JP2006202539A - 極薄積層体の導通方法及びシート状電極 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、簡単かつ確実に導通を取ることができ、貫通孔が残らなくしかも導通部分の空隙を無くして十分強度を出せることができる極薄積層体の導通方法及び導通された極薄積層体を提供すること。
【解決手段】 複数枚の積層された極薄金属片４でなる極薄積層体１を導通させるための方法であって、前記極薄積層体１に中空リベット２を打ち込み、同時に該中空リベット２が抜けカス３を内包する状態でそのリベットの円筒脚部２２を最下位にある極薄金属片に埋め込むようにカシメて、前記極薄金属片同士を導通させ、また、最下位にある極薄金属片４がその他の極薄金属片より厚みが大なるものである極薄積層体の導通方法。
【選択図】 図３

Description

本発明は、極薄金属片でなる極薄積層体を導通させる技術に関し、更に詳しくは、電池等の電極において極薄金属片でなる極薄積層体を導通させる方法及び導通された極薄積層体に関するものである。

半導体分野では電池が多く使用されているが、この種の電池には、例えば、図７（Ａ）のように、電池本体１００にシート状のプラス（＋）電極１０１及びマイナス（−）電極１０２が突設されている。
そして、これらの電極１０１，電極１０２は、通常、薄い金属箔を多数枚重ね合わせることによりシート状に構成されているものが多い。
また、電極１０１，１０２は、必要に応じて端子状に形成され、その端子に導線が接続されるようになっている。

このような薄い金属箔を多数枚重ね合わせたシート状電極では、電極１０１，電極１０２を端子として形成する場合、導通効率を良くするために、多数の薄い金属箔を相互に導通させることが必要である。
そのため、従来は、例えば、図７（Ｂ）に示すような導通手法が採用されている。

すなわち、まず電極１０１，電極１０２の所定部位にスルーホール１０１ａ（１０２ａ）を形成する。
つぎに、スルーホール１０１ａ周辺をマスキングして、点線で示すようなメッキ処理１０３を施す。
このメッキ処理により電極１０１，電極１０２を構成する金属箔同士が接続され、相互の導通を図ることにより電極端子が得られる。

あるいはまた、電極１０１，電極１０２の所定部位に高周波溶着又はスポット溶接を施し、これにより金属箔同士を電気的に接続する等の手段も採用されている。
しかしながら、上述のメッキを施す方法では、多くの工数を必要とするため手間と時間がかかり、さらにはコスト的に高くなる。
またメッキには金、銀等が用いられるため、この点でもコストが大となる。
更にメッキ工程は、廃液を出すため公害問題の原因となり、一般的に採用を極力控える傾向がある。
また、高周波溶着あるいはスポット溶接等を用いるものでは、導通状態が安定せず、更に、外部からでは導通しているか否かを判別することが難しい場合が多く、品質的に一定しない。

本出願人等は、このような問題を解決すべく、リベットを使った極薄積層体の導通方法を既に開発している（例えば特許文献１）。
これは複数枚の極薄金属片よりなる極薄積層体に貫通リベットを打設して、そのリベットを介してその極薄積層体を導通させるものである。

特開２００２−９３４８９号

しかし、この方法では導通部分に貫通孔である空隙が残って、強度が不足となることがある。
更に、電池等では電解液を使うために極薄積層体からなる電極には、極力、孔等の空隙がない方が好ましい。
またリベットの円筒脚部がカールして巻き込まれるために、極薄積層体を構成している最下位の極薄金属片とリベットの間に空間が生じて導通効果が十分に出せないことがある。
また、貫通後に抜きカスが発生するために、それを例えばエアー噴出により押し出すことが必要となリ、製造工数が増える。

本発明はかかる実状に鑑み、それらの問題点を解決するものである。
すなわち、簡単かつ確実に導通を取ることができ、貫通孔が残らなくしかも導通部分の空隙を無くして十分強度を出せることができる極薄積層体の導通方法及び導通された極薄積層体を提供することを目的とする。

かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、リベットの円筒脚部を最下位にある極薄金属片に埋め込むようにカシメることにより、上記の諸問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明は、（１）、複数枚の積層された極薄金属片でなる極薄積層体を導通させるための方法であって、前記極薄積層体に中空リベットを打ち込み、同時に該中空リベットが抜けカスを内包する状態でそのリベットの円筒脚部を最下位にある極薄金属片に埋め込むようにカシメて、前記極薄金属片同士を導通させる極薄積層体の導通方法に存する。

そして、本発明は、（２）、最下位にある極薄金属片がその他の極薄金属片より厚みが大なるものである上記（１）記載の極薄積層体の導通方法に存する。

そして、本発明は、（３）、複数枚の積層された極薄金属片でなる導通された極薄積層体であって、所定部位に打ち込まれた中空リベットを介して前記極薄金属片同士が導通されており、抜けカスを内包する状態で最下位にある極薄金属片に中空リベットの円筒脚部が埋め込まれるようにカシメられている極薄積層体に存する。

そして、本発明は、（４）、最下位にある極薄金属片がその他の極薄金属片より厚みが大なるものである上記（３）記載の極薄積層体に存する。
なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記請（１）から（４）を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

本発明の方法によれば、極薄積層体に中空リベットを打ち込み、同時に該中空リベットが抜けカスを内包する状態でそのリベットの円筒脚部を最下位にある極薄金属片に埋め込むようにカシメて前記極薄金属片同士を導通させるために、各極薄金属片４は、中空リベット２の打ち込みにより剪断され、その中空リベットに接触する部分（特に円筒脚部の外周面に接する部分）は、打込み方向に流れるように屈曲し且つ塑性変形する。

その結果、中空リベットに各極薄金属片が接触面積を大きくして強固に接触（圧接）し密着した状態となる。
そのため中空リベットを介して極薄積層体全体が確実に導通し、しかも高い導通効果が得られる。
また抜けカスも導通部分に内包され貫通孔等の空隙も残らないために、外見的にも良く、また電解液等を使う電池に有用である。
また導通部分の空隙が殆どないために、従来より強度的に有利である。

更にスルーホールやメッキを施す工程が不要であり、簡単なカシメ工程のみで導通が可能である。
また溶接等の場合のような不安定な接続状態が生じることがなく、確実に導通を取れ、その導通状態も安定したものとなる。
このように、従来の極薄積層体の導通方法に較べて、工数も少なくできコスト的にも有利である。

以下、図面に基づき本発明による極薄積層体の導通方法及びシート状電極の好適な実施の形態を説明する。
この実施形態において、例えば、既に図７（Ａ）に示したような小型電池等の電極１０１，電極１０２を対象とする例で示すことにする。
すなわち、金属箔を複数枚重ね合わせることによりシート状に構成される電極１０１，電極１０２を形成するものとする。
そして、この電極１０１，電極１０２を構成する極薄積層体を導通させ端子として機能させるものである。

図１〜図４は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法の主要工程を示す図である。

ここで、各工程順に導通操作を概略説明する。
図１において、カシメポンチ１０上に、まず極薄積層体１（ワーク）をセットする。
この場合の極薄積層体１は複数枚の極薄金属片４よりなり、特に、最下位にある極薄金属片４Ａが他の極薄金属片４Ｂと較べてより厚みが大なるものであることが後述する理由から好ましい。

まず、図示しないリベット供給機から、打込みポンチ１０の上方に配置されたステム１２に中空リベット２が供給される。
打設されるべきリベットは、頭部２１と円筒脚部２２（別名胴部ともいう）を備え、且つ円筒脚部２２に有底の空孔２ａを有する中空リベット２である。
また、その円筒脚部の先端はテーパー形状となっていることが好ましく、その場合、打ち込みにより極薄積層体が極めて剪断し易くなる。
なお、中空リベット２は、ステム１２に形成された吸引穴１４により吸引力で吸着されて保持されることとなる。

図２において、まず円筒状のステム１２の回りに上下摺動可能に配置されている円筒状の押圧スリーブ１５を下降させ極薄積層体１を上方から押圧する。
この場合、極薄積層体１が打込みポンチ１０とステム１２との間で圧接されて強く把持された状態となるため、動かないように的確に固定される。
押圧スリーブ１５により極薄積層体１を押圧した後、ステム１２を下降させ担持した中空リベット２を極薄積層体１に向けて打ち込む。
ここで極薄積層体においては、図でいうと最下位にある極薄金属片４Ａが他の極薄金属片４Ｂより（すなわちそれより上方にある極薄金属片より）厚みが大のものを使っている。

図３に示すように、中空リベット２が打ち込まれると、同時に、カシメポンチ１０に形成された山部１０ａと谷部１０ｂとにより、該中空リベットが抜けカス３を内包する状態でその中空リベット２の円筒脚部２１を最下位にある極薄金属片４Ａに埋め込むようにカシメられる。
すなわち、中空リベット２の円筒脚部２１が極薄金属片４Ｂを剪断しながら打ち込まれ、最後に該円筒脚部２１の先部が曲がってほぼ水平方向になり、最下位にある極薄金属片４Ａに埋め込まれるようにカシメられる。
この場合、抜けカス３が中空リベット内に内包されてしまうために、この導通部分は間隙が殆ど生じなく強度が十分出せる。
しかも、従来のリベットによる導通方法のようにエアーを吹いて抜けカス３を除去する必要がない。

最後に、図４に示すように、ステム１２と共に押圧スリーブ１５を元の位置に上昇させる。
そして、またリベット供給機からステム１２に中空リベット２を供給する。
以上で導通動作のワンサイクルが終了する。

図５は、本発明の導通方法により極薄積層体１のカシメが完了した状態を示す概略図であり、（Ａ）は断面図、また（Ｂ）は平面図である。
なお、ここでは便宜的に、最下位にある極薄金属片４Ａより上方にある他の極薄金属片４Ｂを４枚として示した。

極薄積層体１を構成する複数枚の極薄金属片４は、中空リベット２の打ち込みにより剪断され、その中空リベットに接触する部分（特に円筒脚部の外周面に接する部分）は、打込み方向に流れるように屈曲し且つ塑性変形する。
その結果、中空リベット２に各極薄金属片４が接触面積を大きくして強固に接触（圧接）し密着した状態となる。
このような状態であるために、導通効果が十分発揮できるのである。

また上述したように、電極としての極薄積層体は、図でいうと最下位にある極薄金属片４Ａが他の極薄金属片４Ｂより（すなわちそれより上方にある極薄金属片より）厚みが大となっている。
そのため、中空リベット２の円筒脚部２１が最下位にある厚い極薄金属片４Ａに容易に埋め込まれることとなる。
抜けカス３が中空リベットに内包されて残っているため、すなわち中空リベット２と最下位にある極薄金属片４Ａとの間に押し込まれた状態となっているため、導通部に空間が殆ど生じなく強度（特に圧縮強度）が高まり、且つ導通効果も向上する。

ところで、導通させる場合、極薄積層体１の構造としては、前述したように、一番厚みのある極薄金属片４Ａを最下位に位置させたものとするが、その例として、下記のような組み合わせ構造が挙げられる。
１）銅の極薄金属片（厚さ０．０１ｍｍを１６枚）の下に０．１５ｍｍのニッケルの極薄金属片（一枚）を備えたもの。
２）銅の極薄金属片（厚さ０．０１ｍｍを２４枚）の下に０．１５ｍｍのアルミニウムの極薄金属片（一枚）を備えたもの。
３）アルミニウムの極薄金属片（厚さ０．０２ｍｍを１５枚）の下に０．１５ｍｍのアルミニウムの極薄金属片（一枚）を備えたもの。

図６は、参考までに、導通した極薄積層体１として、電池本体から突設された電極の例を示し、（Ａ）はリベットをカシメていない状態、また（Ｂ）はリベット２のカシメ状態を示す図である。 このような場合にも、本発明の導通方法により上述したような効果を十分発揮できるものである。

なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものでなく、本発明の範囲内で種々の変形等が可能である。
最下位にある極薄金属片より上方にある極薄金属片の中に、最下位にある極薄金属片の厚みより大なる厚みの極薄金属片を含ませることも可能である。
中空リベットの頭部は、平状のもので示したが、弧状でも良く、形状は種々のものが可能であり、その場合、ステムに形成された頭部の嵌合溝の形状を対応する形状のものを使う。
頭部と円筒脚部の境界部のＲ（アール）を大きくするとより密着する。
電池等の電極を導通する場合の例を説明したが、例えばＩＣカードやハーネス配線、半導体部品等の導通にも本発明は有効に適用可能であり、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法の主要工程の一つを示す図である。 図２は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法の主要工程の他の一つを示す図である。 図３は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法の主要工程の更に他の一つを示す図である。 図４は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法の主要工程の更に他の一つを示す図である。 図５は、本発明の導通方法により極薄積層体１のカシメが完了した状態を示す概略図であり、（Ａ）は、断面図、（Ｂ）は平面図である。 図６は、電池本体から突設された電極の例を示し、（Ａ）はリベットをカシメていない状態、また（Ｂ）はリベット２のカシメ状態を示す図である。 図７は、従来の極薄積層体でなる電池の例を示す図である。

符号の説明

１…極薄積層体
２…中空リベット
２１…頭部
２２…円筒脚部
３…抜きカス
４…極薄金属片
１０…カシメポンチ
１０ａ…山部
１０ｂ…谷部
１４…吸引孔
１５…押圧スリーブ
１６…抜き穴
１０１…電極
１０２…電極
１０１ａ…スルーホール
１０３…メッキ処理

Claims (4)

1. 複数枚の積層された極薄金属片でなる極薄積層体を導通させるための方法であって、
   前記極薄積層体に中空リベットを打ち込み、同時に該中空リベットが抜けカスを内包する状態でそのリベットの円筒脚部を最下位にある極薄金属片に埋め込むようにカシメて、前記極薄金属片同士を導通させることを特徴とする極薄積層体の導通方法。
2. 最下位にある極薄金属片がその他の極薄金属片より厚みが大なるものであることを特徴とする請求項１記載の極薄積層体の導通方法。
3. 複数枚の積層された極薄金属片でなる導通された極薄積層体であって、所定部位に打ち込まれた中空リベットを介して前記極薄金属片同士が導通されており、抜けカスを内包する状態で最下位にある極薄金属片に中空リベットの円筒脚部が埋め込まれるようにカシメられていることを特徴とする極薄積層体。
4. 最下位にある極薄金属片がその他の極薄金属片より厚みが大なるものであることを特徴とする請求項３記載の極薄積層体。

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