JP2006095571A - Roller electrode for seam welding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シーム溶接の際に使用するローラ電極に関する。 The present invention relates to a roller electrode used for seam welding.
従来より、携帯用通信機器等の電子機器には各種電子部品が使用されており、そのうち基準信号発生源等とする電子部品の一つである圧電振動子や圧電発振器などは、電子素子である圧電振動板をパッケージ内部に搭載し蓋体で気密封止した形態で用いられている。一般的に、電子素子を内部に搭載する電子部品用パッケージの気密封止工程において、シーム溶接が用いられている。 Conventionally, various electronic components have been used in electronic devices such as portable communication devices. Among them, piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators, which are one of the electronic components used as a reference signal generation source, are electronic elements. A piezoelectric diaphragm is mounted inside the package and hermetically sealed with a lid. Generally, seam welding is used in a hermetic sealing process of an electronic component package in which an electronic element is mounted.
図4には、従来のローラ電極におけるシーム溶接の形態を例示している。即ち、矩形状の容器41に形成した内部空間の開口部全面を覆う形態の金属製の蓋体42を容器41へ溶接し、容器41の内部空間を気密封止する場合において、容器41と蓋体42との溶接箇所(蓋体42の対向する2つの辺縁部42a)に、ローラ形態の一対の電極43を接触させつつ電極間に電流を印加し、更に容器41を矢印Aの方向に移動せることによるローラ電極43の回転により、容器41と蓋体42との溶接箇所が連続的に溶接される。
FIG. 4 illustrates a form of seam welding in a conventional roller electrode. That is, when the
このようなシーム溶接に用いられるローラ電極43の形態としては、電極の外側に向かうにつれローラ内径が小さくなることにより、接触通電面44に一定のテーパ角度を形成しており、且つその接触通電面44は平坦面となっている。
As a form of the
尚、このようなシーム溶接用のローラ電極については、以下のような先行技術文献が公知となっている。 The following prior art documents are known for such seam welding roller electrodes.
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。 The applicant has not found any prior art documents related to the present invention other than the prior art documents specified by the prior art document information described above by the time of filing of the present application.
前記した背景技術で述べたように、従来の電子部品用パッケージでは、絶縁性容器と蓋体とを気密封止する手段として、シーム溶接により蓋体の辺縁部と容器とを接合する方法が用いられている。この際に用いられるローラ電極の接触通電面は平坦になっており、溶接の際には、印加電流値,溶接子となるローラ電極の回転速度やローラ電極による溶接部分への加圧値などのシーム溶接条件を最適化した上で作業を行う。 As described in the background art described above, in the conventional electronic component package, as a means for hermetically sealing the insulating container and the lid, there is a method of joining the edge of the lid and the container by seam welding. It is used. The contact energization surface of the roller electrode used at this time is flat. During welding, the applied current value, the rotation speed of the roller electrode serving as a welder, the pressure value applied to the welded portion by the roller electrode, Work after optimizing seam welding conditions.
しかしながら、気密封止を確実に行うためにローラ電極間に印加する電流値を大きくすることが一般的に行われているが、電流値を大きくすると溶接時に発生する熱が高く又熱量も多くなることから、これらの影響により容器側の接合部付近に割れが発生する恐れがあった。このような不具合を回避するために溶接時の印加電流値を高くしつつ発生する熱を低く且つ熱量も少なくする方法としては、溶接中に溶接通電状態と冷却無通電状態とを交互に形成させる所謂半波通電方式を用いた方法が用いられることがあるが、電子部品用パッケージの小型化が進むにつれ、最適のシーム溶接条件を導き出すことが難しく、シーム溶接形態に半波通電方式を用いても気密封止不良の発生を抑止することが難しくなっている。 However, in order to ensure hermetic sealing, it is common practice to increase the current value applied between the roller electrodes. However, if the current value is increased, the heat generated during welding increases and the amount of heat increases. For this reason, there is a possibility that cracks may occur in the vicinity of the joint portion on the container side due to these effects. In order to avoid such problems, as a method of reducing the heat generated while increasing the applied current value during welding and reducing the amount of heat, a welding energized state and a cooling non-energized state are alternately formed during welding. Although a method using a so-called half-wave energization method is sometimes used, it is difficult to derive an optimum seam welding condition as the electronic component package is miniaturized. However, it is difficult to prevent the occurrence of poor hermetic sealing.
上記課題を解決するために本発明のシーム溶接用ローラ電極では、このローラ電極の接触通電面に、ローラ電極の外側側面から内側側面に至る少なくとも1本の溝部を形成したシーム溶接用ローラ電極であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the seam welding roller electrode of the present invention is a seam welding roller electrode in which at least one groove portion extending from the outer side surface to the inner side surface of the roller electrode is formed on the contact energizing surface of the roller electrode. It is characterized by being.
また、前段落記載の溝部が、ローラ電極の回転中心軸を対称軸として偶数本対向して形成してあることを特徴とするシーム溶接用ローラ電極でもある。 In addition, the groove portion described in the preceding paragraph is a roller electrode for seam welding characterized in that an even number of grooves are formed opposite to each other with the rotation center axis of the roller electrode as the axis of symmetry.
更に、前述した溝部内には耐熱絶縁性物質が充填又は挿入されており、且つこのローラ電極の接触通電面側に露出した耐熱絶縁性物質の表面の曲率は、耐熱絶縁性物質の両側の接触通電面の曲率と同じ曲率であることを特徴としたシーム溶接用ローラ電極でもある。 Further, the groove portion described above is filled or inserted with a heat-resistant insulating material, and the curvature of the surface of the heat-resistant insulating material exposed on the contact energizing surface side of this roller electrode is the contact between both sides of the heat-resistant insulating material. It is also a seam welding roller electrode characterized by having the same curvature as that of the current-carrying surface.
上記記載の本発明のシーム溶接用ローラ電極によれば、ローラ電極の接触通電面に溝部を形成することにより、シーム溶接の際にローラ電極の接触通電面と蓋体とが接触し且つ通電する部分と、溝部において蓋体はローラ電極と接触せず無通電となる部分をローラ電極において形成することができる。因って、通電溶接部分で生じた熱をローラ電極の無通電部分(溝部)が通過する間に十分に冷却できるので、熱により容器に生じる割れ等の不具合を最小限に抑止できる。 According to the roller electrode for seam welding of the present invention described above, the groove is formed on the contact energization surface of the roller electrode, so that the contact energization surface of the roller electrode and the lid body are in contact and energized during seam welding. In the roller electrode, the part and the part where the lid does not contact the roller electrode and is not energized can be formed in the roller electrode. Therefore, since the heat generated in the energized welding portion can be sufficiently cooled while the non-energized portion (groove portion) of the roller electrode passes, problems such as cracks generated in the container due to heat can be suppressed to a minimum.
また、多種多様な大きさの電子部品用パッケージを気密封止する場合では、パッケージの大きさに合わせた最適なシーム溶接条件をパッケージ形態毎に導きだして溶接する必要があったが、本発明により、ローラ電極においても溶接形態のコントロールを行っているので、パッケージの大きさ毎に溶接条件を導き出す必要がなく、一通りの溶接条件で数種類のパッケージに対応できる。 Further, in the case of hermetically sealing a variety of electronic component packages, it is necessary to derive and weld the optimum seam welding conditions according to the package size for each package form. Therefore, since the welding mode is also controlled in the roller electrode, it is not necessary to derive the welding condition for each size of the package, and it is possible to deal with several types of packages under a single welding condition.
因って、本発明によるシーム溶接用ローラ電極を用いることにより、歩留まりが良く且つ製造コストも低い電子部品を提供できる効果を奏する。 Therefore, by using the roller electrode for seam welding according to the present invention, it is possible to provide an electronic component that has a good yield and low manufacturing cost.
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。 図1は、本発明のシーム溶接用ローラ電極の一形態を示した斜視図である。図2は、図1記載のシーム溶接用ローラ電極を用いたシーム溶接の形態を上方より示した平面図である。図3は本発明におけるシーム溶接用ローラ電極の他の形態を示した斜視図である。尚、各図において、本説明に必ずしも必要としない部品又は構造体は図示していない。又、各図を明確にするために一部部品又は構造体を誇張して図示してある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol in each figure shall show the same object. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a roller electrode for seam welding according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the form of seam welding using the seam welding roller electrode shown in FIG. 1 from above. FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the roller electrode for seam welding in the present invention. In each drawing, parts or structures that are not necessarily required for this description are not shown. Moreover, in order to clarify each figure, some components or structures are exaggerated.
図1及び図2に示すシーム溶接用のローラ電極10は導電性の金属により一塊で形成されており、その形状は大略的には円筒形であり、その円筒中心には回転軸11が付設されており、ローラ電極10が回転する構造となっている。尚、形状は略円筒形だが、円筒の側面にあたる接触通電面12は、ローラ電極10の内側側面13から外側側面14に向かうにつれ円筒径が徐々に小さくなることにより一定のテーパ角度を有するように形成されている。
The
このローラ電極10の接触通電面12には、内側側面13から外側側面14にいたる直線状で且つ断面が矩形状の溝部15が形成されている。本実施例では、ローラ電極10の回転軸を対称軸として等間隔に6本の溝部15を形成したローラ電極10を開示した。
The
このようなローラ電極10を用いたシーム溶接形態を説明する。電子部品を構成する容器21には凹形状の内部空間が形成されており、その容器21の内部空間の開口部周囲の容器側壁頂部に形成した金属層の上には、容器内部空間の開口部を全て覆う大きさの蓋体22が配置され、この蓋体22を金属層19にシーム溶接により固着し、容器内部空間内に搭載した電子素子を気密封止することで電子部品を構成する。尚、前記金属層としては、例えば、タングステンやモリブデン等からなるメタライズ層、Ni層及びAu層を順に積層してなる3層構造のものが用いられている。
A seam welding mode using such a
蓋体22の主構造体は、例えば42アロイ、コバール又はリン青銅などの金属からなり、その外形形状の大まかな形態は、容器21の開口形状に合わせた矩形平板形状をなしている。又、蓋体22の主構造体である金属板の容器接合側主面には金属ろう材がクラッド化して形成されている。この金属ろう材は金属板面側からNi層、Au−Sn層が順に積層され構成されているものであり、その厚みは、Ni層が2μm〜8μm、Au−Sn層が10μm〜30μmである。また金属ろう材として使用する他の物質としては銀ろうが挙げられる。
The main structure of the
このような容器21と蓋体22のシーム溶接に用いるローラ電極10の接触通電面12に溝部15を形成することで、蓋体22と容器21とをシーム溶接により接合する際に、ローラ電極10が、蓋体22の辺縁部と金属層とが接触している部分を回転移動する領域において、ローラ電極10の接触通電面12と蓋体22の辺縁部が接触通電し熱が発生する加熱溶接箇所と、ローラ電極10の溝部15によりローラ電極10と蓋体22が接触せず無通電のために熱が発生しない冷却箇所とが交互に生じるようになる。このように形態にすることにより、溶接部分の熱上昇を抑止でき、熱により容器21の容器側壁頂部付近に生じる割れ等の不具合を最小限に抑止できる。
By forming the
尚、容器21と蓋体22を気密封止するためには、蓋体22の辺縁部のうちローラ電極10の溝部15により無通電となる箇所(冷却箇所)においても溶接されなくてはならないが、この部分はローラ電極10の接触通電面12が蓋体13と接触通電する部分からの伝導熱により溶接されるので、蓋体22の辺縁部全域においての溶接は可能となり、蓋体22により容器21の内部空間を確実に気密封止することができる。
In addition, in order to hermetically seal the
又、パッケージの大きさが変化した場合においても、ローラ電極10の大きさや溝部15の大きさや形成本数を各々調整することにより、シーム溶接時の冷却能力を維持する。それにより極端な場合、サイズの異なるパッケージを同一ローラ電極でシーム溶接することが可能となる。
Even when the size of the package changes, the cooling capacity during seam welding is maintained by adjusting the size of the
更に本実施例では断面形状が矩形状の溝部を形成したが、本発明における作用効果を奏することができるのであれば、V字形やU字形等他の断面形状の溝部でも構わない。更に又、冷却機能を強化するために溝部の幅を広くすることにより、外観上はローラ電極の接触通電面部分が凸形状に見えるような形態でも構わない。 Furthermore, in the present embodiment, the groove portion having a rectangular cross-sectional shape is formed, but a groove portion having another cross-sectional shape such as a V shape or a U shape may be used as long as the effects of the present invention can be obtained. Furthermore, by increasing the width of the groove to enhance the cooling function, the contact energization surface portion of the roller electrode may appear to be convex in appearance.
尚、シーム溶接の際に、一定の加圧が必要となる場合がある。このような場合に用いるローラ電極としては、図3のように、溝部35内に耐熱絶縁性の物質36を充填又は挿入し、且つローラ電極31の接触通電面32側に露出した耐熱絶縁性物質36の表面の曲率は耐熱絶縁性物質36の両側の接触通電面32の曲率と同じ曲率としたローラ電極31とすることにより、シーム溶接時に一定の加圧が可能となる。溝部に耐熱絶縁性物質を形成する例としては、高耐熱性のガラス材を溝部に充填し固化して形成した形態であったり、又は耐熱性セラミックス材を溝部形状に加工し、そのセラミックス材を溝部に挿入して形成する形態がある。
In addition, a constant pressurization may be required during seam welding. As the roller electrode used in such a case, as shown in FIG. 3, a heat-resistant insulating
10・・・シーム溶接用のローラ電極
12・・・接触通電面
13・・・内側側面
14・・・外側側面
15・・・溝部
36・・・絶縁性物質
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