JP2005025989A - 電子部品とリード線の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導率が大きい銅を用いた場合に、熱容量が大きい電極と熱容量の小さいリード線とを抵抗溶接しても強固な接合状態が得られない問題を解決し、電極とリード線との強固で好適な接合状態が得られる電子部品とリード線の接続方法を提供する。
【解決手段】電極にリード線の端面を抵抗溶接する接続方法において、リード線５の端面が接続される電極部分に、先端外径をリード線径よりも小径としその基端部外径をリード線径とほぼ同一としかつ高さがリード線径よりも小さい円錐台形の接続部７を突設するとともに、電極とリード線を溶接する溶接装置におけるリード線を保持して給電する溶接電極８からのリード線の突出量を接続部の容量とほぼ同一として溶接する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス入り放電管等の電子部品における電極にリード線を好適に接続する接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスアレスタ、避雷器等と称されているサージ電流を吸収するためのガス入り放電管５０としては、図７に示すごとく、筒状のセラミックス等からなる絶縁材料からなる外囲器５１を挟んで銅製電極５２が相対向して配設され、この銅製電極５２の外方の中心部に銅製のリード線の端面が溶接されたものが存在している。この従来のガス入り放電管５０にあっては、直径約８ｍｍの銅製電極５２に、同じく銅製の線径約１．０ｍｍのリード線５３を通常は銀ろうを用いて抵抗溶接するのであるが、銅は熱伝導率が大きいことから、銅製電極５２の中心部にリード線５３の端面を当接させた状態で電流を通じて加熱しても、リード線５３の先端への加熱は銅製電極５２と比較して線径（断面積）も小さく熱容量が小さいことからすぐに温度上昇するのに対し、銅製電極５２の中心部へ電流を通じての加熱はすぐに熱が周囲に導出して中心部の温度が上昇しづらく、このため当接する双方部分を好適な温度に上昇させた状態で溶接することができず、所望する溶接強度を得ることが困難であった。これに対し、スポット溶接は瞬間的な電流で短時間に溶接することができるのであるが、上述した抵抗溶接による長時間溶接と比較すると溶接強度はそれほど強固ではないことから、ガス入り放電管が避雷器として用いられ１０ｋＡを超えるような大きなサージ電流が通過する際に溶接個所が損傷する恐れがあった。（例えば、特許文献１参照。）。５４は、２区間式のガス入り放電管５０における中間電極である。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５５−９３９９号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、熱伝導率が大きい銅を用いると熱容量が大きい電極と熱容量の小さいリード線とを抵抗溶接しても強固な接合状態が得られない点である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の電子部品とリード線の接続方法は、電極にリード線の端面を抵抗溶接する接続方法において、リード線の端面が接続される電極部分には先端外径を前記リード線径よりも小径としてなる接続部を突設するとともに、前記電極とリード線を溶接する溶接装置におけるリード線を保持して給電する溶接電極からの前記リード線の突出量を前記接続部の容量とほぼ同一として溶接することを特徴とするものである。
【０００６】
また、接続部は、先端外径をリード線径よりも小径としその基端部外径をリード線径とほぼ同一としかつ高さが前記リード線径よりも小さい円錐台形状とすることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の接続方法により接続された電子部品１を示すものであり、２区間式のガス入り放電管を例にとり以下に説明する。２はセラミックス等の絶縁材料からなる２つの筒状の外囲器、３は外囲器２の両端に配置された略円錐台形状の無酸素銅製のサイド電極、４は２つの外囲器２の間に介在する同じく銅製の中間電極、５はサイド電極３の外方中央部及び中間電極４に接続される軟銅線からなるリード線である。外囲器２の内部では、サイド電極３と中間電極４とが放電間隙を設けて対向し、その放電空間には放電ガスが封入されている。
【０００８】
図２に示すごとく、直径約８ｍｍのサイド電極３の外方中央部には、凹部６を設けるとともに、凹部６の中央部分にはリード線５を接続するための円錐台形状の接続部７を突設している。この接続部７の形状は、リード線５の直径を約１．０ｍｍとしたときに、その先端径をリード線径の７０〜９０％の０．７〜０．９ｍｍ、その基端部径をリード線径と同じ約１．０ｍｍ、その高さをリード線径の７０〜９０％の０．７〜０．９ｍｍとするものであり、特に好ましくは先端径をリード線径の８０％の０．８ｍｍ、その基端部径をリード線径と同じ約１．０ｍｍ、その高さをリード線径の８０％の０．８ｍｍとするものである。このようにサイド電極３の接続部７を上記寸法の円錐台形状とすることで、リード線５との接合部分の電流密度が増すとともに熱容量が小さくなり、これにより溶接時に温度が上昇しやすくなって溶接性の向上、溶接強度の確保が図られるものである。
【０００９】
図３は、サイド電極３の接続部７へのリード線５の溶接を抵抗溶接の溶接装置で行う際に、その溶接電極の使用法を示している。リード線側の溶接電極８はリード線５を保持し、サイド電極３側の溶接電極９はサイド電極３の外周を保持し、サイド電極３の接続部７にリード線５の先端を当接させ押圧した状態で、溶接電極８と溶接電極９の間に給電して接合部分を加熱し溶接するのであるが、溶接電極８が狭持するリード線５の突出量を、上述したサイド電極３の接続部７の容量（体積）とほぼ同一になるように０．８〜０．８５ｍｍに設定するものである。このように接合部である接続部７と溶接電極８から突出するリード線５との温度上昇のバランス（ヒートバランス）が平衡することで、抵抗溶接時に接続部７とリード線５とが同様の溶け具合となって強固で好適な溶接状態が得られるものである。
【００１０】
また中間電極４に溶接するリード線５は、図４に示すごとく、先端が鋭角な切断刃１０（刃の一方面を片刃状に、刃先以外をほぼ真っ直ぐに揃えるようにしている）で上下から狭持圧接されて切断されることで、切断面に稜部１１を突出形成している。この稜部１１は、図５に示すごとく、その縦の幅径が線径の約３０％、その高さが線径の約１０％、そして稜部１１のリード線５中心からの変位量が線径の約１０％となるようにしている。
【００１１】
そして溶接装置を用いて中間電極４にリード線５を抵抗溶接するに際しては、図６に示すごとく、リード線側の溶接電極１２がリード線５の突出寸法をリード線径より小さい約０．９ｍｍに設定して狭持するとともに、中間電極４側の溶接電極１３が中間電極４の外周を保持し、稜部１１を横向きにし中間電極４外周面と線接触するようにして当接させ、中間電極４外周にリード線５の稜部１１を押圧した状態で溶接電極１２と溶接電極１３の間に抵抗溶接の電流を流すものである。このように中間電極４に対する稜部１１の当接面積は線接触であることから小さく、接合部分の電流密度が増すことで熱容量が小さくなるとともに、溶接電極１２から突出しているリード線５と中間電極４の接合部分との温度上昇のバランス（ヒートバランス）が平衡することで、リード線５と中間電極４とが高温となって同様の溶け具合となることにより強固で好適な溶接状態が得られる。
【００１２】
尚、この中間電極４とリード線５との溶接に際し、リード線５として錫等のメッキしたものを用いた場合には、銅とメッキの錫等とが中間電極４と共晶化することでより接合されやすくなるので好ましく、さらに中間電極４にも錫等のメッキを施すと更に一層接合が容易となる。このメッキ厚は、切断刃１０による切断時に稜部１１以外のフラット面にメッキが延びるように１０〜１４μｍ程度の厚さにすることが好ましい。
【００１３】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明の電子部品とリード線の接続方法によれば、電極にリード線の端面を抵抗溶接する接続方法において、リード線の端面が接続される電極部分には先端外径を前記リード線径よりも小径としその基端部外径をリード線径とほぼ同一としかつ高さが前記リード線径よりも小さい接続部を突設するとともに、前記電極とリード線を溶接する溶接装置におけるリード線を保持して給電する溶接電極からの前記リード線の突出量を前記接続部の容量とほぼ同一として溶接することで、接続部と溶接電極から突出するリード線との温度上昇のバランス（ヒートバランス）が平衡し、これにより抵抗溶接時に接続部とリード線とが同様の溶け具合となって強固で好適な溶接状態が得られるものである。
【００１４】
また接続部を、先端外径をリード線径よりも小径としその基端部外径をリード線径とほぼ同一としかつ高さが前記リード線径よりも小さい円錐台形状とすることで、電極の接続部先端にリード線端面を当接して抵抗溶接する際に、接続部先端はリード線の線径よりも小径で断面積も小さく、かつ接続部の体積が小さい（熱容量が小さい）ことから電流通過による発熱が即時的に大きく得られるとともに、接続部先端に生じる加熱は電極本体に導出しづらくなり、これにより電極の接続部とリード線の接合部分はさらに一層温度上昇しやすくなって溶接性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続方法により接続された電子部品を示す断面図である。
【図２】本発明の電子部品のサイド電極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。
【図３】本発明の電子部品におけるサイド電極の接続部にリード線を溶接する状態を示す説明図である。
【図４】本発明の電子部品における中間電極に溶接するリード線を切断する状態を示す説明図である。
【図５】本発明の電子部品における中間電極に溶接するリード線端面を示す説明図である。
【図６】本発明の電子部品における中間電極の接合部にリード線を溶接する状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】従来の電子部品を示す断面図である。
【符号の説明】
１：電子部品
２：外囲器
３：サイド電極
４：中間電極
５：リード線
６：凹部
７：接続部
８：溶接電極
９：溶接電極
１０：切断刃
１１：稜部
１２：溶接電極
１３：溶接電極

Claims (2)

1. 電極にリード線の端面を抵抗溶接する接続方法において、リード線の端面が接続される電極部分には先端外径を前記リード線径よりも小径としてなる接続部を突設するとともに、前記電極とリード線を溶接する溶接装置におけるリード線を保持して給電する溶接電極からの前記リード線の突出量を前記接続部の容量とほぼ同一として溶接することを特徴とする電子部品とリード線の接続方法。
2. 接続部は、先端外径をリード線径よりも小径としその基端部外径をリード線径とほぼ同一としかつ高さが前記リード線径よりも小さい円錐台形状とすることを特徴とする請求項１記載の電子部品とリード線の接続方法。

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