JP2006202540A - 極薄積層体の導通方法及び導通させた極薄積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、リベットを極薄積層体に打設する際に極薄積層体が極力撓まなく、且つ貫通孔の残らない極薄積層体の導通方法を提供すること。
【解決手段】 複数の極薄金属片を有する極薄積層体２にリベット４を打ち込んで貫通させ、その後、かしめることにより該複数の極薄金属片を相互に導通させるための方法であって、リベット４として中空リベットを使い、極薄積層体２に中空リベットを打ち込む際、中空リベット周囲にて極薄積層体の上面を押圧保持した状態で行う極薄積層体の導通方法であり、また、リベットとして中空リベットを使い、極薄積層体２にリベットをステムにより打ち込む際、抜きダイス１に載置された極薄積層体２にステムに上下摺動可能に外挿された押圧スリーブ３によりリベット周囲の極薄積層体の上面を一旦押圧保持した後、打ち込みを行う極薄積層体の導通方法。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電池の電極や電子回路基板等の技術分野における極薄金属片を複数積層させた極薄積層体の導通方法及び導通された極薄積層体に関する。
更に詳しくは、導通可能なリベットを極薄積層体に打設して極薄金属片同士を導通させた極薄積層体の導通方法及び導通された極薄積層体に関する。

従来、電子機器分野では小型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１０（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が突設されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、これらの電極１０１，１０２は、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ることがある。

このような金属箔を多数枚重ね合わせたシート状電極では、電通効率を良くするために、多数の金属箔を相互に導通させることが必要である。
そのため、従来では、例えば、図１０（ｂ）に示すような導通手法が行われている。
すなわち、まず電極１０１，１０２の所定部位にスルーホール１０１ａ（１０２ａ）を形成するし、 次に、スルーホール１０１ａを形成する電極１０１，１０２の内壁に点線で示すようなメッキ１０３を施す。

このメッキ処理により電極１０１，１０２を構成する金属箔同士が良好な導通状態を示すようになる。
何故なら、金属箔同士の間に間隙が形成されたり、自然酸化膜が形成される場合があるからである。

あるいは、電極１０１，１０２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（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、前述した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や時間、更にはコスト的負担が大きい。
また、メッキには金、銀あるいは銅等が用いられるため、この点でもコストが大となる。
またメッキ工程は、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。
更に、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、品質的検査に手間がかかる。

そこで、簡単かつ確実に極薄金属片同士の導通をさせることができ、しかも安定した導通状態を得ることができる方法として、極薄積層体に貫通リベットを打設し、そのリベットを介して極薄金属片同士を導通させる方法を本出願人等は開発した（特許文献３、特許文献４参照）。
この特許文献３の方法は、抜きダイス上に極薄積層体を載置し、貫通リベットを極薄積層体に貫通させる方法である。

特開２００２−３２４５４２号公報 特開平１１−５８０２３号公報 特開２００２−９３４８９号公報 （図１） 特開昭５９−８８５号公報

しかしながら、上述したようなリベットを用いた方法では、貫通リベットを使っているために、外部に貫通孔が露出して外見上良くないことや、電池の電極等に使った場合には、電解液を使うために極力電極には孔がない方が便利である等の要求があった。
また抜きカスをブローにより排除することが必要であるために、工数が多くなる。
更には、リベットの先端が極薄積層体を貫通する際の抵抗が大きく、図９に示すように、リベット２００が抜きダイス２０２上の極薄積層体２０１を打ち抜く力により、その反動としてリベット周囲の極薄積層体２０１が浮き上がってしまい、極薄積層体２０１に応力的負荷を与えてしまうという問題があった。
このように、極薄積層体２０１が撓むと、極薄積層体全体に塑性変形が生じる場合もあり、品質上問題となる。
また、この方法を、例えば多数層からなる電子回路基板に適用した場合、リベット２００を打設時の電子回路基板の撓みにより、基板内部で断線を生じる恐れもあった。

本発明は、かかる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、リベットを極薄積層体に打設する際に極薄積層体が極力撓まなく、且つ貫通孔の残らない極薄積層体の導通方法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、リベットを極薄積層体に打設する際に貫通していない中空のリベットを使い、そしてリベット周囲にて極薄積層体を押圧して保持することにより、上記の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）、複数の極薄金属片を有する極薄積層体にリベットを打ち込んで貫通させ、その後、かしめることにより該複数の極薄金属片を相互に導通させるための方法であって、リベットとして中空リベットを使い、極薄積層体に中空リベットを打ち込む際、中空リベット周囲にて極薄積層体の上面を押圧保持した状態で行う極薄積層体の導通方法に存する。

そして、本発明は、（２）、複数の極薄金属片を有する極薄積層体にリベットを打ち込んで貫通させ、その後、かしめることにより複数の極薄金属片を相互に導通させるための方法であって、リベットとして中空リベットを使い、極薄積層体にリベットをステムにより打ち込む際、抜きダイスに載置された極薄積層体にステムに上下摺動可能に外挿された押圧スリーブによりリベット周囲の前記極薄積層体の上面を一旦押圧保持した後、打ち込みを行う極薄積層体の導通方法に存する。

そして、本発明は、（３）、複数の極薄金属片を有する極薄積層体にリベットを打ち込んで貫通させ、その後、かしめることにより該複数の極薄金属片を相互に導通させた極薄積層体であって、該リベットが中空リベットである極薄積層体に存する。

そして、本発明は、（４）、前記中空リベットは前記極薄金属片と同一材質にした上記（３）に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。

本発明によれば、極薄積層体に該極薄積層体を貫通するようにリベットを打設する際、該リベット周囲にて前記極薄積層体を押圧スリーブを用いて押圧して保持することから、リベットが極薄積層体を剪断する際に発生するリベット周囲における極薄積層体の浮き上がり現象、及び極薄金属片相互のズレを確実に抑えることができる。

また導通部分に貫通孔が生じないために外観的にも良く、電解液等を使う電池に有用である。
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。

更に従来のよう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。
更にまた、従来のリベットによる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、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
この実施形態において、例えば、既に図１０（ａ）に示したような小型電池等の電極１０１，１０２を対象とする例で示すことにする。
すなわち、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る電極１０１，１０２を例として説明する。

図１〜３及び図５〜７は、本発明の極薄積層体の導通方法の主要工程を示している。
ここでまず、各工程を概略説明する。
図１に示すように、極薄積層体２を載置する台である筒状の抜きダイス１の上には極薄積層体２が載置される。
極薄積層体２は、複数の積層された極薄金属片で形成されている。
極薄積層体２の上方には、抜きダイス１との間に該極薄積層体２を押圧した状態で保持するための筒状の治具である押圧スリーブ３が配置されている。
この押圧スリーブ３は、円筒状のステム５に外挿されて上下に摺動自在となっている。
リベット４は押圧スリーブ３の内周側面で位置決めされ、且つステム５に形成された貫通穴５ａを介して吸引により吸着される。

そして、押圧スリーブ３を下降させて、その下端を極薄積層体２に当接させて抜きダイス１に押圧して保持すると図２に示すようになる。
押圧スリーブ３で極薄積層体２を押圧する際の押圧力は、弾圧的なものであり、図示しない昇降させる装置を調整することにより調節可能である。
より具体的には、リベット４を極薄積層体２に打設したときに、押圧スリーブ直下の極薄積層体２の下面が抜きダイス１上を滑らないような且つ極薄金属片相互のズレが発生しないような十分な強さで、押圧スリーブ３と抜きダイス１との間で極薄積層体２を圧接して挟持する。
このようにすると、従来のように押圧スリーブ３周囲の極薄積層体２が撓んで抜きダイス１から浮き上がる現象が全く生じない。

次いで、リベット４を先端に吸着した状態の円筒状のステム５を下降させる。
このように押圧スリーブ３がステム５が外挿された状態であるために、リベット４の周囲、詳しくはリベット周囲の前記極薄積層体の上面を押圧することができ、上述した極薄積層体２の浮き上がりの発生を効果的に防止することができる。

ところで、リベット４は、図４に示すように、頭部４ａと有底穴４ｃを有する中空の円筒部４ｂとを有している。

ここで、リベット４の材質としては、極薄積層体２を構成する極薄金属片と同一材質のものを用いることがより好ましい。
例えばアルミニウムの極薄積層体２に対しては、アルミニウム製のリベットを用い、また銅の極薄積層体２に対しては、銅製のリベットを用いる。
異種金属を用いることにより、いわゆるゼーベック効果による微弱電流の発生等が防止される効果もある。
なお、極薄積層体を電池に用いる場合は、電極の一方をアルミニウムの極薄積層体２としアルミニウム製のリベットをかしめ、電極の他方を銅の極薄積層体２とし、銅製のリベットをかしめたものとする場合が多い。

次に、図３に示す状態からリベット４を更に下降させると、図５に示すようにリベット４は極薄積層体２に打ち込まれる。
そして最終的に図６に示すように、リベット４の頭部４ｂの下面が極薄積層体２の上面に当接すると同時に極薄積層体２が貫通して打ち込みが終わる。
この状態ではリベット４は完全に極薄積層体２を貫通しているために、該リベット４を介して全ての極薄金属片が相互に導通可能になる。
抜きカス６は、リベット４から排除されるために、以後、製品となった場合、不用意に抜け落ちるというような欠点がない。

極薄金属片の打ち込みが終わった後は、抜きダイス１を下降して待機させ、次に、図７に示すように、極薄積層体２に打ち込まれたリベット４に対してかしめポンチ７を位置決めする。
このかしめポンチ７の先端には、窪み部に山７ａと谷７ｂを形成した形状となっており、この形状の設計に応じたリベット４の円筒部４ｂのカメシ形状となる。
かしめポンチ７を上昇させてリベット４の有底穴４ｃに該ポンチ７の山７ａを圧入する。
すると図８に示すように、かしめポンチ７の圧入によりリベット４の下端がかしめられる。
リベット４をかしめた後は、かしめポンチ７を下降させ、更に押圧スリーブ３及びステム５を上昇させ、抜きダイス１を元の位置に戻す。
これでリベットのかしめ動作のワンサイクルが終了する。

上述した実施形態では、極薄積層体２に該極薄積層体２を貫通するようにリベット４を打設するときに、該リベット周囲の極薄積層体２を押圧スリーブ３を用いて押圧し保持するので、リベット４が極薄積層体２を剪断する際に発生するリベット周囲の極薄積層体２の浮き上がり現象を確実に抑えることができる。

また上述した実施形態では、極薄積層体２は、多数枚の極薄金属片を有しており、リベット４の打ち込みにより剪断形成される抜き孔においては、各極薄金属片はリベット４の打込み方向に流れるように屈曲して塑性変形する。
そのため中空リベットに対する各極薄金属片の接触面積が極力大きくなって強固に接触（圧接）し密着した状態となり極薄積層体全体が確実に導通される。
更に従来のようにスルーホールやメッキを施す工程が不要であり、簡単なかしめ工程のみで導通が可能であり、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、その導通状態も安定している。
また従来の貫通リベットによる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。

以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。
リベット４の頭部はステム５の先端に形成された円板状の窪みは、リベットの頭部の形状により種々変更したものを使うことが可能である。

また上述した実施形態では、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、電子回路基板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、本発明の極薄積層体の導通方法の一工程である治具載置前を示す説明図である。 図２は、本発明の極薄積層体の導通方法の一工程である治具載置後を示す説明図である。 図３は、本発明の極薄積層体の導通方法の一工程であるステム下降中を示す説明図である。 図４は、リベットを拡大して示す説明図である。 図５は、本発明の極薄積層体の導通方法の一工程であるリベット打ち込み時を示す説明図である。 図６は、本発明の極薄積層体の導通方法の一工程であるリベット打ち込み後を示す説明図である。 図７は、本発明の極薄積層体の導通方法の一工程であるかしめポンチ位置決め時を示す説明図である。 図８は、本発明の極薄積層体の導通方法の一工程であるかしめ直後を示す説明図である。 図９は、従来の極薄積層体の導通方法における問題点を示す説明図である。 図１０は、従来の小型電池を示す説明図であり、（ａ）は小型電池を斜視的に示た図、（ｂ）は電極にスルーホールを形成しメッキを施した状態の断面を示している。

符号の説明

１ 抜きダイス
１ａ 抜き穴
１ｂ 貫通穴
２ 極薄積層体
３ 押圧スリーブ
４ リベット
４ａ 頭部
４ｂ 円筒部
４ｃ 有底穴
５ ステム
５ａ 貫通穴
６ 抜けカス
７ かしめポンチ
７ａ 山部
７ｂ 谷部
１００ 電池本体
１０１，１０２ 電極
１０１ａ，１０２ａ スルーホール
１０３ メッキ
２００ リベット
２０１ 極薄積層体
２０２ 抜きダイス

Claims (4)

1. 複数の極薄金属片を有する極薄積層体にリベットを打ち込んで貫通させ、その後、かしめることにより該複数の極薄金属片を相互に導通させるための方法であって、リベットとして中空リベットを使い、極薄積層体に中空リベットを打ち込む際、中空リベット周囲にて極薄積層体の上面を押圧保持した状態で行うことを特徴とする極薄積層体の導通方法。
2. 複数の極薄金属片を有する極薄積層体にリベットを打ち込んで貫通させ、その後、かしめることにより複数の極薄金属片を相互に導通させるための方法であって、リベットとして中空リベットを使い、極薄積層体にリベットをステムにより打ち込む際、抜きダイスに載置された極薄積層体にステムに上下摺動可能に外挿された押圧スリーブによりリベット周囲の前記極薄積層体の上面を一旦押圧保持した後、打ち込みを行うことを特徴とする極薄積層体の導通方法。
3. 複数の極薄金属片を有する極薄積層体にリベットを打ち込んで貫通させ、その後、かしめることにより該複数の極薄金属片を相互に導通させた極薄積層体であって、該リベットが中空リベットであることを特徴とする極薄積層体。
4. 前記中空リベットは前記極薄金属片と同一材質にしたことを特徴とする請求項３に記載の極薄積層体。

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