie die Querschnittsfläche des Drahtteils 41 des elektrischen Leiters ist, und Aufbringen einer Ultraschallvibration. Weiterhin wurde herausgefunden, dass, wenn der Drahtteil 41 in den konkaven Teil 31a aufgenommen ist, er eine Fläche S des oben genannten Bereichs aufweist und eine Ultraschallvibration aufgebracht wird, die Menge der Grate 0 mm3 ist. Somit kann, während verhindert wird, dass die Verbindungsfestigkeit absinkt, das Auftreten von Graten verhindert werden.
-
Weiterhin wird der Drahtteil 41 des elektrischen Leiters 40 und der flache, plattenförmige Anschluss 50, der Seitenwände ausschließt, gehalten. Da das Horn 31 den Drahtteil 41 in dem konkaven Teil 31a aufnimmt, kann, auch wenn der Anschluss 50 keine Seitenwände aufweist, für das Drahtteil 41 verhindert werden, dass dieses sich durch die Belastung, aufgebracht durch das Horn 31 lateral wegbewegt, und der Anschluss, der Seitenwände ausschließt, kann ultraschallverbunden werden.
-
Obwohl ein Horn, in dem ein konkaver Teil an der Fläche des Horns ausgebildet ist, der den Drahtteil des elektrischen Leiter kontaktiert, in der
JP-A-2000-202642 beinhaltet ist, auch wenn das Ultraschallverbindungsverfahren wie in dieser Offenbarung beschrieben, in Betracht gezogen wird, ist es nicht erwähnt, dass die Beziehung zwischen dem konkaven Teil und dem Drahtteil zu einem Absinken der Verbindungsfestigkeit und dem Auftreten von Graten führt.
-
Obwohl die Erfindung auf Grundlage der Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und Modifikationen können ausgeführt werden, ohne den Umfang und den Geist der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel, in der Ausführungsform ist der Querschnitt des konkaven Teils 31a trapezidual, aber nicht nur eine Trapezidualform im Besonderen, sondern der konkave Teil 31 kann andere Formen, wie eine halbkreisförmige Form aufweisen. Weiterhin muss die Form des Querschnittes nicht gleichförmig in der Längsrichtung des elektrischen Leiters sein. Zum Beispiel kann die Form eine Trapezidualform in einem bestimmten Querschnitt sein, aber eine halbkreisförmige Form in einem anderen Querschnitt.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf und beansprucht die Vorteile der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-056166 eingereicht am 15. März 2011. Der gesamte Inhalt derselben ist hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ultraschallverbindungsvorrichtung
- 10
- Energieversorgung
- 20
- Vibrator
- 30
- Ultraschallverbindungsteil
- 31
- Horn
- 31a
- konkaver Teil
- 32
- Gegenhalter
- 40
- elektrische Leitung
- 41
- Drahtteil
- 50
- Anschluss
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2000-202642 A [0039]
- JP 2011-056166 [0041]
