JP2009152470A

JP2009152470A - 溶接構造及びその製造方法、並びにそれを有する電子部品付配線体

Info

Publication number: JP2009152470A
Application number: JP2007330470A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tahira; 昌俊田平; Chihiro Nakagawa; 千尋中川; Yoichi Fukai; 洋一深井
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】爆飛の発生が抑えられ、安定した溶接強度を得ることができる溶接構造を提供する。
【解決手段】溶接構造１０は、導体１３の両側のそれぞれに絶縁層１４が一体に設けられた配線体１１における一方側の絶縁層１４ａに形成された開口部１６から露出した導体１３に電子部品端子１９がレーザー溶接されたものである。配線体１１は、他方側の絶縁層１４ｂに、レーザー溶接による爆飛を阻止する爆飛阻止手段１７が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線体に電子部品端子をレーザー溶接した溶接構造及びその製造方法、並びにそれを有する電子部品付配線体に関する。

導体の両側のそれぞれに絶縁層が一体に設けられた配線体にＬＥＤ等の電子部品を実装したものを照明や自動車に用いることが提案されている（例えば特許文献１及び２）。
特開２００２−２７００４４号公報特開２００５−１１６９７２号公報

ところで、配線体に電子部品をレーザー溶接で実装する場合、まず、配線体の一方側の絶縁層に開口部を形成し、その開口部から露出した導体に電子部品端子を当接させ、それらにレーザ光を照射してレーザー溶接することが行われる。

ところが、レーザー溶接の際には、他方側の絶縁層のレーザー溶接部に対応する部分が蒸発して飛散する爆飛と呼ばれる現象が発生することがある。そして、この爆飛が起こると、場合によっては導体に孔が空いたりすることもあり、結果として、安定した溶接強度を得ることができないという問題がある。

本発明は、かかる爆飛の発生が抑えられ、安定した溶接強度を得ることができる溶接構造及びその製造方法、並びにそれを有する電子部品付配線体を提供することを目的とする。

本発明の溶接構造は、導体の両側のそれぞれに絶縁層が設けられた配線体における一方側の絶縁層に形成された開口部から露出した該導体に電子部品端子がレーザー溶接されたものであって、
上記配線体は、他方側の絶縁層に、レーザー溶接による爆飛を阻止する爆飛阻止手段が設けられていることを特徴とする。

本発明の電子部品付配線体は、本発明の溶接構造を有することを特徴とする。

本発明の溶接構造の製造方法は、導体の両側のそれぞれに絶縁層が設けられた配線体における一方側の絶縁層に形成された開口部から露出した該導体に電子部品端子がレーザー溶接された溶接構造のものであって、
配線体として、他方側の絶縁層に、レーザー溶接による爆飛を阻止する爆飛阻止手段が設けられたものを用いることを特徴とする。

本発明によれば、配線体の他方側の絶縁層に、レーザー溶接による爆飛を阻止する爆飛阻止手段が設けられているので、レーザー溶接の際の爆飛の発生が抑えられ、安定した溶接強度を得ることができる。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜４は、実施形態に係る溶接構造１０を示す。

この溶接構造１０は、配線体１１に電子部品１２をレーザー溶接により実装した電子部品付配線体が有するものである。

配線体１１は、導体１３の両側のそれぞれに絶縁層１４が一体に設けられた板状或いは帯状の構造を有する（なお、図１〜４では帯状のものを示す。）。配線体１１は、導体１３が一方側及び他方側の一対の絶縁層１４ａ，１４ｂで狭持されて、側端に導体１３が露出した構成のものであってもよく、また、導体１３が一方側及び他方側の一対の絶縁層１４ａ，１４ｂ間に埋設された構成のものであってもよい。なお、配線体１１は、板状のものの場合、平板状に形成されているものであってもよく、また、曲面板状に形成されているものであってもよい。

導体１３は、例えば、銅、銅合金、銅メッキしたもの、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、金等で形成されている。導体１３は、例えば、横断面形状が円形、矩形（長方形、正方形）、トラック形等に形成されており、矩形のように平行部を有するものが電子部品端子１９との接触が面接触となるので安定したレーザー溶接が可能となる点で好ましい。導体１３は、例えば、横断面形状が長方形の場合、厚さが１０〜２０００μｍ、可撓性の観点から１０〜１０００μｍであることが好ましい。幅及び長さは溶接される電子部品１２等によって適宜決めればよい。導体の製造方法としては、例えば、伸線加工、圧延加工、それらを組み合わせた加工、板材から所定の回路形状を打ち抜く加工等が挙げられる。なお、図１及び２では、一方がカソードで且つ他方がアノードである一対の導体１３が間隔をおいて並行して設けられた構成を示しているが、導体１３が３本以上並行して設けられた構成であってもよい。

絶縁層１４は、公知のゴム材料や樹脂材料などの絶縁材料で形成されており、具体的には、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等で形成されている。なお、これらのうちハロゲン元素を含まない材料で形成されていることが好ましい。絶縁層１４は、可撓性であってもよく、また、硬質であってもよい。導体１３の両側に絶縁層１４ａ，１４ｂを設ける手段としては、公知の手段を適用でき、例えば、導体１３の周りに絶縁材料を押出して形成する方法、導体１３を絶縁材料で挟み込む方法等が挙げられる。

一方側の絶縁層１４ａは、一対の導体１３のそれぞれのレーザー溶接部１５に対応して開口部１６が形成されている。開口部１６は、その外郭形状が矩形であってもよく、また、円形であってもよい。開口部１６は、電子部品１２の電子部品端子１９と導体１３とが接する部分よりも大きければよい。開口部１６の形成手段としては、刃物により絶縁層１４を切り出す方法、ミーリングなどの物理的に絶縁層１４を除去する方法、薬液などによる化学的に絶縁層１４を除去する方法、その他、レーザー（導体１３を溶かさず、絶縁層１４を焼き取る程度の出力のレーザー）により絶縁層１４を焼き取る方法等が挙げられる。また、上記の方法で形成した開口部１６を、電子部品１２の電子部品端子１９と導体１３とのレーザー溶接が良好に行われるように洗浄してもよい。

他方側の絶縁層１４ｂは、電子部品１２のレーザー溶接部１５に対応する部分を含むように貫通孔１７（爆飛阻止手段）が形成されている。貫通孔１７の形成手段としては、開口部１６の場合と同様、刃物により絶縁層１４を切り出す方法、ミーリングなどの物理的に絶縁層１４を除去する方法、薬液などによる化学的に絶縁層１４を除去する方法、その他、レーザー（導体１３を溶かさず、絶縁層１４を焼き取る程度の出力のレーザー）により絶縁層１４を焼き取る方法等が挙げられる。

なお、導体１３を絶縁材料で挟み込む方法で導体１３の両側に絶縁層１４を設ける場合、予め開口部１６及び貫通孔１７を形成した絶縁材料を用いればよい。

貫通孔１７の大きさは、レーザー溶接の種類、ビーム径、その他の条件によって適宜決定すればよい。貫通孔１７の形状は、射出成形の際に貫通孔１７を形成する場合には、生産性を考慮すると、ストレートな形状（但し、金型からの脱型を考慮して外向きに拡径した若干のテーパ形状であることが好ましい。）とすれば金型もシンプルとなって好ましく、切削加工によって貫通孔１７を形成する場合には、形状に特に限定はない。貫通孔１７の外郭形状は、例えば、レーザー溶接部１５が１箇所の場合、図５（ａ）に示すような円形であってもよく、図５（ｂ）に示すような角の丸い矩形であってもよく、図５（ｃ）に示すような矩形であってもよく、また、レーザー溶接部１５が２箇所の場合、図５（ｄ）に示すような円形であってもよく、図５（ｅ）に示すような横長円形であってもよく、図５（ｆ）に示すような角の丸い横長矩形であってもよく、図５（ｇ）に示すような横長矩形であってもよい。なお、図２〜４では、一対の導体１３のそれぞれに対応して貫通孔１７が形成されている。

電子部品１２は、部品本体１８から一対の電子部品端子１９が延びた構成を有する。電子部品１２としては、例えば、ＬＥＤ、抵抗、ダイオード、保護素子、レギュレータ、ＩＣ等が挙げられる（なお、図１〜３ではＬＥＤを示す。）。電子部品端子１９は、例えば、銅、銅合金、鉄、鉄合金等で形成されている。

この溶接構造１０では、一方側の絶縁層１４ａに形成された各開口部１６から露出した導体１３に電子部品端子１９が当接し、それらがスポット状にレーザー溶接されている。

レーザー溶接部１６には、図６に示すように、同心円状の複数の環状模様が形成される。かかるレーザー溶接部１６は、図７に示す抵抗溶接部とは明確に区別することができる。

このようなレーザー溶接による溶接構造１０を採ることで、従来の抵抗溶接に比べ、量産性が格段に向上し、さらに、レーザー光を同時分岐、時間分割をすることで、より生産性が向上する。

そして、以上のような溶接構造１０を製造するには、配線体１１に電子部品１２をレーザー溶接を用いて実装する際に、配線体１１として、他方側の絶縁層１４ｂに、レーザー溶接部１５に対応する部分を含むように貫通孔１７が形成されたものを用いればよい。なお、露出した導体１３からの漏電を防止するために、レーザー溶接後に開口部１６や貫通孔１７を樹脂等で封止してもよい。

ここで、上記の溶接構造１０では、他方側の絶縁層１４ｂに、レーザー溶接部１５に対応する部分を含むように貫通孔１７が形成されているので、他方側の絶縁層１４ｂのレーザー溶接部１５に対応する部分に爆飛が発生する程の十分な樹脂が存在しないため、レーザー溶接の際の爆飛の発生が抑えられ、結果として、安定した溶接強度を得ることができる。

なお、このとき用いるレーザーとしては、小出力での溶接が必要な回路導体上への電子部品溶接の場合は、波長が１０６４ｎｍ帯域であるＮｄ：ＹＡＧレーザーが好適である。用いるレーザーは、ＣＯ_２レーザー（１０６０ｎｍ）、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓレーザー（１０６０ｎｍ）、ルビーレーザー（６４８．３ｎｍ）、ファイバーレーザーＮｄ^３＋（１５４０ｎｍ）、Ｅｒ^３＋（１５４０ｎｍ）、Ｙｂ^３＋（１０３０〜２２００ｎｍ）であってもよく、また、ＹＡＧ基本波の第２高調波パルスレーザー（５３２ｎｍ）は銅や金などへの吸収率が非常に高くなることを利用したＹＡＧＳＨＧグリーンパルスレーザーであってもよい。

レーザー発振は、ＣＷ方式であってもよく、また、パルス方式であってもよい。

レーザーの出力及び照射時間については、溶接する対象によって適宜設定すればよい。

本発明は、配線体に電子部品端子をレーザー溶接した溶接構造及びその製造方法、並びにそれを有する電子部品付配線体について有用である。

実施形態に係る溶接構造を示す平面図である。図１におけるII-II断面図である。図１におけるIII-III断面図である。実施形態に係る溶接構造を示す底面図である。（ａ）〜（ｇ）は貫通孔を示す平面図である。レーザー溶接部を示す写真である。抵抗溶接部を示す写真である。

符号の説明

１０溶接構造
１１配線体
１３導体
１４ａ一方側の絶縁層
１４ｂ他方側の絶縁層
１５レーザー溶接部
１６開口部
１７貫通孔
１９電子部品端子

Claims

導体の両側のそれぞれに絶縁層が設けられた配線体における一方側の絶縁層に形成された開口部から露出した該導体に電子部品端子がレーザー溶接された溶接構造であって、
上記配線体は、他方側の絶縁層に、レーザー溶接による爆飛を阻止する爆飛阻止手段が設けられていることを特徴とする溶接構造。
請求項１に記載された溶接構造において、
上記爆飛阻止手段は、上記他方側の絶縁層に、レーザー溶接部に対応する部分を含むように形成された貫通孔で構成されていることを特徴とする溶接構造。
請求項１又は２に記載された溶接構造を有することを特徴とする電子部品付配線体。
導体の両側のそれぞれに絶縁層が設けられた配線体における一方側の絶縁層に形成された開口部から露出した該導体に電子部品端子がレーザー溶接された溶接構造の製造方法であって、
配線体として、他方側の絶縁層に、レーザー溶接による爆飛を阻止する爆飛阻止手段が設けられたものを用いることを特徴とする溶接構造の製造方法。