JP2002280139A - 電線の超音波接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電線の交差部分を超音波振動で接合する際
に、過大な加圧力をかけることなく超音波振動の振動エ
ネルギーを導体の摩擦熱に効率良く伝えて、導体同士の
接合効率を高めることができる電線の超音波接合方法を
提供する。 【解決手段】 電線２０，２１を相互に交差するととも
に、その交差部分Ｃをホーン側チップ１１とアンビル側
チップとの間に加圧状態でセットし、その交差部分Ｃに
超音波振動を入力して電線２０，２１を接合するにあた
って、電線２０，２１を、超音波振動の振動方向Ｘに対
して４５゜の角度、若しくはこの角度の近傍に傾斜し
て、ホーン側チップ１１とアンビル側チップとの間にセ
ットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接続しようとする
電線を交差して、その交差部分を超音波振動で接合する
電線の超音波接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被覆電線の超音波接合は、接合しようと
する被覆電線に超音波振動と同時に加圧力を加えて接合
するもの（特開平７−２１２０３６参照）で、例えば、
この超音波接合方法を用いて電線同士を接続することが
できる（特開平９−２９４４５号公報参照）。

【０００３】図４は従来の超音波接合装置１の一例を示
し、発振器１ａから水平方向に突出するホーン１ｂの先
端部に、ホーン側チップ１ｃが固定されるとともに、こ
のホーン側チップ１ｃに対向してアンビル側チップ１ｄ
が設けられ、このアンビル側チップ１を基台１ｅに固定
することにより構成される。そして、電線２，３の中間
部同士を接続する場合には、それら電線２，３を交差し
て、その交差部分Ｃをホーン側チップ１ｃとアンビル側
チップ１ｄとの間に挟み込み、この状態でホーン側チッ
プ１ｃを超音波振動することにより、その交差部分Ｃを
接合できるようになっている。このとき、ホーン側チッ
プ１ｃに入力される超音波振動の振動方向Ｘは、ホーン
１ｂの突出方向となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の電線の超音波接合方法では、図５に示すように、
一方の電線２を振動方向Ｘに対して直角方向に配置し、
他方の電線３をその振動方向Ｘに配置するのが一般的で
あった。このため、電線２，３の導体２ａ，３ａが撚り
線である場合、図６に示すように、それぞれの絶縁体２
ｂ，３ｂを超音波で溶融除去した後、導体２ａ，３ａ同
士を接合する場合に、振動方向Ｘと直交する導体２ａ
は、これの回転（ころがり）方向と超音波の振動入力方
向とが一致することになる。このため、超音波振動の振
動エネルギーが導体２ａの回転として逃げてしまい、導
体表面に効率良く伝えることができず、接合効果が低下
してしまう。また、この導体２ａの回転を、ホーン側チ
ップ１ｃの加圧力を大きくして抑え込もうとすると、過
大な加圧力により細い導線２ａが切損してしまうことに
なる。

【０００５】そこで、本発明はかかる従来の課題を解決
すべく成されたもので、電線の交差部分を超音波振動で
接合する際に、過大な加圧力をかけることなく超音波振
動の振動エネルギーを導体の表面に伝えることができ、
導体同士の接合効率を高めることができる電線の超音波
接合方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電線
を相互に交差するとともに、その交差部分をホーン側チ
ップとアンビル側チップとの間に加圧状態でセットし、
その交差部分に超音波振動を入力して電線を接合する電
線の超音波接合方法において、前記電線を、前記超音波
振動の振動方向に対して４５゜の角度、若しくはこの角
度の近傍に傾斜して、ホーン側チップとアンビル側チッ
プとの間にセットすることを特徴とする。

【０００７】この場合、超音波振動は４５゜若しくはそ
の近傍の角度をもって電線の交差部分を振動させるた
め、電線の導体が振動により回転するのを防止若しくは
抑制して、導体表面に効率良く伝えることができ、ひい
ては、それら導体同士の接合効率を高めることができ
る。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の電線
の超音波接合方法において、前記ホーン側チップとアン
ビル側チップのセット面うち、少なくともホーン側チッ
プのセット面に、振動方向に対して平行および直角とな
る溝を格子状に形成した凹凸部を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】この場合、電線が傾斜する場合にも、ホー
ン側チップとアンビル側チップとの間に電線の交差部分
を滑り無く挟み込むことができるため、超音波振動を電
線の交差部分に効率良く伝達することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は本発明にか
かる電線の超音波接合方法の一実施形態を示し、図１は
電線のセット状態を示す要部断面図、図２は電線のセッ
ト状態を示す平面図、図３はチップの先端部構造を
（ａ）の端面図と（ｂ）の正面図と（ｃ）の側面図で示
す説明図である。

【００１１】即ち、本実施形態の電線の超音波接合方法
は、電線として被覆電線を用いた場合を示し、図１に示
すように、上下対向配置されたホーン側チップ１１とア
ンビル側チップ１２との間に、接続しようとする被覆電
線２０，２１を交差して、その交差部分Ｃをセットする
ようになっている。前記ホーン側チップ１１は昇降自在
になる一方、前記アンビル側チップ１２は固定され、ホ
ーン側チップ１１の下降により、両チップ１１，１２間
に配置した前記被覆電線２０，２１の交差部分Ｃが適宜
の加圧力をもって挟み込まれる。

【００１２】そして、前記ホーン側チップ１１に図外の
発振器から超音波振動を伝播することにより、被覆電線
２０，２１の交差部分Ｃに摩擦熱が発生して、まず、前
記被覆電線２０，２１の絶縁体２０ａ，２１ａが溶融除
去された後、双方の撚り線構造の導体２０ｂ，２１ｂ同
士が接合される。

【００１３】ここで、本実施形態では、前記被覆電線２
０，２１をホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２
との間にセットするにあたって、これら被覆電線２０，
２１を前記ホーン側チップ１１に入力される超音波振動
の振動方向Ｘに対して４５゜の角度に傾斜させるように
なっている。勿論、この場合の傾斜方向は水平面に沿っ
た方向となる。

【００１４】また、本実施形態では前記ホーン側チップ
１１とアンビル側チップ１２の先端部構造は、図３に示
すように前記被覆電線２０，２１の交差部分Ｃに当接す
るセット面（先端面）１１ａ，１２ａに、振動方向Ｘに
対して平行および直角となる溝１３ａを格子状に形成し
た凹凸部１３を設けてある。

【００１５】以上の構成により本実施形態の電線の超音
波接合方法にあっては、ホーン側チップ１１とアンビル
側チップ１２との間に、被覆電線２０，２１の交差部分
Ｃをセットするにあたって、これら被覆電線２０，２１
を超音波振動の振動方向Ｘに対して４５゜の角度を持た
せたので、撚り線構造となった導体２０ｂ，２１ｂの回
転方向を前記振動方向Ｘと異ならせることができる。こ
のため、入力される超音波振動エネルギーによって導体
２０ｂ，２１ｂの表面に効率良く伝えることができ、ひ
いては、ホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２と
の間に過大な加圧力をかけることなく、それら導体２０
ｂ，２１ｂ同士の接合効率を高めることができる。

【００１６】また、本実施形態ではホーン側チップ１１
とアンビル側チップ１２のセット面１１ａ，１２ａに、
溝１３ａが振動方向Ｘに対して平行および直角となる格
子状の凹凸部１３を形成してあるので、被覆電線２０，
２１が傾斜する場合にも、これら両チップ１１，１２で
その交差部分Ｃを滑り無く挟み込むことができ、超音波
振動エネルギーを導体２０ｂ，２１ｂの表面に効率良く
伝達することができる。従って、被覆電線２０，２１を
振動方向Ｘに対して４５゜の角度に傾斜したことと、チ
ップ１１，１２先端部に凹凸部１３を形成したこととが
相俟って、導体２０ｂ，２１ｂの接合効率を更に高める
ことができる。また、この場合、前記凹凸部１３は少な
くともホーン側チップ１１に形成することによっても、
交差部分Ｃに超音波振動を効果的に伝達することができ
る。

【００１７】この接合では、導体２０ｂ、２１ｂの接合
面の酸化皮膜が超音波エネルギで破壊されて金属の表面
が清掃され、その結果活性化した金属原子が互いに接合
することで導体２０ｂ、２１ｂ同士が電気的に結合す
る。この場合、導体２０ｂ、２１ｂの溶融温度より低い
温度で接合するいわゆるコールド接合がなされる。

【００１８】更に、超音波接合装置が図４に示すよう
に、発振器１ａからホーン１ｂが水平に突出されて構成
されている場合に、長尺となる被覆電線２０，２１が発
振器１ａに干渉するのを避けることができるため、接合
作業性が向上することになる。

【００１９】ところで、本実施形態では被覆電線２０，
２１を振動方向Ｘに対して４５゜の角度に傾斜させる場
合を示したが、勿論、その傾斜方向は４５゜に限ること
なく、その角度（４５゜）の近傍であっても目的を達成
できることはいうまでもない。また、前記ホーン側チッ
プ１１と前記アンビル側チップ１２は、図３に示すよう
に断面矩形状とした場合を開示したが、その形状は交差
部分Ｃを効率良く挟み込む形状であればよく、例えば、
円形とすることもできる。更に、接合する電線として導
体２０ｂ，２１ｂが撚り線構造となる被覆電線２０，２
１を示したが、絶縁体２０ａ，２１ａで被覆されない裸
電線や導体２０ｂ，２１ｂが撚り線でない場合にあって
も本発明を適用できることは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明にかかる電線の
超音波接合方法によれば、電線の交差部分をホーン側チ
ップとアンビル側チップとの間にセットする際に、その
電線を、超音波振動の振動方向に対して４５゜の角度、
若しくはこの角度の近傍に傾斜してセットするようにし
たので、電線の導体が振動により回転するのを防止若し
くは抑制して、導体の表面に振動エネルギを効率良く伝
えることができ、ひいては、それら導体同士の接合効率
を高めることができる。従って、前記導体が回転しやす
い撚り線構造の場合にあっても、ホーン側チップとアン
ビル側チップとの間に過大な加圧力をかけることなく、
かつ、少ない振動エネルギーで確実に接合できるように
なり、接合作業性の向上を図ることができる。

【００２１】請求項２に記載の本発明にかかる電線の超
音波接合方法によれば、請求項１の効果に加えて、ホー
ン側チップとアンビル側チップのうち、少なくともホー
ン側チップのセット面に、振動方向に対して平行および
直角となる溝を格子状に形成した凹凸部を形成したの
で、超音波振動を電線の交差部分に効率良く伝達するこ
とができ、ひいては、電線を振動方向に対して４５゜の
角度に傾斜したことと相俟って、導体の接合効率を更に
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電線の超音波接合方法の一実施
形態を示す電線のセット状態の要部断面図である。

【図２】本発明にかかる電線の超音波接合方法の一実施
形態を示す電線のセット状態の平面図である。

【図３】本発明にかかる電線の超音波接合方法の一実施
形態を示すチップの先端部構造の説明図である。

【図４】従来の超音波接合装置の一例を示す側面図であ
る。

【図５】従来の超音波接合する電線のセット状態の平面
図である。

【図６】従来の電線の超音波接合状態を示す要部断面図
である。

【符号の説明】

１１ ホーン側チップ １２ アンビル側チップ １３ａ 溝 １３ 凹凸部 ２０，２１ 被覆電線 ２０ａ，２１ａ 絶縁体 ２０ｂ，２１ｂ 導体 Ｃ 交差部分 Ｘ 振動方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電線を相互に交差するとともに、その交
   差部分をホーン側チップとアンビル側チップとの間に加
   圧状態でセットし、その交差部分に超音波振動を入力し
   て電線を接合する電線の超音波接合方法において、 前記電線を、前記超音波振動の振動方向に対して４５゜
   の角度、若しくはこの角度の近傍に傾斜して、ホーン側
   チップとアンビル側チップとの間にセットすることを特
   徴とする電線の超音波接合方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電線の超音波接合方法
   において、前記ホーン側チップとアンビル側チップのセ
   ット面うち、少なくともホーン側チップのセット面に、
   振動方向に対して平行および直角となる溝を格子状に形
   成した凹凸部を設けたことを特徴とする電線の超音波接
   合方法。