JP2004119190A

JP2004119190A - Ultrasonic joining device

Info

Publication number: JP2004119190A
Application number: JP2002280730A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Murakami; 村上　和宏; Yoshihiko Watanabe; 渡邊　嘉彦; Hajime Takada; 高田　肇; Takuya Miyagawa; 宮川　拓也
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP3971280B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic joining device capable of surely joining an electric wire etc. with an object to be joined with sufficient strength. <P>SOLUTION: The ultrasonic joining device 1 is provided with a chip 14 and an anvil 15. The electric wire and a second electric wire as an object to be joined are sandwiched between the chip 14 and the anvil 15. A plurality of first grooves 18 and a plurality of second grooves 19 are formed in an end face 17 of the chip 14 facing the anvil 15. The first grooves 18 and the second grooves 19 cross at right angles to each other. The first grooves 18 and the second grooves 19 are formed on the end face 17 in a grid shape. The interval of the adjacent grooves 18, 19 is 25% to 210% of the outer diameter of an element wire of the electric wire. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被覆電線と、例えば金属箔などの接合対象物とを接合する超音波接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体としての自動車には、種々の電子機器が搭載される。前記自動車は、前記電子機器にバッテリなどの電源から電力や制御装置から制御信号などを伝えるためにワイヤハーネスを配索している。前述したワイヤハーネスは、複数の電線と、電線同士を電気的に接続したジョイント部などを備えている。
【０００３】
前記電線は、それぞれ、導電性の芯線と、該芯線を被覆する絶縁性の被覆部とを備えている。前記ジョイント部は、前記電線の所定箇所の被覆部が除去されて、露出した芯線をジョイント端子などで加締めて構成される。このため、ワイヤハーネスは、電線同士を電気的に接続するためにジョイント端子を用いている。このため、ワイヤハーネスは、部品点数が増加するとともに大型化する傾向であった。
【０００４】
このため、本発明の出願人は、電線同士を近づける方向に加圧した状態で、超音波振動エネルギを付与することで、前記電線の芯線同士を接合（金属結合）することを提案している。
【０００５】
また、前述したワイヤハーネスの電線には、それぞれの芯線に外部からのノイズが侵入することがある。このノイズの侵入を防止するために、シールド電線を用いることがある。シールド電線は、導電性を有する編組からなるシールド部を備えている。このシールド部が、前記芯線内にノイズが侵入することを防止する。
【０００６】
ここで、近年、前述したワイヤハーネスの低コスト化を図ることが望まれている。このために、前記シールド部を備えない電線を複数本束ね、これらの複数本の電線に薄膜の導体層を有する導体薄膜シートを巻き付けて、ワイヤハーネスを構成することが提案されている。このような構成にすることによって、低コスト化とノイズの侵入防止とを図ることができる。
【０００７】
また、このような構成においても、前記ノイズを取り出すために、前記導体層にアース電線または端子などを取り付ける必要がある。アース電線は、導電性の芯線と、絶縁性の被覆部とを備えている。芯線は、複数の素線からなる。被覆部は絶縁性の合成樹脂からなり、前記芯線を被覆している。
【０００８】
前記導体層にアース電線などを取り付けるために、導体薄膜シートに孔を開けて、該孔に前述したアース電線などの端部を通した後、ワッシャ、ボルト、ナットなどを用いて導体薄膜シートとアース電線とを固定することが考えられる。
【０００９】
この場合、前記アース電線の被覆部の一部を除去するなどの皮むき作業が必要となり、組み立てにかかる工数が増加することが考えられる。また、ワッシャ、ボルト、ナットなどの部品が必要になるので、部品点数が増加する。したがって、コストが高騰することが考えられる。さらに、前述したボルトとナットなどを締め付ける際に、導体層が破損して、確実に前述したアース電線を導体層に接続できないことが考えられる。このため、電線の芯線に侵入しようとするノイズを、外部に逃がすことが困難となる。
【００１０】
前述した課題を解決するために、本発明の出願人は、導体薄膜シートとアース電線とを重ねて、これらを近づける方向に加圧した状態で、超音波振動エネルギを付与することを提案している。超音波振動エネルギを付与することにより、前記導体薄膜シートの導体層とアース電線の芯線とを金属結合（接合）する。こうして、導体薄膜シートの導体層とアース電線とを電気的に接続する。前述した電線同士の接合及び電線と導体薄膜シートとの接合の際には、周知の超音波接合装置を用いる。
【００１１】
前記超音波接合装置は、図２３に示すように、チップ（工具ホーンともいう）１００と、このチップ１００に相対するアンビル１０１と、を備えている。超音波接合装置は、前記チップ１００とアンビル１０１との間に接合対象物としての電線などを挟んで、これらを接合する。これらのチップ１００とアンビル１０１は、互いに相対する端面間に前述した接合対象物を挟む。
【００１２】
また、図２３に例示されたチップ１００とアンビル１０１とは、互いに相対する端面それぞれに格子状に溝１００ａ，１０１ａを形成している。溝１００ａ，１０１ａを形成することにより、チップ１００とアンビル１０１との間に前述した電線などの接合対象物を位置付けている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、チップ１００とアンビル１０１に溝１００ａ，１０１ａを設け、これら溝１００ａ，１０１ａ間の間隔が狭すぎると、超音波振動エネルギを付与している間にチップ１００とアンビル１０１との間から接合対象物が抜け出ることがあった。このため、勿論、接合対象物を十分な接合強度で接合できなかった。
【００１４】
また、前記溝１００ａ，１０１ａ間の間隔が広すぎても、特に電線を接合する際に、芯線を構成する素線全てを加圧することが困難となり、各素線を確実に接合することが困難であった。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、電線などを接合対象物と十分な強度で確実に接合できる超音波接合装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の超音波接合装置は、駆動源により振動されるチップと、前記チップに相対するアンビルと、を備え、前記チップとアンビルとの間に電線と接合対象物とを挟んで、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記電線に伝えることで、前記電線と接合対象物を互いに接合する超音波接合装置において、前記電線は、複数の素線からなる芯線と該芯線を被覆する被覆部とを備えており、前記チップの前記アンビルに相対する端面に格子状に溝を形成し、互いに隣り合う溝間は断面山形に形成されており、前記端面とアンビルとの間に前記電線と接合対象物とを挟んで接合するとともに、互いに隣り合う溝の中心間の間隔は、前記素線の外径の２５％以上２１０％以下であることを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載の本発明の超音波接合装置は、駆動源により振動されるチップと、前記チップに相対するアンビルと、を備え、前記チップとアンビルとの間に電線と接合対象物とを挟んで、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記電線に伝えることで、前記電線と接合対象物を互いに接合する超音波接合装置において、前記電線は、複数の素線からなる芯線と該芯線を被覆する被覆部とを備えており、前記チップの前記アンビルに相対する端面と前記アンビルの前記チップに相対する端面との双方に格子状に溝を形成し、互いに隣り合う溝間は断面山形に形成されており、前記端面間に前記電線と接合対象物とを挟んで接合するとともに、互いに隣り合う溝の中心間の間隔は、前記素線の外径の２５％以上１２０％以下であることを特徴としている。
【００１８】
請求項３に記載の本発明の超音波接合装置は、請求項１または請求項２に記載の超音波接合装置において、前記電線と接合対象物とを接合する際に、互いの間に電線を位置付けて、接合対象物に接合するように前記電線の各素線を案内する一対の電線ガイドを備えたことを特徴としている。
【００１９】
請求項４に記載の本発明の超音波接合装置は、請求項３に記載の超音波接合装置において、前記素線の外径をＲ、前記電線の素線の数をＮとすると、一対の電線ガイド間の間隔Ｄは、Ｒ×（Ｎ−０．５）＜Ｄ＜Ｒ×（Ｎ＋０．５）を満たしていることを特徴としている。
【００２０】
請求項１に記載した本発明の超音波接合装置によれば、チップの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の２５％以上で２１０％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。
【００２１】
請求項１に記載の本発明では、互いに隣り合う溝の中心間の間隔は、前記素線の外径の５５％以上１２０％以下であっても良い。
【００２２】
この場合、チップの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の５５％以上で１２０％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【００２３】
さらに、請求項１に記載の本発明では、互いに隣り合う溝の中心間の間隔は、前記素線の外径の８０％以上１０６％以下であっても良い。
【００２４】
この場合、チップの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の８０％以上で１０６％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【００２５】
請求項２に記載した本発明の超音波接合装置によれば、チップとアンビルの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の２５％以上で１２０％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。
【００２６】
請求項２に記載の本発明では、互いに隣り合う溝の中心間の間隔は、前記素線の外径の５０％以上１１５％以下であっても良い。
【００２７】
この場合、チップとアンビルの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の５０％以上で１１５％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【００２８】
さらに、請求項２に記載の本発明では、互いに隣り合う溝の中心間の間隔は、前記素線の外径の８０％以上１０５％以下であっても良い。
【００２９】
この場合、チップとアンビルの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の８０％以上で１０５％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【００３０】
請求項３に記載した本発明の超音波接合装置によれば、一対の電線ガイドが接合対象物と接合するように電線の各素線を案内する。このため、電線の各素線は、確実に接合対象物と接合する。
【００３１】
請求項４に記載した本発明の超音波接合装置によれば、一対の電線ガイド間の間隔Ｄは、素線数から０．５を引いて素線の外径をかけて得た値より大きい。このため、素線を重ねずに一対の電線ガイド間に位置付けることができる。また、一対の電線ガイド間の間隔Ｄは、素線数に０．５を足して素線の外径をかけて得た値より小さい。このため、一対の電線ガイド間に位置付けられた電線の芯線の各素線は、確実に格子状に形成された溝間の凸部に接触する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる超音波接合装置１を図１ないし図１４を参照して説明する。図１などに示す超音波接合装置１は、図８及び図９に示すように、電線２と第２の電線３とを互いに電気的に接続するために用いられる。なお、第２の電線３は、本明細書に記した接合対象物をなしている。
【００３３】
電線２は、断面形状が丸形に形成されている。電線２は、導電性の芯線４と、絶縁性の被覆部５とを備えている。芯線４は、複数の素線６からなる。素線６は、銅、銅合金などの導電性の金属からなる。複数の素線６が撚り合わされて、芯線４が構成されている。図示例では、芯線４は、７本の素線６からなる。被覆部５は、絶縁性の合成樹脂からなり、前記芯線４を被覆している。
【００３４】
第２の電線３は、前記電線２と構成が同一である。このため、第２の電線３の電線２と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。前記電線２と第２の電線３には、前記芯線４の素線６同士が接合（金属結合）した接合箇所Ｓが形成されている。接合箇所Ｓの近傍では、被覆部５同士が溶着している。
【００３５】
図１に示す超音波接合装置１は、電線２と第２の電線３を重ねて、これらを互いに近づける方向に加圧して、これらの電線２と第２の電線３に超音波振動エネルギを付与することにより、芯線４の素線６同士を接合する。また、本明細書でいう超音波振動エネルギとは、超音波接合装置１が接合対象物を接合させる際に、該接合対象物に与えるエネルギを示している。超音波振動エネルギとは、例えば、後述の電源１０が発振器１１に印加する際の電力値（Ｗ：ワット数）に、前記電源１０が発振器１１に印加する時間を、かけて得られるエネルギである。
【００３６】
超音波接合装置１は、図１に示すように、電源１０と、発振器１１と、駆動源としての振動子１２と、ホーン１３と、チップ１４（工具ホーンともいう）と、このチップ１４に相対するアンビル１５と、ばらけ防止部材１６などを備えている。電源１０は、前記発振器１１に印加する。
【００３７】
発振器１１は、電源１０によって印加させると振動子１２を振動させる。振動子１２には、ホーン１３が取り付けられている。ホーン１３の先端部には、チップ１４が取り付けられている。このため、振動子１２は、ホーン１３などを介してチップ１４を振動させる。チップ１４とアンビル１５は、互いの間に電線２と接合対象物としての第２の電線３を挟むことができる。ばらけ防止部材１６は、アンビル１５に取り付けられており、電線２の素線６全てが第２の電線３の芯線４の素線６と接合するように、前記電線２の素線６を案内する。なお、チップ１４とアンビル１５とばらけ防止部材１６の詳細構成は、後ほど説明する。
【００３８】
超音波接合装置１は、チップ１４とアンビル１５との間に互いに接合する接合対象物を挟み、これらのチップ１４とアンビル１５とを互いに近づける方向に加圧した状態で、発振器１１で振動子１２を振動させてこの振動をホーン１３経由でチップ１４に伝える。そして、超音波接合装置１は、チップ１４とアンビル１５との間に挟んだ接合対象物に超音波振動エネルギを与えて該対象物を接合する。
【００３９】
チップ１４は、四角柱状に形成されており、図２ないし図５に示すように、アンビル１５と相対する端面１７を備えている。チップ１４は、更に、前記端面１７に複数の第１の溝１８と複数の第２の溝１９を形成している。第１の溝１８は、それぞれ端面１７から凹に形成されている。第１の溝１８は、それそれ直線状に延びている。複数の第１の溝１８は、互いに平行である。第１の溝１８は、図５に示すように、断面逆Ｖ字状に形成されている。互いに隣り合う第１の溝１８間は、断面山形に形成されている。
【００４０】
第２の溝１９は、それぞれ端面１７から凹に形成されている。第２の溝１９は、それそれ直線状に延びている。複数の第２の溝１９は、互いに平行である。第２の溝１９は、第１の溝１８に交差している。図示例では、第１の溝１８と第２の溝１９とは、互いに直交している。第２の溝１９は、断面逆Ｖ字状に形成されている。互いに隣り合う第２の溝１９間は、断面山形に形成されている。
【００４１】
前述した複数の第１の溝１８と第２の溝１９により、端面１７には、複数の第１の溝１８が並ぶ方向と複数の第２の溝１９が並ぶ方向との双方に沿って、凹部２０と凸部２１とが交互に配されている。凹部２０は、断面逆Ｖ字状に形成されている。
【００４２】
凸部２１は、図５に示すように、断面Ｖ字状に形成されている。互いに隣り合う凹部２０の内面と凸部２１の表面とは、連続している。こうして、複数の第１の溝１８と第２の溝１９により、端面１７の断面形は鋸歯状に形成されている。
【００４３】
さらに、前述した第１の溝１８と第２の溝１９は、本明細書に記した溝をなしている、このため、チップ１４のアンビル１５に相対する端面１７に、格子状に溝１８，１９が形成されている。また、互いに隣り合う溝１８，１９間は、断面山形に形成されている。
【００４４】
また、互いに隣り合う第１の溝１８の中心間の間隔と互いに隣り合う第２の溝１９の中心間の間隔とは等しい。以下第２の溝１９の中心間の間隔を代表して符号ｄ（図５に示す）で示す。これらの間隔ｄは、前記素線６の外径Ｒ（図１０に示す）の２５％以上２１０％以下に形成されている。
【００４５】
アンビル１５は、図１に示すように、ベース板２２と、柱部２３とを備えている。ベース板２２は、チップ１４とアンビル１５とが相対する方向に対し直交に沿って平坦である。柱部２３は、ベース板２２からチップ１４に向かって突出している。柱部２３は、四角柱状に形成されている。また、柱部２３は、チップ１４と相対する端面２４を備えている。端面２４は、アンビル１５の端面をなしている。端面２４は、チップ１４とアンビル１５とが相対する方向に対し直交に沿って平坦である。
【００４６】
ばらけ防止部材１６は、図６及び図７に示すように、部材本体２５と、一対の電線保持溝２６，２７と、四つのばらけ防止突起２８と、を備えている。部材本体２５は、平板状に形成されている。部材本体２５は、図１に示すように、ベース板２２に取り付けられている。部材本体２５には、内側にアンビル１５を収容できる孔２９が形成されている。孔２９は、部材本体２５を貫通している。部材本体２５は、ベース板２２に取り付けられると、孔２９内にアンビル１５を収容する。すると、孔２９を通して端面２４即ちアンビル１５は、端面１７即ちチップ１４と相対する。
【００４７】
電線保持溝２６，２７は、ベース板２２に取り付けられると部材本体２５のチップ１４と相対する表面２５ａに設けられている。電線保持溝２６，２７は、表面２５ａから凹にでかつ直線状に形成されている。電線保持溝２６，２７は、断面円弧状に形成されている。電線保持溝２６，２７は、互いに交差している。図示例では、電線保持溝２６，２７は、互いに直交している。電線保持溝２６，２７のうち一方は、第２の電線３を収容し、他方は電線２を収容する。また、電線保持溝２６，２７の内面の前記表面２５ａから最も離れた底２６ａ，２７ａは、前記端面２４と同一平面に位置している。
【００４８】
ばらけ防止突起２８は、部材本体２５の表面２５ａから突出している。ばらけ防止突起２８は、電線保持溝２６，２７が互いに交差した交差部３０の近傍に配されている。四つのばらけ防止突起２８は、四方から前記交差部３０を囲むように、前記部材本体２５の表面２５ａに設けられている。四つのばらけ防止突起２８の互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄ（図２に示す）は、前記素線６の外径をＲ（図１０に示す）、前記電線２の素線６の数をＮとすると、Ｒ×（Ｎ−０．５）＜Ｄ＜Ｒ×（Ｎ＋０．５）を満たしている。なお、ばらけ防止突起２８は、本明細書に記した電線ガイドをなしている。
【００４９】
本実施形態では、Ｎ＝７であるので、一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄは、６．５Ｒ＜Ｄ＜７．５Ｒを満たしている。なお、前記一対のばらけ防止突起２８は、互いの間に一方の電線保持溝２６を位置させている。また、互いに隣り合いかつ互いの間に他方の電線保持溝２７を位置させる一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄも上記関係を満たしている。
【００５０】
前述した構成の超音波接合装置１を用いて、電線２と第２の電線３の芯線４の素線６同士を接合する際は、まず、一方の電線保持溝２６内に第２の電線３を収容して、他方の電線保持溝２７に電線２を収容する。このとき、電線２と第２の電線３とを重ねるとともに、第２の電線３をアンビル１５側に配し、電線２をチップ１４側に配す。そして、図１０に示すように、チップ１４とアンビル１５との間に電線２と第２の電線３とを挟む。
【００５１】
電線２，３が互いに近づく方向（密着する方向）に、チップ１４とアンビル１５とを加圧した状態で、発振器１１で振動子１２を振動する。この振動は、ホーン１３を経由してチップ１４に伝わる。チップ１４が、アンビル１５に対して振動して、チップ１４の振動が電線２に伝わる。すると、チップ１４とアンビル１５との間に位置する電線２，３の被覆部５が溶ける。
【００５２】
チップ１４とアンビル１５とが互いに近づく方向に加圧されているため、溶けた電線２，３の被覆部５が、電線２の芯線４と第２の電線３の芯線４との間から除去される。そして、電線２の複数の素線６が端面１７，２４に沿って並ぶとともに、第２の電線３の複数の素線６が端面１７，２４に沿って並ぶ。そして、図１１に示すように、電線２の各素線６が、第２の電線３の各素線６に接触する。接触すると、電線２の各素線６と第２の電線３の各素線６とが溶融しない状態で固相のまま互いに金属結合する。その後、振動子１２の振動を止める。すると、電線２，３の溶けた被覆部５は、互いに溶着する。こうして、接合箇所Ｓで、芯線４の素線６同士が接合し、被覆部５同士が溶着する。
【００５３】
こうして、電線２，３の芯線４を構成する複数の素線６同士は、いわゆる超音波接合（超音波溶接または超音波溶着ともいう）によって互いに接合される。こうして、電線２，３同士を接合する。
【００５４】
次に、本発明の発明者らは、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄが異なるチップ１４を複数製造した。これらのチップ１４を用いて、電線２と第２の電線３とを接合して、接合強度を測定した。結果を図１２に示す。なお、図１２中の縦軸の接合強度は、前記端面１７に溝１８，１９を形成しないときの電線２と第２の電線３との接合強度を１００％として示している。また、図１２中の横軸は、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄと素線６の外径Ｒとの比を示している。即ち、図１２中の横軸は、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄを素線６の外径Ｒで除した値を示している。
【００５５】
図１２によれば、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄと素線６の外径Ｒとの比を、０から１に近づけていくと、接合強度が徐々に向上することが明らかとなった。また、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄと素線６の外径Ｒとの比を１から１．２５まで大きくすると、接合強度が徐々に低下することが明らかとなった。さらに、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄと素線６の外径Ｒとの比を１．２５から１．６まで大きくすると、接合強度が若干向上し、１．６より大きくすると接合強度が徐々に低下することがあきらかとなった。
【００５６】
本実施形態によれば、チップ１４の端面１７に形成された複数の溝１８，１９のうち互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄが、素線６の外径Ｒの２５％以上で２１０％以下である。このため、図１２に示す実験結果によると、溝１８，１９を形成していないものの１５０％以上の接合強度を得ることができる。このため、電線２，３の素線６同士を確実に接合出来る。したがって、十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００５７】
また、ばらけ防止部材１６の互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄは、素線６の数から０．５を引いて素線６の外径Ｒをかけて得た値より大きい。なお、前記間隔Ｄが、素線６の数から０．５を引いて素線６の外径Ｒをかけて得た値以下となると、図１３に示すように、電線２の素線６同士が重なり、電線２の素線６のうち少なくとも一つが、第２の電線３の素線６と接合できない。このとき、図１３に示す場合は、前記間隔Ｄを素線６の数から０．５を引いて素線６の外径Ｒをかけて得た値と等しくしている。このため、前述した実施形態では、電線２の素線６を重ねずに互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８間に位置付けることができる。
【００５８】
また、互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄは、素線６の数に０．５を足して素線６の外径Ｒをかけて得た値より小さい。なお、前記間隔Ｄが、素線６の数に０．５を足して素線６の外径Ｒをかけて得た値以上となると、図１４に示すように、チップ１４で十分に電線２の全ての素線６を、第２の電線３に近づける方向に加圧することが困難となる。この場合、勿論、電線２の各素線６を第２の電線３の素線６と十分に接合できない。図１４に示す場合は、前記間隔Ｄを素線６の数に０．５を加えて素線６の外径Ｒをかけて得たと等しい場合を示している。
【００５９】
このように、互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄが、前述した関係を満たしているので、一対のばらけ防止突起２８間に位置付けられらた電線２の各素線６は、確実に溝１８，１９間の凸部２１に接触する。このため、芯線４の各素線６を、確実に第２の電線３の各素線６と接合できる。したがって、十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００６０】
このように、一対のばらけ防止突起２８が第２の電線３と接合するように電線２の各素線６を案内する。このため、電線２の各素線６は、確実に第２の電線３の素線６と接合する。したがって、十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００６１】
なお、前述した実施形態では、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄが、素線６の外径Ｒの２５％以上で２１０％以下である。しかしながら、本発明では、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄを、素線６の外径Ｒの５５％以上で１２０％以下としても良い。この場合、図１２に示す実験結果によると、溝１８，１９を形成していないものの２００％以上の接合強度が得られる。このため、電線２，３の素線６同士をより確実に接合出来る。したがって、より十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００６２】
また、本発明では、互いに隣り合う溝１８，１９の中心間の間隔ｄを、素線６の外径Ｒの８０％以上で１０６％以下としても良い。この場合、図１２に示す実験結果によると、溝１８，１９を形成していないものの２３０％以上の接合強度が得られる。このため、電線２，３の素線６同士をより一層確実に接合出来る。したがって、より一層十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００６３】
次に、本発明の第２の実施形態にかかる超音波接合装置１を図１５ないし図１９を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
本実施形態では、図１５ないし図１８に示すようにチップ１４の端面１７にくわえ、アンビル１５の柱部２３の端面２４にも、複数の第１の溝３１と第２の溝３２を形成している。第１の溝３１は、それぞれ端面２４から凹に形成されている。第１の溝３１は、それそれ直線状に延びている。複数の第１の溝３１は、互いに平行である。第１の溝３１は、断面Ｖ字状に形成されている。互いに隣り合う第１の溝３１間は、断面山形に形成されている。
【００６５】
第２の溝３２は、それぞれ端面２４から凹に形成されている。第２の溝３２は、それそれ直線状に延びている。複数の第２の溝３２は、互いに平行である。第２の溝３２は、第１の溝３１に交差している。図示例では、第１の溝３１と第２の溝３２とは、互いに直交している。第２の溝３２は、断面Ｖ字状に形成されている。互いに隣り合う第２の溝３２間は、断面山形に形成されている。
【００６６】
前述した複数の第１の溝３１と第２の溝３２により、端面２４には、複数の第１の溝３１が並ぶ方向と複数の第２の溝３２が並ぶ方向との双方に沿って、凹部３３と凸部３４とが交互に配されている。凹部３３は、断面Ｖ字状に形成されている。凸部３４は、断面逆Ｖ字状に形成されている。互いに隣り合う凹部３３の内面と凸部３４の表面とは、連続している。こうして、複数の第１の溝３１と第２の溝３２により、端面２４の断面形は鋸歯状に形成されている。
【００６７】
さらに、前述した第１の溝３１と第２の溝３２は、本明細書に記した溝をなしている、このため、アンビル１５のチップ１４に相対する端面２４に、格子状に溝３１，３２が形成されている。また、互いに隣り合う溝３１，３２間は、断面山形に形成されている。
【００６８】
また、互いに隣り合う第１の溝３１の中心間の間隔と互いに隣り合う第２の溝３２の中心間の間隔とは等しい。以下、第２の溝３２の中心間の間隔を代表して符号ｄ１（図１８に示す）で示す。間隔ｄ１は前記間隔ｄと等しい。間隔ｄ１は、前記素線６の外径Ｒの２５％以上１２０％以下に形成されている。
【００６９】
さらに、互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄは、前述した第１の実施形態と同様に、前記素線６の外径をＲ、前記電線２の素線６の数をＮとすると、Ｒ×（Ｎ−０．５）＜Ｄ＜Ｒ×（Ｎ＋０．５）を満たしている。
【００７０】
本実施形態の超音波接合装置１を用いて、電線２と第２の電線３とを接合する際には、前述した第１の実施形態と同様に、チップ１４の端面１７とアンビル１５の端面２４との間に電線２と第２の電線３とを挟む。これらの電線２，３を互いに近づく方向に加圧して、チップ１４により電線２を振動させて、これらの電線２，３に超音波振動エネルギを付与する。そして、電線２の各素線６を第２の電線３の素線６と接合する。
【００７１】
次に、本発明の発明者らは、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１が異なるチップ１４とアンビル１５を複数製造した。これらのチップ１４とアンビル１５を用いて、電線２と第２の電線３とを接合して、接合強度を測定した。結果を図１９に示す。なお、図１９中の縦軸の接合強度は、前記端面１７，２４に溝１８，１９，３１，３２を形成しないときの電線２と第２の電線３との接合強度を１００％として示している。また、図１９中の横軸は、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１と素線６の外径Ｒとの比を示している。即ち、図１９中の横軸は、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１を素線６の外径Ｒで除した値を示している。
【００７２】
図１９によれば、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１と素線６の外径Ｒとの比を、０から１に近づけていくと、接合強度が徐々に向上することが明らかとなった。また、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１と素線６の外径Ｒとの比を１から１．６７まで大きくすると、接合強度が徐々に低下することが明らかとなった。
【００７３】
本実施形態によれば、チップ１４とアンビル１５の端面１７，２４に形成された互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１が、素線６の外径Ｒの２５％以上で１２０％以下である。このため、図１９に示す実験結果によると、溝１８，１９，３１，３２を形成していないものの１２５％以上の接合強度を得ることができる。このため、電線２の各素線６を第２の電線３と確実に接合出来る。したがって、十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００７４】
さらに、ばらけ防止部材１６の互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８間の間隔Ｄが、前述した関係を満たしている。このため、互いに隣り合う一対のばらけ防止突起２８が第２の電線３の素線６と接合するように電線２の各素線６を案内する。このため、電線２の各素線６は、確実に第２の電線３の素線６と接合する。したがって、十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００７５】
なお、前述した実施形態では、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１が、素線６の外径Ｒの２５％以上で１２０％以下である。しかしながら、本発明では、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１を、素線６の外径Ｒの５０％以上で１１５％以下としても良い。この場合、図１９に示す実験結果によると、溝１８，１９，３１，３２を形成していないものの１５０％以上の接合強度が得られた。このため、電線２，３の素線６同士をより確実に接合出来る。したがって、より十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００７６】
また、本発明では、互いに隣り合う溝１８，１９，３１，３２の中心間の間隔ｄ，ｄ１を、素線６の外径Ｒの８０％以上で１０５％以下としても良い。この場合、図１９に示す実験結果によると、溝１８，１９，３１，３２を形成していないものの１７５％以上の接合強度が得られた。このため、電線２，３の素線６同士をより一層確実に接合出来る。したがって、より一層十分な接合強度で、電線２と第２の電線３とを接合できる。
【００７７】
さらに、前述した第１及び第２の実施形態では、電線２，３同士を接合している。しかしながら、本発明では、図２０に示すように、電線２を、接合対象物としての導体薄膜シート４０に接合しても良い。なお、図２０において、前述した第１及び第２の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００７８】
導体薄膜シート４０は、アルミニウムやアルミニウム合金などの導電性の金属からなりシート状に形成されている。前記電線２の芯線４の各素線６と導体薄膜シート４０とが接合（金属結合）した接合箇所Ｓが設けられている。この場合、ばらけ防止突起２８を四つ設けなくても良い。ばらけ防止突起２８を一対設ければ良い。
【００７９】
また、本発明の超音波接合装置１では、ばらけ防止部材１６の代わりに図２１に示すばらけ防止治具４１を用いてもよい。図２１に示すばらけ防止治具４１は、帯板状の金属からなる治具本体４２と、複数のスリット４３を備えている。スリット４３は、治具本体４２の長手方向の両端部を切り欠いている。スリット４３は、治具本体４２の長手方向の両端から該治具本体４２の中央に向かって、治具本体４２を切り欠いている。
【００８０】
治具本体４２の幅方向に沿って互いの間にスリット４３を位置付ける治具本体４２の一対の部分４２ａは、本明細書に記した電線ガイドをなしている。前記スリット４３の幅即ち前記一対の部分４２ａ間の間隔Ｄ１は、前記素線６の外径をＲ、前記電線２の素線６の数をＮとすると、Ｒ×（Ｎ−０．５）＜Ｄ＜Ｒ×（Ｎ＋０．５）を満たすようになっている。また、複数のスリット４３の幅即ち前記一対の部分４２ａ間の間隔Ｄ１は、スリット４３毎に異なる。
【００８１】
前述したばらけ防止治具４１を用いる際には、図２２に示すように、前記スリット４３間に電線２を挿入して、超音波接合を行う。なお、電線２の素線６の外径Ｒに応じて、前記関係を満たすスリット４３を用いるとともに、図２２では電線２を導体薄膜シート４０に接合する例を示している。図２２に示すばらけ防止治具４１を用いても、電線２の素線６を確実に導体薄膜シート４０などの接合対象物に接合できる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明は、チップの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の２５％以上で２１０％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【００８３】
請求項２に記載の本発明は、チップとアンビルの端面に形成された複数の溝の互いに隣り合う溝の中心間の間隔が、素線の外径の２５％以上で１２０％以下であるので、各素線を接合対象物と確実に出来る。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【００８４】
請求項３に記載の本発明は、一対の電線ガイドが接合対象物と接合するように芯線の各素線を案内する。このため、芯線の各素線は、確実に接合対象物と接合する。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【００８５】
請求項４に記載の本発明は、一対の電線ガイド間の間隔Ｄは、素線数から０．５を引いて素線の外径をかけて得た値より大きい。このため、一対の電線ガイド間に重なることなく、素線を位置付けることができる。また、一対の電線ガイド間の間隔Ｄは、素線数に０．５を足して素線の外径をかけて得た値より小さい。このため、一対の電線ガイド間に位置付けられらた電線の芯線の各素線は、確実に端面に格子状に形成された溝間の凸部に接触する。このため、芯線の各素線を、確実に接合対象物と接合できる。したがって、十分な接合強度で、電線と接合対象物とを接合できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる超音波接合装置の概略の構成を示す説明図である。
【図２】図１に示された超音波接合装置のチップとアンビルとの一部を拡大して示す説明図である。
【図３】図２中の矢印ＩＩＩ方向からみたチップの端面の平面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図２中の矢印ＶＩ方向からみたばらけ防止部材の一部の平面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図１に示された超音波接合装置で接合された電線と第２の電線を示す斜視図である。
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】図２に示されたチップとアンビルとの間に電線と第２の電線を挟んだ状態を示す説明図である。
【図１１】図１０に示された状態から電線と第２の電線の素線同士を接合した状態を示す説明図である。
【図１２】図２に示されたチップの溝間の間隔と接合強度との関係を示す説明図である。
【図１３】図２に示された超音波接合装置のばらけ防止突起間の間隔が狭すぎる場合を示す説明図である。
【図１４】図２に示された超音波接合装置のばらけ防止突起間の間隔が広すぎる場合を示す説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態にかかる超音波接合装置のチップとアンビルとの一部を拡大して示す説明図である。
【図１６】図１５中の矢印ＸＶＩ方向からみたアンビルの端面の平面図である。
【図１７】図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図１８】図１６中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１９】図１５に示されたチップとアンビルの溝間の間隔と接合強度との関係を示す説明図である。
【図２０】本発明の超音波接合装置で接合された電線と導体薄膜シートを示す斜視図である。
【図２１】本発明の超音波接合装置の変形例のばらけ防止治具の斜視図である。
【図２２】図２１に示されたばらけ防止治具を用いる状態を示す斜視図である。
【図２３】従来の超音波接合装置のチップとアンビルとの一部を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
１　超音波接合装置
２　電線
３　第２の電線（接合対象物）
４　芯線
５　被覆部
６　素線
１２　振動子（駆動源）
１４　チップ
１５　アンビル
１７　端面
１８　第１の溝（溝）
１９　第２の溝（溝）
２４　端面
２８　ばらけ防止突起（電線ガイド）
３１　第１の溝（溝）
３２　第２の溝（溝）
４０　導体薄膜シート（接合対象物）
ｄ，ｄ１　互いに隣り合う溝の中心間の間隔
Ｄ　ばらけ防止突起間の間隔（電線ガイド間の間隔）
Ｄ１　一部分間の間隔（電線ガイド間の間隔）
Ｒ　素線の外径[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic bonding apparatus for bonding a covered electric wire and a bonding target such as a metal foil.
[0002]
[Prior art]
Various electronic devices are mounted on a vehicle as a moving body. The automobile has a wiring harness for transmitting electric power from a power source such as a battery and control signals from a control device to the electronic device. The above-described wire harness includes a plurality of electric wires and a joint portion that electrically connects the electric wires.
[0003]
Each of the electric wires includes a conductive core wire and an insulating coating covering the core wire. The joint portion is configured by removing a covering portion of a predetermined portion of the electric wire and caulking an exposed core wire with a joint terminal or the like. For this reason, the wire harness uses a joint terminal to electrically connect the wires. For this reason, the wire harness tends to increase in size as the number of parts increases.
[0004]
For this reason, the applicant of the present invention proposes that the cores of the electric wires are joined (metal-bonded) by applying ultrasonic vibration energy in a state where the electric wires are pressed in a direction of approaching each other. .
[0005]
Also, in the electric wires of the above-mentioned wire harness, noise from outside may enter each core wire. In order to prevent this noise from entering, a shielded electric wire may be used. The shielded electric wire includes a shield portion made of a conductive braid. This shield prevents noise from entering the core.
[0006]
Here, in recent years, it has been desired to reduce the cost of the aforementioned wire harness. For this purpose, it has been proposed to bundle a plurality of electric wires without the shield part and wind a conductive thin film sheet having a thin conductive layer around these plural electric wires to constitute a wire harness. With such a configuration, cost reduction and prevention of noise intrusion can be achieved.
[0007]
Also in such a configuration, it is necessary to attach a ground wire or a terminal to the conductor layer in order to extract the noise. The ground wire includes a conductive core wire and an insulating coating. The core wire is composed of a plurality of strands. The covering part is made of an insulating synthetic resin and covers the core wire.
[0008]
To attach an earth wire or the like to the conductor layer, a hole is made in the conductor thin film sheet, and after passing an end of the above-described earth wire or the like through the hole, a washer, a bolt, a nut and the like are used to form the conductor thin film sheet. It is conceivable to fix the ground wire.
[0009]
In this case, a peeling operation such as removing a part of the covering portion of the ground wire is required, which may increase the number of steps required for assembly. Further, since parts such as washers, bolts, and nuts are required, the number of parts increases. Therefore, the cost may increase. Further, when the above-described bolts and nuts are tightened, the conductor layer may be damaged, and the above-described ground wire may not be reliably connected to the conductor layer. For this reason, it is difficult for the noise that tries to enter the core of the electric wire to escape to the outside.
[0010]
In order to solve the above-mentioned problem, the applicant of the present invention has proposed that the conductor thin film sheet and the ground wire are superimposed and applied with ultrasonic vibration energy in a state where they are pressed in a direction to approach them. I have. By applying ultrasonic vibration energy, the conductor layer of the conductor thin film sheet and the core wire of the ground wire are metal-bonded (joined). Thus, the conductor layer of the conductor thin film sheet and the ground wire are electrically connected. In joining the electric wires and the electric wire and the conductive thin film sheet, a known ultrasonic joining device is used.
[0011]
As shown in FIG. 23, the ultrasonic bonding apparatus includes a tip (also referred to as a tool horn) 100 and an anvil 101 facing the tip 100. In the ultrasonic bonding apparatus, an electric wire or the like as a bonding target is sandwiched between the chip 100 and the anvil 101 to bond them. The chip 100 and the anvil 101 sandwich the object to be joined between end faces facing each other.
[0012]
In addition, the chip 100 and the anvil 101 illustrated in FIG. 23 have grooves 100a and 101a formed in a lattice pattern on respective end faces facing each other. By forming the grooves 100a and 101a, an object to be joined such as the above-described electric wire is positioned between the chip 100 and the anvil 101.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the grooves 100a and 101a are provided in the chip 100 and the anvil 101, and if the gap between the grooves 100a and 101a is too small, the gap between the chip 100 and the anvil 101 may be reduced while applying ultrasonic vibration energy. An object to be joined might come off from the joint. For this reason, of course, the joining object could not be joined with sufficient joining strength.
[0014]
Also, even if the gap between the grooves 100a and 101a is too wide, it is difficult to press all the wires constituting the core wire, especially when joining the electric wires, and it is difficult to securely join the wires. Met.
[0015]
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic bonding apparatus capable of reliably bonding an electric wire or the like to an object to be bonded with sufficient strength.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem and achieve the object, an ultrasonic bonding apparatus according to the present invention according to claim 1 includes a chip vibrated by a driving source, and an anvil facing the chip, By sandwiching the electric wire and the object to be bonded between the anvil and the drive source, the chip is vibrated and the vibration is transmitted to the electric wire, and in the ultrasonic bonding apparatus for bonding the electric wire and the object to be bonded to each other, The electric wire includes a core wire composed of a plurality of strands and a covering portion that covers the core wire, a groove is formed in a grid on an end surface of the chip that faces the anvil, and a cross section is formed between adjacent grooves. It is formed in a chevron shape, and the electric wire and the object to be joined are sandwiched between the end face and the anvil, and the interval between the centers of adjacent grooves is at least 25% of the outer diameter of the element wire. Less than 210% It is characterized by a door.
[0017]
The ultrasonic bonding apparatus according to the second aspect of the present invention includes a chip vibrated by a driving source, and an anvil facing the chip, wherein an electric wire and an object to be bonded are provided between the chip and the anvil. By sandwiching, by vibrating the tip by the drive source and transmitting the vibration to the electric wire, in an ultrasonic bonding apparatus that joins the electric wire and the object to be joined together, the electric wire is a core wire composed of a plurality of element wires. And a covering portion for covering the core wire, wherein grooves are formed in a grid pattern on both the end face of the tip facing the anvil and the end face of the anvil facing the tip, and between adjacent grooves, The electric wire and the object to be joined are sandwiched between the end faces, and an interval between centers of adjacent grooves is 25% or more and 120% or less of an outer diameter of the element wire. Being It is characterized.
[0018]
An ultrasonic bonding apparatus according to a third aspect of the present invention is the ultrasonic bonding apparatus according to the first or second aspect, wherein when the electric wire and the object to be joined are joined to each other, an electric wire is interposed between each other. It is characterized in that a pair of electric wire guides is provided to guide each element wire of the electric wire so as to be positioned and joined to an object to be joined.
[0019]
An ultrasonic bonding apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the ultrasonic bonding apparatus according to the third aspect, wherein an outer diameter of the wire is R, and a number of the wires is N. The distance D between the wire guides is characterized by satisfying R × (N−0.5) <D <R × (N + 0.5).
[0020]
According to the ultrasonic bonding apparatus of the present invention described in claim 1, the interval between the centers of the adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end face of the chip is not less than 25% of the outer diameter of the element wire. % Or less, each of the strands can be reliably used as an object to be joined.
[0021]
In the first aspect of the present invention, an interval between centers of adjacent grooves may be not less than 55% and not more than 120% of an outer diameter of the strand.
[0022]
In this case, since the interval between the centers of the adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end face of the chip is not less than 55% and not more than 120% of the outer diameter of the wire, each wire is connected to the object to be joined. I can do it for sure. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[0023]
Further, according to the first aspect of the present invention, an interval between centers of adjacent grooves may be not less than 80% and not more than 106% of an outer diameter of the strand.
[0024]
In this case, since the interval between the centers of the adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end face of the chip is 80% or more and 106% or less of the outer diameter of the wire, each wire is connected to the joining object. I can do it for sure. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[0025]
According to the ultrasonic bonding apparatus of the present invention described in claim 2, the interval between the centers of adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end face of the tip and the anvil is at least 25% of the outer diameter of the strand. Is less than or equal to 120%, so that each of the strands can be reliably used as an object to be joined.
[0026]
According to the second aspect of the present invention, an interval between centers of adjacent grooves may be not less than 50% and not more than 115% of an outer diameter of the strand.
[0027]
In this case, the interval between the centers of the adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end surface of the chip and the anvil is not less than 50% and not more than 115% of the outer diameter of the wire. You can definitely do things. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[0028]
Further, in the present invention described in claim 2, the distance between the centers of the adjacent grooves may be not less than 80% and not more than 105% of the outer diameter of the strand.
[0029]
In this case, the interval between the centers of the adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end surface of the tip and the anvil is 80% or more and 105% or less of the outer diameter of the wire. You can definitely do things. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[0030]
According to the ultrasonic bonding apparatus of the present invention described in claim 3, each element wire of the electric wire is guided so that the pair of electric wire guides is joined to the object to be joined. For this reason, each strand of the electric wire is securely joined to the joining object.
[0031]
According to the ultrasonic bonding apparatus of the present invention described in claim 4, the distance D between the pair of wire guides is larger than the value obtained by subtracting 0.5 from the number of wires and multiplying the outer diameter of the wires. . Therefore, the wires can be positioned between the pair of wire guides without overlapping the wires. The distance D between the pair of wire guides is smaller than a value obtained by adding 0.5 to the number of wires and multiplying the outer diameter of the wires. For this reason, each strand of the core wire of the electric wire positioned between the pair of electric wire guides surely comes into contact with the convex portion between the grooves formed in a lattice shape.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an ultrasonic bonding apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The ultrasonic bonding apparatus 1 shown in FIG. 1 and the like is used for electrically connecting an electric wire 2 and a second electric wire 3 to each other as shown in FIGS. In addition, the 2nd electric wire 3 has comprised the joining object described in this specification.
[0033]
The electric wire 2 has a round cross section. The electric wire 2 includes a conductive core wire 4 and an insulating covering portion 5. The core wire 4 includes a plurality of strands 6. The strand 6 is made of a conductive metal such as copper or a copper alloy. The plurality of strands 6 are twisted to form the core wire 4. In the illustrated example, the core wire 4 includes seven strands 6. The covering portion 5 is made of an insulating synthetic resin and covers the core wire 4.
[0034]
The configuration of the second electric wire 3 is the same as that of the electric wire 2. For this reason, the same reference numerals are given to the same portions of the second electric wire 3 as the electric wires 2, and the description is omitted. In the electric wire 2 and the second electric wire 3, a joint portion S where the element wires 6 of the core wire 4 are joined (metal-joined) is formed. In the vicinity of the joint S, the coating portions 5 are welded to each other.
[0035]
The ultrasonic bonding apparatus 1 shown in FIG. 1 superimposes the electric wire 2 and the second electric wire 3 and presses them in a direction approaching each other to apply ultrasonic vibration energy to these electric wires 2 and the second electric wire 3. By doing so, the strands 6 of the core wire 4 are joined. In addition, the ultrasonic vibration energy referred to in the present specification indicates the energy given to the object to be joined when the ultrasonic joining apparatus 1 joins the object to be joined. The ultrasonic vibration energy is, for example, energy obtained by multiplying a power value (W: wattage) when the power supply 10 described later is applied to the oscillator 11 by a time period during which the power supply 10 is applied to the oscillator 11. .
[0036]
As shown in FIG. 1, the ultrasonic bonding apparatus 1 includes a power source 10, an oscillator 11, a vibrator 12 as a driving source, a horn 13, a chip 14 (also referred to as a tool horn), and a And an anti-separation member 16. The power supply 10 is applied to the oscillator 11.
[0037]
The oscillator 11 vibrates the vibrator 12 when applied by the power supply 10. A horn 13 is attached to the vibrator 12. A tip 14 is attached to the tip of the horn 13. Therefore, the vibrator 12 vibrates the chip 14 via the horn 13 or the like. The tip 14 and the anvil 15 can sandwich the electric wire 2 and the second electric wire 3 as an object to be joined between each other. The anti-separation member 16 is attached to the anvil 15 and guides the wires 6 of the electric wire 2 so that all the wires 6 of the electric wire 2 are joined to the wires 6 of the core wire 4 of the second electric wire 3. I do. The detailed configurations of the tip 14, the anvil 15, and the scatter prevention member 16 will be described later.
[0038]
The ultrasonic bonding apparatus 1 sandwiches an object to be bonded between the chip 14 and the anvil 15, and presses the chip 14 and the anvil 15 in a direction to approach each other. Is transmitted to the chip 14 via the horn 13. Then, the ultrasonic bonding apparatus 1 applies ultrasonic vibration energy to the bonding target sandwiched between the chip 14 and the anvil 15 to bond the bonding target.
[0039]
The tip 14 is formed in a quadrangular prism shape, and has an end face 17 facing the anvil 15 as shown in FIGS. The chip 14 further has a plurality of first grooves 18 and a plurality of second grooves 19 formed on the end face 17. The first grooves 18 are each formed so as to be concave from the end face 17. The first grooves 18 each extend linearly. The plurality of first grooves 18 are parallel to each other. The first groove 18 is formed in an inverted V-shaped cross section as shown in FIG. The space between the first grooves 18 adjacent to each other is formed in a mountain-shaped cross section.
[0040]
Each of the second grooves 19 is formed to be concave from the end face 17. The second grooves 19 each extend linearly. The plurality of second grooves 19 are parallel to each other. The second groove 19 crosses the first groove 18. In the illustrated example, the first groove 18 and the second groove 19 are orthogonal to each other. The second groove 19 has an inverted V-shaped cross section. A section between the second grooves 19 adjacent to each other is formed in a mountain-shaped cross section.
[0041]
Due to the plurality of first grooves 18 and the second grooves 19 described above, the end face 17 is formed along both the direction in which the plurality of first grooves 18 are arranged and the direction in which the plurality of second grooves 19 are arranged. The concave portions 20 and the convex portions 21 are arranged alternately. The recess 20 is formed in an inverted V-shaped cross section.
[0042]
The protrusion 21 is formed in a V-shaped cross section, as shown in FIG. The inner surface of the concave portion 20 and the surface of the convex portion 21 adjacent to each other are continuous. In this way, the cross section of the end face 17 is formed in a sawtooth shape by the plurality of first grooves 18 and the second grooves 19.
[0043]
Furthermore, the first groove 18 and the second groove 19 described above form the grooves described in the present specification. Therefore, the grooves 18 are formed in the end face 17 of the chip 14 facing the anvil 15 in a grid pattern. 19 are formed. Further, a space between the adjacent grooves 18 and 19 is formed in a mountain shape in cross section.
[0044]
The distance between the centers of the adjacent first grooves 18 is equal to the distance between the centers of the adjacent second grooves 19. Hereinafter, the distance between the centers of the second grooves 19 is represented by a symbol d (shown in FIG. 5). These intervals d are formed to be 25% or more and 210% or less of the outer diameter R of the strand 6 (shown in FIG. 10).
[0045]
The anvil 15 includes a base plate 22 and a pillar 23 as shown in FIG. The base plate 22 is flat along a direction perpendicular to the direction in which the chip 14 and the anvil 15 face each other. The pillar 23 projects from the base plate 22 toward the chip 14. The pillar 23 is formed in a square pillar shape. Further, the pillar portion 23 has an end face 24 facing the chip 14. The end face 24 forms an end face of the anvil 15. The end face 24 is flat along a direction perpendicular to the direction in which the tip 14 and the anvil 15 face each other.
[0046]
As shown in FIGS. 6 and 7, the scatter prevention member 16 includes a member main body 25, a pair of wire holding grooves 26 and 27, and four scatter prevention protrusions 28. The member main body 25 is formed in a flat plate shape. The member main body 25 is attached to the base plate 22, as shown in FIG. In the member main body 25, a hole 29 that can accommodate the anvil 15 is formed inside. The hole 29 penetrates the member main body 25. The member body 25 accommodates the anvil 15 in the hole 29 when attached to the base plate 22. Then, the end face 24, ie, the anvil 15, faces the end face 17, ie, the tip 14, through the hole 29.
[0047]
The wire holding grooves 26 and 27 are provided on a surface 25 a of the member main body 25 facing the chip 14 when attached to the base plate 22. The wire holding grooves 26 and 27 are formed concavely and linearly from the surface 25a. The wire holding grooves 26 and 27 are formed in an arc-shaped cross section. The wire holding grooves 26 and 27 cross each other. In the illustrated example, the wire holding grooves 26 and 27 are orthogonal to each other. One of the wire holding grooves 26 and 27 accommodates the second wire 3, and the other accommodates the wire 2. Further, bottoms 26a, 27a of the inner surfaces of the wire holding grooves 26, 27 farthest from the surface 25a are located on the same plane as the end surface 24.
[0048]
The scatter prevention protrusion 28 protrudes from the surface 25 a of the member main body 25. The anti-separation protrusion 28 is disposed near an intersection 30 where the wire holding grooves 26 and 27 intersect each other. The four anti-separation protrusions 28 are provided on the surface 25 a of the member main body 25 so as to surround the intersection 30 from four directions. The distance D (shown in FIG. 2) between the pair of adjacent anti-separation protrusions 28 of the four anti-separation protrusions 28 is such that the outer diameter of the wire 6 is R (shown in FIG. 10), Assuming that the number of the strands 6 is N, R × (N−0.5) <D <R × (N + 0.5) is satisfied. In addition, the variation prevention protrusion 28 forms the electric wire guide described in this specification.
[0049]
In the present embodiment, since N = 7, the interval D between the pair of scatter prevention protrusions 28 satisfies 6.5R <D <7.5R. In addition, one pair of the wire-preventing projections 28 has one wire holding groove 26 between them. In addition, the distance D between the pair of separation preventing protrusions 28 that are adjacent to each other and that position the other wire holding groove 27 between them also satisfies the above relationship.
[0050]
When joining the wires 6 of the core wire 4 of the electric wire 2 and the second electric wire 3 using the ultrasonic bonding apparatus 1 having the above-described configuration, first, the second electric wire 3 is inserted into one electric wire holding groove 26. And the electric wire 2 is accommodated in the other electric wire holding groove 27. At this time, the electric wire 2 and the second electric wire 3 are overlapped, the second electric wire 3 is arranged on the anvil 15 side, and the electric wire 2 is arranged on the chip 14 side. Then, as shown in FIG. 10, the electric wire 2 and the second electric wire 3 are sandwiched between the chip 14 and the anvil 15.
[0051]
The vibrator 12 is vibrated by the oscillator 11 in a state where the chip 14 and the anvil 15 are pressed in a direction in which the electric wires 2 and 3 approach each other (a direction in which the electric wires 2 and 3 come in close contact with each other). This vibration is transmitted to the tip 14 via the horn 13. The tip 14 vibrates with respect to the anvil 15, and the vibration of the tip 14 is transmitted to the electric wire 2. Then, the covering portions 5 of the electric wires 2 and 3 located between the tip 14 and the anvil 15 are melted.
[0052]
Since the tip 14 and the anvil 15 are pressurized in a direction approaching each other, the coating 5 of the melted electric wires 2 and 3 is removed from between the core wire 4 of the electric wire 2 and the core wire 4 of the second electric wire 3. You. Then, the plurality of wires 6 of the electric wire 2 are arranged along the end faces 17 and 24, and the plurality of wires 6 of the second electric wire 3 are arranged along the end faces 17 and 24. Then, as shown in FIG. 11, each strand 6 of the electric wire 2 comes into contact with each strand 6 of the second electric wire 3. When they come into contact, the respective wires 6 of the electric wire 2 and the respective wires 6 of the second electric wire 3 are bonded to each other in a solid state without being melted. Thereafter, the vibration of the vibrator 12 is stopped. Then, the melted covering portions 5 of the electric wires 2 and 3 are welded to each other. In this way, at the joining portion S, the wires 6 of the core wire 4 are joined, and the covering portions 5 are welded.
[0053]
Thus, the plurality of strands 6 constituting the core wire 4 of the electric wires 2 and 3 are joined to each other by so-called ultrasonic bonding (also called ultrasonic welding or ultrasonic welding). Thus, the electric wires 2 and 3 are joined together.
[0054]
Next, the inventors of the present invention manufactured a plurality of chips 14 having different distances d between centers of adjacent grooves 18 and 19. Using these chips 14, the electric wire 2 and the second electric wire 3 were joined, and the joining strength was measured. FIG. 12 shows the results. The joint strength on the vertical axis in FIG. 12 indicates that the joint strength between the electric wire 2 and the second electric wire 3 when the grooves 18 and 19 are not formed in the end face 17 is 100%. The horizontal axis in FIG. 12 indicates the ratio between the distance d between the centers of the adjacent grooves 18 and 19 and the outer diameter R of the strand 6. That is, the horizontal axis in FIG. 12 indicates a value obtained by dividing the distance d between the centers of the adjacent grooves 18 and 19 by the outer diameter R of the strand 6.
[0055]
According to FIG. 12, when the ratio between the distance d between the centers of the grooves 18 and 19 adjacent to each other and the outer diameter R of the strand 6 approaches 0 to 1, the joining strength can be gradually improved. It became clear. It was also found that when the ratio between the distance d between the centers of the grooves 18 and 19 adjacent to each other and the outer diameter R of the element wire 6 was increased from 1 to 1.25, the bonding strength gradually decreased. Further, when the ratio of the distance d between the centers of the adjacent grooves 18 and 19 to the outer diameter R of the element wire 6 is increased from 1.25 to 1.6, the bonding strength is slightly improved, and becomes larger than 1.6. Then, it became clear that the bonding strength gradually decreased.
[0056]
According to the present embodiment, the distance d between the centers of the adjacent grooves 18, 19 among the plurality of grooves 18, 19 formed on the end face 17 of the chip 14 is at least 25% of the outer diameter R of the strand 6. Is 210% or less. For this reason, according to the experimental results shown in FIG. 12, it is possible to obtain a bonding strength of 150% or more even though the grooves 18 and 19 are not formed. For this reason, the strands 6 of the electric wires 2 and 3 can be reliably joined. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with sufficient joining strength.
[0057]
Further, the distance D between the pair of adjacent anti-separation protrusions 28 of the anti-separation member 16 is calculated by subtracting 0.5 from the number of strands 6 and multiplying the outer diameter R of the strand 6 by a value obtained by subtracting 0.5. large. When the interval D is equal to or less than the value obtained by subtracting 0.5 from the number of the wires 6 and multiplying the outer diameter R of the wires 6, as shown in FIG. And at least one of the strands 6 of the electric wire 2 cannot be joined to the strand 6 of the second electric wire 3. At this time, in the case shown in FIG. 13, the interval D is made equal to a value obtained by subtracting 0.5 from the number of the wires 6 and multiplying the outer diameter R of the wires 6. For this reason, in the above-described embodiment, the wires 6 of the electric wire 2 can be positioned between the pair of adjacent non-separation protrusions 28 without overlapping.
[0058]
The distance D between the pair of adjacent anti-separation protrusions 28 is smaller than the value obtained by adding 0.5 to the number of the wires 6 and multiplying the outer diameter R of the wires 6. When the distance D is equal to or greater than the value obtained by adding 0.5 to the number of the wires 6 and multiplying the outer diameter R of the wires 6, as shown in FIG. It is difficult to pressurize all the wires 6 in a direction approaching the second electric wire 3. In this case, of course, each strand 6 of the electric wire 2 cannot be sufficiently joined to the strand 6 of the second electric wire 3. FIG. 14 shows a case where the distance D is equal to the value obtained by adding 0.5 to the number of the wires 6 and multiplying the outer diameter R of the wires 6.
[0059]
As described above, since the interval D between the pair of adjacent anti-separation protrusions 28 satisfies the above-described relationship, each element wire 6 of the electric wire 2 positioned between the pair of anti-separation protrusions 28 Thus, the protrusions 21 reliably contact the protrusions 21 between the grooves 18 and 19. For this reason, each strand 6 of the core wire 4 can be reliably joined to each strand 6 of the second electric wire 3. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with sufficient joining strength.
[0060]
In this manner, each element wire 6 of the electric wire 2 is guided so that the pair of separation preventing protrusions 28 is joined to the second electric wire 3. For this reason, each strand 6 of the electric wire 2 is securely joined to the strand 6 of the second electric wire 3. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with sufficient joining strength.
[0061]
In the above-described embodiment, the distance d between the centers of the adjacent grooves 18 and 19 is not less than 25% and not more than 210% of the outer diameter R of the strand 6. However, in the present invention, the interval d between the centers of the grooves 18 and 19 adjacent to each other may be set to 55% or more and 120% or less of the outer diameter R of the strand 6. In this case, according to the experimental results shown in FIG. 12, a bonding strength of 200% or more can be obtained although the grooves 18 and 19 are not formed. For this reason, the strands 6 of the electric wires 2 and 3 can be more reliably joined. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with a more sufficient joining strength.
[0062]
Further, in the present invention, the distance d between the centers of the adjacent grooves 18 and 19 may be set to 80% or more and 106% or less of the outer diameter R of the strand 6. In this case, according to the experimental results shown in FIG. 12, a bonding strength of 230% or more can be obtained although the grooves 18 and 19 are not formed. For this reason, the wires 6 of the electric wires 2 and 3 can be more reliably joined together. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with a more sufficient joining strength.
[0063]
Next, an ultrasonic bonding apparatus 1 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0064]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 15 to 18, a plurality of first grooves 31 and second grooves 32 are formed in the end face 24 of the pillar portion 23 of the anvil 15 in addition to the end face 17 of the chip 14. ing. The first grooves 31 are each formed so as to be concave from the end face 24. The first grooves 31 each extend linearly. The plurality of first grooves 31 are parallel to each other. The first groove 31 has a V-shaped cross section. A section between the first grooves 31 adjacent to each other is formed in a mountain shape in cross section.
[0065]
The second grooves 32 are each formed so as to be concave from the end face 24. The second grooves 32 each extend linearly. The plurality of second grooves 32 are parallel to each other. The second groove 32 intersects the first groove 31. In the illustrated example, the first groove 31 and the second groove 32 are orthogonal to each other. The second groove 32 is formed in a V-shaped cross section. A section between the second grooves 32 adjacent to each other is formed in a mountain shape in cross section.
[0066]
Due to the plurality of first grooves 31 and the second grooves 32 described above, the end face 24 has both a direction in which the plurality of first grooves 31 are arranged and a direction in which the plurality of second grooves 32 are arranged. The concave portions 33 and the convex portions 34 are arranged alternately. The concave portion 33 is formed in a V-shaped cross section. The protrusion 34 is formed in an inverted V-shaped cross section. The inner surface of the concave portion 33 and the surface of the convex portion 34 adjacent to each other are continuous. Thus, the cross section of the end face 24 is formed in a sawtooth shape by the plurality of first grooves 31 and the second grooves 32.
[0067]
Further, the first groove 31 and the second groove 32 described above form the groove described in the present specification. Therefore, the groove 31, the groove 31, is formed on the end face 24 of the anvil 15 facing the chip 14. 32 are formed. Further, a space between the adjacent grooves 31 and 32 is formed in a mountain shape in cross section.
[0068]
The distance between the centers of the adjacent first grooves 31 is equal to the distance between the centers of the adjacent second grooves 32. Hereinafter, the distance between the centers of the second grooves 32 is represented by a symbol d1 (shown in FIG. 18). The interval d1 is equal to the interval d. The interval d1 is formed to be 25% or more and 120% or less of the outer diameter R of the wire 6.
[0069]
Further, the distance D between the pair of adjacent anti-separation protrusions 28 is R, and the number of the wires 6 of the electric wire 2 is N, as in the first embodiment. Then, R × (N−0.5) <D <R × (N + 0.5) is satisfied.
[0070]
When joining the electric wire 2 and the second electric wire 3 using the ultrasonic joining apparatus 1 of the present embodiment, the end surface 17 of the tip 14 and the end surface of the anvil 15 are similar to the first embodiment described above. 24 between the electric wire 2 and the second electric wire 3. The electric wires 2 and 3 are pressed in a direction approaching each other, and the electric wires 2 are vibrated by the tip 14 to apply ultrasonic vibration energy to the electric wires 2 and 3. Then, each strand 6 of the electric wire 2 is joined to the strand 6 of the second electric wire 3.
[0071]
Next, the inventors of the present invention manufactured a plurality of chips 14 and anvils 15 having different distances d and d1 between the centers of the grooves 18, 19, 31, and 32 adjacent to each other. Using the tip 14 and the anvil 15, the electric wire 2 and the second electric wire 3 were joined, and the joining strength was measured. The result is shown in FIG. The joint strength on the vertical axis in FIG. 19 indicates the joint strength between the electric wire 2 and the second electric wire 3 when the grooves 18, 19, 31, 32 are not formed in the end faces 17, 24 as 100%. I have. The horizontal axis in FIG. 19 indicates the ratio between the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 and the outer diameter R of the strand 6. That is, the horizontal axis in FIG. 19 indicates a value obtained by dividing the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 by the outer diameter R of the strand 6.
[0072]
According to FIG. 19, when the ratio of the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 and the outer diameter R of the strand 6 approaches 0 to 1, the bonding strength increases. It became clear that it gradually improved. When the ratio of the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 to the outer diameter R of the strand 6 is increased from 1 to 1.67, the joining strength is gradually reduced. Became clear.
[0073]
According to the present embodiment, the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 formed on the end faces 17, 24 of the tip 14 and the anvil 15 is determined by the outer diameter R of the element wire 6. It is not less than 25% and not more than 120%. For this reason, according to the experimental results shown in FIG. 19, it is possible to obtain a bonding strength of 125% or more of the case where the grooves 18, 19, 31, and 32 are not formed. For this reason, each element wire 6 of the electric wire 2 can be securely joined to the second electric wire 3. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with sufficient joining strength.
[0074]
Further, the interval D between the pair of adjacent anti-separation protrusions 28 of the anti-segregation member 16 satisfies the above-described relationship. For this reason, each strand 6 of the electric wire 2 is guided so that the pair of adjacent protrusions 28 for loosening are joined to the strand 6 of the second electric wire 3. For this reason, each strand 6 of the electric wire 2 is securely joined to the strand 6 of the second electric wire 3. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with sufficient joining strength.
[0075]
In the embodiment described above, the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 is not less than 25% and not more than 120% of the outer diameter R of the wire 6. However, in the present invention, the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 may be not less than 50% and not more than 115% of the outer diameter R of the strand 6. In this case, according to the experimental results shown in FIG. 19, a bonding strength of 150% or more was obtained although the grooves 18, 19, 31, and 32 were not formed. For this reason, the strands 6 of the electric wires 2 and 3 can be more reliably joined. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with a more sufficient joining strength.
[0076]
In the present invention, the distance d, d1 between the centers of the adjacent grooves 18, 19, 31, 32 may be not less than 80% and not more than 105% of the outer diameter R of the strand 6. In this case, according to the experimental results shown in FIG. 19, the bonding strength of 175% or more was obtained although the grooves 18, 19, 31, and 32 were not formed. For this reason, the wires 6 of the electric wires 2 and 3 can be more reliably joined together. Therefore, the electric wire 2 and the second electric wire 3 can be joined with a more sufficient joining strength.
[0077]
Furthermore, in the first and second embodiments described above, the electric wires 2 and 3 are joined to each other. However, in the present invention, as shown in FIG. 20, the electric wire 2 may be joined to a conductive thin film sheet 40 as an object to be joined. In FIG. 20, the same parts as those in the above-described first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0078]
The conductive thin film sheet 40 is made of a conductive metal such as aluminum or an aluminum alloy, and is formed in a sheet shape. There is provided a joint portion S where each element wire 6 of the core wire 4 of the electric wire 2 and the conductor thin film sheet 40 are joined (metal-bonded). In this case, it is not necessary to provide the four anti-separation protrusions 28. What is necessary is just to provide a pair of anti-separation protrusions 28.
[0079]
Further, in the ultrasonic bonding apparatus 1 of the present invention, a variation prevention jig 41 shown in FIG. 21 may be used instead of the variation prevention member 16. The loosening prevention jig 41 shown in FIG. 21 includes a jig main body 42 made of a strip-shaped metal and a plurality of slits 43. The slit 43 cuts out both ends in the longitudinal direction of the jig main body 42. The slit 43 cuts the jig body 42 from both ends in the longitudinal direction of the jig body 42 toward the center of the jig body 42.
[0080]
A pair of portions 42a of the jig main body 42 that position the slits 43 between each other along the width direction of the jig main body 42 forms an electric wire guide described in this specification. The width of the slit 43, that is, the interval D1 between the pair of portions 42a is R × (N−0.5), where R is the outer diameter of the wire 6 and N is the number of wires 6 of the electric wire 2. <D <R × (N + 0.5) is satisfied. Further, the width of the plurality of slits 43, that is, the distance D1 between the pair of portions 42a differs for each slit 43.
[0081]
When the above-described jig 41 is used, the electric wire 2 is inserted between the slits 43 and ultrasonic bonding is performed as shown in FIG. In addition, according to the outer diameter R of the element wire 6 of the electric wire 2, the slit 43 satisfying the above relationship is used, and FIG. 22 shows an example in which the electric wire 2 is joined to the conductive thin film sheet 40. Even if the jig 41 for preventing loosening shown in FIG.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the interval between the centers of the adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end face of the chip is 210% or more when the outer diameter of the wire is 25% or more of the outer diameter of the strand. Since it is the following, each element wire can be reliably used as an object to be joined. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[0083]
According to the second aspect of the present invention, the distance between the centers of adjacent grooves of the plurality of grooves formed on the end face of the tip and the anvil is not less than 25% and not more than 120% of the outer diameter of the strand. In addition, each element wire can be reliably formed as an object to be joined. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[0084]
According to the third aspect of the present invention, each of the core wires is guided so that the pair of electric wire guides is joined to the joining object. For this reason, each strand of the core wire is securely joined to the joining object. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[0085]
According to the fourth aspect of the present invention, the distance D between the pair of wire guides is larger than the value obtained by subtracting 0.5 from the number of wires and multiplying the outer diameter of the wires. Therefore, the strand can be positioned without overlapping between the pair of wire guides. The distance D between the pair of wire guides is smaller than a value obtained by adding 0.5 to the number of wires and multiplying the outer diameter of the wires. For this reason, each strand of the core wire of the electric wire positioned between the pair of electric wire guides surely comes into contact with the convex portion between the grooves formed in a lattice shape on the end face. For this reason, each of the core wires can be securely joined to the joining object. Therefore, the electric wire and the object to be joined can be joined with sufficient joining strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an ultrasonic bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a part of a tip and an anvil of the ultrasonic bonding apparatus shown in FIG. 1 in an enlarged manner.
FIG. 3 is a plan view of an end face of the chip as viewed from the direction of arrow III in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 3;
FIG. 6 is a plan view of a part of the separation preventing member viewed from a direction of an arrow VI in FIG. 2;
FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII in FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing an electric wire and a second electric wire joined by the ultrasonic joining apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state where an electric wire and a second electric wire are sandwiched between the tip and the anvil shown in FIG. 2;
11 is an explanatory diagram showing a state in which the wires of the electric wire and the second electric wire are joined together from the state shown in FIG. 10;
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a relationship between an interval between grooves of the chip shown in FIG. 2 and bonding strength.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a case where the interval between the delamination prevention protrusions of the ultrasonic bonding apparatus shown in FIG. 2 is too small.
FIG. 14 is an explanatory view showing a case where the distance between the separation preventing protrusions of the ultrasonic bonding apparatus shown in FIG. 2 is too wide;
FIG. 15 is an explanatory diagram showing, in an enlarged manner, a part of a chip and an anvil of an ultrasonic bonding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view of the end face of the anvil viewed from the direction of arrow XVI in FIG. 15;
FIG. 17 is a sectional view taken along the line XVII-XVII in FIG. 16;
FIG. 18 is a sectional view taken along the line XVIII-XVIII in FIG.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing the relationship between the gap between the groove of the tip and the anvil shown in FIG. 15 and the bonding strength.
FIG. 20 is a perspective view showing an electric wire and a conductor thin film sheet joined by the ultrasonic joining apparatus of the present invention.
FIG. 21 is a perspective view of a variation prevention jig of a modified example of the ultrasonic bonding apparatus of the present invention.
FIG. 22 is a perspective view illustrating a state in which the jig shown in FIG. 21 is used.
FIG. 23 is an enlarged view showing a part of a tip and an anvil of a conventional ultrasonic bonding apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Ultrasonic welding equipment
2 Electric wires
3 Second electric wire (object to be joined)
4 core wire
5 Covering part
6 strands
12 vibrator (drive source)
14 chips
15 Anvil
17 End face
18 First groove (groove)
19 Second groove (groove)
24 End face
28 Separation prevention protrusion (wire guide)
31 First groove (groove)
32 Second groove (groove)
40 Conductive thin film sheet (object to be joined)
d, d1 Spacing between centers of adjacent grooves
D Spacing between detent prevention protrusions (space between wire guides)
D1 Spacing between parts (interval between wire guides)
R Outer diameter of wire

Claims

A chip that is vibrated by a driving source, and an anvil facing the chip, wherein the driving source vibrates the chip by sandwiching an electric wire and an object to be bonded between the chip and the anvil, thereby reducing the vibration. By transmitting to the electric wire, in the ultrasonic bonding apparatus that joins the electric wire and the object to be joined together,
The electric wire includes a core wire composed of a plurality of strands and a covering portion that covers the core wire,
A groove is formed in a lattice shape on an end face of the chip opposite to the anvil, and a groove between adjacent grooves is formed in a mountain-like shape, and the electric wire and the object to be joined are sandwiched between the end face and the anvil. Along with joining
An ultrasonic bonding apparatus, wherein a distance between centers of adjacent grooves is not less than 25% and not more than 210% of an outer diameter of the strand.

A chip that is vibrated by a driving source, and an anvil facing the chip, wherein the driving source vibrates the chip by sandwiching an electric wire and an object to be bonded between the chip and the anvil, thereby reducing the vibration. By transmitting to the electric wire, in the ultrasonic bonding apparatus that joins the electric wire and the object to be joined together,
The electric wire includes a core wire composed of a plurality of strands and a covering portion that covers the core wire,
Grooves are formed in a grid on both the end surface of the chip facing the anvil and the end surface of the anvil facing the chip, and the adjacent grooves are formed in a mountain-like cross section, and the gap between the end surfaces is formed. An ultrasonic bonding apparatus, wherein an electric wire and an object to be joined are sandwiched therebetween, and an interval between centers of adjacent grooves is not less than 25% and not more than 120% of an outer diameter of the strand.

When joining the electric wire and the object to be joined, it is characterized by comprising a pair of electric wire guides that guide each element wire of the electric wire so as to join the object to the object to be joined with the electric wires positioned therebetween. The ultrasonic bonding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the ultrasonic bonding apparatus is used.

Assuming that the outer diameter of the wire is R and the number of wires of the wire is N, the interval D between the pair of wire guides is R × (N−0.5) <D <R × (N + 0.5) The ultrasonic bonding apparatus according to claim 3, wherein the following conditions are satisfied.