JP2011167714A - Solder joined body of aluminum material, solder joining method, and battery pack using the solder joining method - Google Patents

Solder joined body of aluminum material, solder joining method, and battery pack using the solder joining method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a joined body in which aluminum materials or an aluminum material and a different kind of material are joined, and which has excellent joining strength and reliability. <P>SOLUTION: The joined body contains: a first metal member made of an aluminum material, a second metal member made of an aluminum material or a different kind of metal material, and a connection part connecting the first metal member and the second metal member. The connection part is formed on the surface of the first metal member and includes a metal layer made of at least one kind of first metal element selected from a group composed of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd and Sn, and a joining layer formed on the metal layer and made of an Sn based solder containing at least one kind of second metal element capable of forming a solid solution or an intermetallic compound with the at least one kind of first metal element, and the second metal element is selected from a group composed of Cu, Ag, In, Bi, Co and Ti. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、アルミニウム材同士またはアルミニウム材と異種材との接合体、その接合体の製造方法および電池パックに関する。   The present invention relates to a joined body of aluminum materials or between an aluminum material and a different material, a method for producing the joined body, and a battery pack.

金属アルミニウムは空気中で容易に酸化されるため、通常、アルミニウム材の表面は主にアルミナからなる強固な酸化被膜で覆われている。そのため、アルミニウム材同士、若しくは、アルミニウム材と異種金属部材とを接合する際、このような酸化被膜が接合界面における金属元素の拡散を阻止し、十分な接合強度が得られない。   Since metal aluminum is easily oxidized in the air, the surface of the aluminum material is usually covered with a strong oxide film mainly made of alumina. Therefore, when joining aluminum materials or between an aluminum material and a dissimilar metal member, such an oxide film prevents diffusion of the metal element at the joining interface, and sufficient joining strength cannot be obtained.

アルミニウム材をハンダ接合する際にフラックスを使用する場合であっても、既存のフラックスでは先述の酸化被膜を十分に除去することができず、高い接合強度と信頼性を得ることが困難である。   Even when a flux is used when soldering an aluminum material, the above-mentioned oxide film cannot be sufficiently removed with the existing flux, and it is difficult to obtain high bonding strength and reliability.

そこで、アルミニウム材を溶融したハンダ浴に浸漬させ、機械的な振動などでアルミニウムの酸化被膜を破壊しながら溶融したハンダとの液相反応によってアルミニウム材の表面にハンダ層を形成して接合する方法が提案されている(特許文献1)。しかし、この方法ではアルミニウム材の一部が溶融し、実用上、アルミニウム材の寸法に狂いを生じる問題がある。また、溶融したアルミニウムがハンダ層へ大量に拡散することによって、アルミニウムとハンダ層中の金属元素との間で粗大な金属間化合物を生じ、接合強度を低下させる。さらに、このような方法を連続的に行うと、経時的にハンダ浴中のアルミニウムの濃度が上昇するため、均一な品質を持った製品を得ることが困難となる。   Therefore, a method of joining by forming a solder layer on the surface of the aluminum material by a liquid phase reaction with the molten solder while immersing the aluminum material in a molten solder bath and destroying the aluminum oxide film by mechanical vibration or the like Has been proposed (Patent Document 1). However, in this method, there is a problem that a part of the aluminum material is melted and the dimensions of the aluminum material are distorted practically. Further, a large amount of molten aluminum diffuses into the solder layer, so that a coarse intermetallic compound is formed between the aluminum and the metal element in the solder layer, and the bonding strength is lowered. Furthermore, when such a method is continuously performed, the concentration of aluminum in the solder bath increases with time, making it difficult to obtain a product with uniform quality.

特開平8-1322号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-1322

本発明は、アルミニウム材同士、またはアルミニウム材と異種金属部材とをハンダ接合する際に、良好な接合強度を持ち、かつ信頼性に優れた接合体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a bonded body having good bonding strength and excellent reliability when soldering aluminum materials or between an aluminum material and a dissimilar metal member.

上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明者らは、アルミニウム材の表面に、アルミニウムと固溶体または金属間化合物を形成し得る金属元素で構成された金属層を形成し、この金属層に含まれる金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る金属元素を含むSn系ハンダを用いて、アルミニウム材同士、またはアルミニウム材と異種材をハンダ接合することにより、良好な接合強度を持った接合体が得られることを見出した。   As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors formed a metal layer composed of a metal element capable of forming a solid solution or intermetallic compound with aluminum on the surface of the aluminum material, and this metal layer By using Sn-based solder containing a metal element that can form a solid solution or intermetallic compound with a metal element contained in the solder, it has good bonding strength by soldering aluminum materials or between aluminum materials and dissimilar materials It was found that a joined body was obtained.

すなわち本発明の一つの側面によれば、アルミニウム材からなる第1の金属部材と、アルミニウム材または異種金属材からなる第2の金属部材と、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを接続する接続部とを含み、前記接続部は、前記第1の金属部材の表面上に形成され、Cu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群より選択される少なくとも1種の第1の金属元素からなる金属層と、前記金属層上に形成され、前記少なくとも1種の第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る少なくとも1種の第2の金属元素を含有するSn系ハンダからなる接合層とを含み、前記第2の金属元素は、Cu、Ag、In、Bi、CoおよびTiからなる群より選択されることを特徴とする接合体が提供される。   That is, according to one aspect of the present invention, a first metal member made of an aluminum material, a second metal member made of an aluminum material or a different metal material, the first metal member, and the second metal member And the connection portion is formed on the surface of the first metal member, and is selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd, and Sn. A metal layer comprising at least one first metal element; and at least one second metal layer formed on the metal layer and capable of forming a solid solution or intermetallic compound with the at least one first metal element. A bonded layer comprising a Sn-based solder containing a metal element, wherein the second metal element is selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Bi, Co, and Ti. Provided.

本発明の一つの側面によれば、アルミニウム材からなる第1の金属部材の表面にCu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群から選ばれた少なくとも1種の第1の金属元素からなる金属層を形成する工程と、前記金属層が形成された第1の金属部材と、アルミニウム材または異種材からなる第2の金属部材とを、接合層を介して接合する工程とを含み、前記接合層は、前記金属層上に形成され、前記少なくとも1種の第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る少なくとも1種の第2の金属元素を含有するSn系ハンダからなり、前記第2の金属元素は、Cu、Ag、In、Bi、CoおよびTiからなる群より選択されることを特徴とすることを特徴とする接合方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, the surface of the first metal member made of an aluminum material has at least one first selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd and Sn. Forming a metal layer made of the metal element, and joining the first metal member on which the metal layer is formed and the second metal member made of an aluminum material or a different material via a joining layer The bonding layer is formed on the metal layer and contains at least one second metal element capable of forming a solid solution or intermetallic compound with the at least one first metal element. There is provided a bonding method characterized in that it is made of a system solder and the second metal element is selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Bi, Co, and Ti.

本発明の一つの側面によれば、複数の素電池と、前記複数の素電池を連結するアルミニウム材からなるバスバーと、制御基板とを含み、前記バスバーと前記制御基板が接続部を介して接続されている電池パックであって、前記接続部は、前記バスバーの表面上に形成され、Cu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群より選択される少なくとも1種の第1の金属元素からなる金属層と、前記金属層上に形成され、前記少なくとも1種の第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る少なくとも1種の第2の金属元素を含有するSn系ハンダからなる接合層とを含み、前記第2の金属元素は、Cu、Ag、In、Bi、CoおよびTiからなる群より選択されることを特徴とすることを特徴とする電池パックが提供される。   According to one aspect of the present invention, the apparatus includes a plurality of unit cells, a bus bar made of an aluminum material that couples the plurality of unit cells, and a control board, and the bus bar and the control board are connected via a connection portion. The connection portion is formed on the surface of the bus bar, and is at least one kind selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd and Sn. A metal layer comprising one metal element and at least one second metal element formed on the metal layer and capable of forming a solid solution or an intermetallic compound with the at least one first metal element. A battery pack, wherein the second metal element is selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Bi, Co, and Ti. Provided.

本発明によれば、接合強度と信頼性に優れた接合体を得ることができる。   According to the present invention, a bonded body excellent in bonding strength and reliability can be obtained.

図1は、本発明の一つの態様による接合体を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a joined body according to one embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一つの態様による接合体を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a joined body according to one embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一つの態様による電池パックを示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a battery pack according to one embodiment of the present invention. 図4は、図3の部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 図5は、図3の電池パックを上方から視た平面図である。FIG. 5 is a plan view of the battery pack of FIG. 3 viewed from above. 図6は、図3の電池パックの断面図である。6 is a cross-sectional view of the battery pack of FIG.

本発明の接合体は、アルミニウム材からなる第1の金属部材とアルミニウム材または異種金属部材からなる第2の部材とが特定の接続部を介して接続されたものである。   The joined body of the present invention is obtained by connecting a first metal member made of an aluminum material and a second member made of an aluminum material or a dissimilar metal member via a specific connecting portion.

第1の金属部材は、アルミニウム材で構成される。アルミニウム材は、微量の添加元素を含み得るが実質的にアルミニウムで構成されるものであって、いわゆる純アルミニウムと称され、例えば1050アルミニウム、1080アルミニウム、1100アルミニウムなどが挙げられる。   The first metal member is made of an aluminum material. The aluminum material may contain a small amount of an additive element, but is substantially composed of aluminum, and is referred to as so-called pure aluminum. Examples thereof include 1050 aluminum, 1080 aluminum, and 1100 aluminum.

第2の金属部材は、上記第1の金属部材と同様のアルミニウム材または異種金属部材で構成される、異種金属部材は、純アルミニウム以外の(異種)金属材料で形成される。異種金属材料にはアルミニウム合金やFe、Cu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnならびにそれら2種以上の合金からなる群より選択され得る。第2の金属部材は、好ましくは無酸素銅、またはアルミニウム材などである。   The second metal member is made of the same aluminum material or different metal member as the first metal member, and the different metal member is made of a (different) metal material other than pure aluminum. The dissimilar metal material can be selected from the group consisting of an aluminum alloy, Fe, Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd and Sn, and an alloy of two or more thereof. The second metal member is preferably oxygen-free copper or aluminum material.

第1の金属部材と第2の金属部材を接続する接続部は、第1の金属部材の表面に(直接)形成された金属層を備える。金属層は、Cu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群の中から選ばれる少なくとも1種の第1の金属元素からなる。これら第1の金属元素は、いずれも、第1の金属部材を構成するアルミニウムと固溶体または金属間化合物を形成し得るものである。金属層は、単層であっても、2層以上の積層であってもよい。金属層の厚さに特に制限はないが、0.1〜500μmであることが好ましい。金属層の厚さが0.1μm未満であると、効果が不十分であるおそれがあり、また、500μmを超える厚さは不経済である。特に金属層が単層である場合、0.1〜100μmの厚さが好ましく、1μm〜10μmの厚さがより好ましい。金属層は、第1の金属部材の第2の金属部材との対向表面領域のみに形成してもよいし、さらに他の表面に形成してもよい。例えば、金属層は、第1の金属部材の全表面に形成することができる。   The connecting portion that connects the first metal member and the second metal member includes a metal layer formed (directly) on the surface of the first metal member. The metal layer is made of at least one first metal element selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd, and Sn. Any of these first metal elements can form a solid solution or an intermetallic compound with aluminum constituting the first metal member. The metal layer may be a single layer or a laminate of two or more layers. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of a metal layer, It is preferable that it is 0.1-500 micrometers. If the thickness of the metal layer is less than 0.1 μm, the effect may be insufficient, and a thickness exceeding 500 μm is uneconomical. Particularly when the metal layer is a single layer, a thickness of 0.1 to 100 μm is preferable, and a thickness of 1 to 10 μm is more preferable. The metal layer may be formed only on the surface region of the first metal member facing the second metal member, or may be formed on another surface. For example, the metal layer can be formed on the entire surface of the first metal member.

金属層は、無電解メッキ、電気メッキ、物理的気相体積(PVD)(蒸着)、化学気相体積(CVD)などの方法により形成することができる。   The metal layer can be formed by a method such as electroless plating, electroplating, physical vapor volume (PVD) (deposition), chemical vapor volume (CVD), or the like.

加えて、接続部は、金属層の上に形成されたSn系ハンダの層をさらに備える。Sn系ハンダは、少なくとも1種の第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る少なくとも1種の第2の元素を含む。この第2の金属元素は、Cu、Ag、In、Bi、CoおよびTiおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される。また、第2の金属元素は、金属層に含まれる第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る量で配合される。Sn系ハンダからなる接合層の厚さに特に制限はないが、50〜200μmであることが好ましい。   In addition, the connection portion further includes an Sn-based solder layer formed on the metal layer. The Sn-based solder includes at least one second element that can form a solid solution or an intermetallic compound with at least one first metal element. This second metal element is selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Bi, Co and Ti and combinations thereof. The second metal element is blended in an amount capable of forming a solid solution or intermetallic compound with the first metal element contained in the metal layer. The thickness of the bonding layer made of Sn solder is not particularly limited, but is preferably 50 to 200 μm.

上述のように、金属層は、2層以上の多層構造を取り得るが、その場合、第1の金属部材(アルミニウム材)と接する層は、第1の金属元素の中でも、アルミニウムと固溶体または金属間化合物をより一層形成しやすい金属元素、例えば、Znおよび/またはPdで形成し、Sn系ハンダからなる接合層と接する層は、第1の金属元素の中でも、Sn系ハンダ中の金属元素と固溶体または金属間化合物をより一層形成しやすい金属元素、例えば、Niおよび/またはCoで形成することができる。   As described above, the metal layer can have a multilayer structure of two or more layers. In that case, the layer in contact with the first metal member (aluminum material) is a solid solution or metal with aluminum among the first metal elements. The intermetallic compound is more easily formed by a metal element, for example, Zn and / or Pd, and the layer in contact with the bonding layer made of Sn-based solder is a metal element in the Sn-based solder among the first metal elements. A solid solution or an intermetallic compound can be formed of a metal element that is more easily formed, for example, Ni and / or Co.

また、第2の金属部材がアルミニウムを含む場合、該第2の金属部材の表面にも上記金属層を形成することができる。この場合、接続部は、第1の金属部材に形成された金属層、この金属層の上に形成されたSn系ハンダからなる接合層およびこの接合層の上に形成され、第2の金属部材の表面に接する第2の金属層を含む。第2の金属部材がアルミニウムを含まない場合、接続部を構成するSn系ハンダからなる接合層が第2の金属部材と直接接する。   Further, when the second metal member contains aluminum, the metal layer can be formed also on the surface of the second metal member. In this case, the connecting portion is formed on the metal layer formed on the first metal member, the bonding layer made of Sn-based solder formed on the metal layer, and the second metal member formed on the bonding layer. A second metal layer in contact with the surface of the substrate. When the second metal member does not contain aluminum, the bonding layer made of Sn-based solder constituting the connection portion is in direct contact with the second metal member.

ところで、先に述べたように、Sn系ハンダに含まれる第2の金属元素は、第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る金属元素であるから、使用する第1の金属元素とは異種の金属元素であるが、かかる異種金属元素に加えて、第1の金属元素と同種の金属元素を含むことができる。すなわち、使用するSn系ハンダは、第2の金属元素として、第1の金属元素とは異種の(第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る)金属元素を必ず含み、かかる異種金属に加えて、第1の金属元素と同種の金属元素を含み得る。Sn系ハンダは、第1の金属元素とは異種の(第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る)第2の金属元素と、残部のSn(および不可避不純物)とからなるか、第1の金属元素とは異種の(第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る)第2の金属元素と、第1の金属元素と同種の第2の金属元素と残部のSn(および不可避不純物)とからなることができる。   By the way, as described above, since the second metal element contained in the Sn-based solder is a metal element that can form a solid solution or intermetallic compound with the first metal element, the first metal element to be used is used. Is a dissimilar metal element, but in addition to the dissimilar metal element, it can contain the same metal element as the first metal element. That is, the Sn-based solder to be used always includes a metal element different from the first metal element (which can form a solid solution or intermetallic compound with the first metal element) as the second metal element. In addition to the metal, the same metal element as the first metal element may be included. Does the Sn-based solder consist of a second metal element different from the first metal element (which can form a solid solution or intermetallic compound with the first metal element) and the remaining Sn (and inevitable impurities)? A second metal element different from the first metal element (which can form a solid solution or an intermetallic compound with the first metal element), a second metal element of the same type as the first metal element, and the remainder Sn (and inevitable impurities).

固溶体または金属間化合物を形成し得る第1の金属元素と第2の金属元素の組合わせを以下の表1に示す。

Figure 2011167714
Table 1 below shows combinations of the first metal element and the second metal element that can form a solid solution or an intermetallic compound.
Figure 2011167714

Sn系ハンダが、第1の金属元素とは異種の第2の金属元素を複数種含む場合、該第2の金属元素のそれぞれが第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得るものであることが特に好ましい。   When the Sn-based solder contains a plurality of second metal elements different from the first metal element, each of the second metal elements can form a solid solution or an intermetallic compound with the first metal element It is particularly preferred that

例えば第1の金属元素がCu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、Pdおよび/またはSnである場合、Cu、CoおよびTiからなる群より選択される少なくとも1種の第2の金属元素を含有し、残部がSn(および不可避不純物)からなるSn系ハンダ、具体的にはCu-Sn系ハンダ(0.7重量%Cuおよび残部のSn;融点227℃)、Cu-Co-Sn系ハンダ(0.7重量%のCu、0.2重量%のCoおよび残部のSn;融点217.5℃)、またはCu-Co-Ti-Sn系ハンダ(例えば0.3〜1.2重量%Cu、0.01〜1重量%Co、0.01〜1重量%Tiおよび残部のSn、好ましくは0.5〜0.7重量%Cu、0.1〜0.3重量%Co、0.1〜0.3重量%Tiおよび残部のSn)などが適切である。   For example, when the first metal element is Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd and / or Sn, at least one second metal element selected from the group consisting of Cu, Co and Ti is used. Sn-based solder containing Sn (and inevitable impurities), specifically Cu-Sn solder (0.7 wt% Cu and remaining Sn; melting point 227 ° C), Cu-Co-Sn solder (0.7 Wt% Cu, 0.2 wt% Co and the balance Sn; melting point 217.5 ° C), or Cu-Co-Ti-Sn solder (eg 0.3-1.2 wt% Cu, 0.01-1 wt% Co, 0.01-1 wt) % Ti and the balance Sn, preferably 0.5 to 0.7 wt% Cu, 0.1 to 0.3 wt% Co, 0.1 to 0.3 wt% Ti and the balance Sn) etc. are suitable.

例えば第1の金属元素がZn、Ge、Au、Pdおよび/またはSnである場合、Cu、Ag、CoおよびTiからなる群より選択される少なくとも1種の第2の金属元素を含有し、残部がSn(および不可避不純物)からなるSn系ハンダ、具体的にはCu-Ag-Co-Ti-Sn系ハンダ(例えば0.3〜1.2重量%Cu、0.3〜4.0重量%Ag、0.01〜1.0重量%Co、0.01〜1.0重量%Tiおよび残部のSn、好ましくは0.5〜0.7重量%Cu、3.0〜3.5重量%Ag、0.1〜0.3重量%Co、0.1〜0.3重量%Tiおよび残部のSn)などが適切である。   For example, when the first metal element is Zn, Ge, Au, Pd and / or Sn, it contains at least one second metal element selected from the group consisting of Cu, Ag, Co and Ti, and the balance Sn solder consisting of Sn (and inevitable impurities), specifically Cu-Ag-Co-Ti-Sn solder (e.g. 0.3-1.2 wt% Cu, 0.3-4.0 wt% Ag, 0.01-1.0 wt% Co) 0.01 to 1.0 wt% Ti and the balance Sn, preferably 0.5 to 0.7 wt% Cu, 3.0 to 3.5 wt% Ag, 0.1 to 0.3 wt% Co, 0.1 to 0.3 wt% Ti and the balance Sn) are suitable. is there.

例えば第1の金属元素がAu、Pdおよび/またはSnである場合、Cu、Ag、In、CoおよびTiからなる群より選択される少なくとも1種の第2の金属元素を含有し、残部がSn(および不可避不純物)からなるSn系ハンダ、具体的にはCu-Ag-In-Co-Ti-Sn系ハンダ(例えば0.3〜1.2重量%Cu、0.3〜4.0重量%Ag、2.0〜6.0重量%In、0.01〜1.0重量%Co、0.01〜1.0重量%Tiおよび残部のSn、好ましくは0.5〜0.7重量%Cu、3.0〜3.5重量%Ag、4.0〜5.2重量%In、0.1〜0.3重量%Co、0.1〜0.3重量%Tiおよび残部のSn)などが適切である。   For example, when the first metal element is Au, Pd and / or Sn, it contains at least one second metal element selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Co and Ti, with the balance being Sn Sn solder consisting of (and inevitable impurities), specifically Cu-Ag-In-Co-Ti-Sn solder (e.g. 0.3-1.2 wt% Cu, 0.3-4.0 wt% Ag, 2.0-6.0 wt% In) 0.01-1.0 wt% Co, 0.01-1.0 wt% Ti and the balance Sn, preferably 0.5-0.7 wt% Cu, 3.0-3.5 wt% Ag, 4.0-5.2 wt% In, 0.1-0.3 wt% Co, 0.1 ~ 0.3 wt% Ti and the balance Sn) etc. are suitable.

例えば第1の金属元素がPdおよび/またはSnである場合、Cu、Ag、Bi、CoおよびTiからなる群より選択される少なくとも1種の第2の金属元素を含有し、残部がSn(および不可避不純物)からなるSn系ハンダ、具体的にはCu-Ag-Bi-Co-Ti-Sn系ハンダ(例えば0.3〜1.2重量%Cu、0.3〜4.0重量%Ag、2.0〜6.0重量%Bi、0.01〜1.0重量%Co、0.01〜1.0重量%Tiおよび残部のSn、好ましくは0.5〜0.7重量%Cu、3.0〜3.5重量%Ag、4.0〜5.0重量%Bi、0.1〜0.3重量%Co、0.1〜0.3重量%Tiおよび残部のSn)などが適切である。   For example, when the first metal element is Pd and / or Sn, it contains at least one second metal element selected from the group consisting of Cu, Ag, Bi, Co, and Ti, with the balance being Sn (and Sn solder composed of inevitable impurities), specifically Cu-Ag-Bi-Co-Ti-Sn solder (e.g. 0.3 to 1.2 wt% Cu, 0.3 to 4.0 wt% Ag, 2.0 to 6.0 wt% Bi, 0.01 -1.0 wt% Co, 0.01-1.0 wt% Ti and the balance Sn, preferably 0.5-0.7 wt% Cu, 3.0-3.5 wt% Ag, 4.0-5.0 wt% Bi, 0.1-0.3 wt% Co, 0.1-0.3 Weight% Ti and the balance Sn) are suitable.

すなわち、本発明の接合体は、まず、第1の金属部材および第2の金属部材の表面に存在する酸化被膜をエッチング等により除去し、酸化被膜を除去された第1の金属部材の表面上に、少なくとも1種の第1の金属元素で構成された金属層を形成し、その後、Sn系ハンダによって、第1の金属部材と第2の金属部材をハンダ接合することによって作製することができる。ここで、上述したように、Sn系ハンダからなる接合層は、第1の金属部材の表面に形成された金属層と直接接する一方で、第2の金属部材とは直接接するかまたは第2の金属部材の表面に形成された同様の金属層と直接接する。   That is, the joined body of the present invention first removes the oxide film present on the surfaces of the first metal member and the second metal member by etching or the like, and removes the oxide film on the surface of the first metal member. In addition, a metal layer composed of at least one first metal element can be formed, and then the first metal member and the second metal member can be solder-bonded by Sn-based solder. . Here, as described above, the bonding layer made of Sn-based solder is in direct contact with the metal layer formed on the surface of the first metal member, while being in direct contact with the second metal member or the second metal member. It is in direct contact with a similar metal layer formed on the surface of the metal member.

ところで、少なくとも1層の金属層が形成された第1の金属部材および/または第2の金属部材に熱処理を施し、第1の金属部材および/または第2の金属部材と金属層との界面において双方に含まれる金属元素の拡散を促進させ、さらに接合強度、信頼性を向上させることもできる。また、金属層が複数層からなる場合は、熱処理によって金属層間の金属元素の拡散を促進させることもできる。このような熱処理に好ましい温度は150〜350℃、さらに好ましくは250〜300℃である。   By the way, heat treatment is performed on the first metal member and / or the second metal member on which at least one metal layer is formed, and at the interface between the first metal member and / or the second metal member and the metal layer. It is possible to promote the diffusion of the metal elements contained in both, and to further improve the bonding strength and reliability. In the case where the metal layer includes a plurality of layers, the diffusion of the metal element between the metal layers can be promoted by heat treatment. A preferable temperature for such heat treatment is 150 to 350 ° C, more preferably 250 to 300 ° C.

なお、本発明の接合体は金属部材の表面に新たな酸化被膜が生じないような条件で製造されることが好ましく、具体的にはH2、ArまたはHe等のイナート雰囲気下で製造されることが好ましいが、これに限定されるものではない。 Note that the joined body of the present invention is preferably manufactured under conditions such that a new oxide film is not formed on the surface of the metal member, and specifically manufactured under an inert atmosphere such as H 2 , Ar, or He. However, the present invention is not limited to this.

以下、本発明の一つの実施の形態を、図を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一つの形態による接合体11の断面図である。図1において、第1の金属部材20と第2の金属部材30は接続部40を介して接合されている。接続部40は金属層401とSn系ハンダからなる接合層402からなり、金属層401は第1の金属部材20の表面上に形成され、接合層402は金属層401と接している。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a joined body 11 according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a first metal member 20 and a second metal member 30 are joined via a connecting portion 40. The connection portion 40 includes a metal layer 401 and a bonding layer 402 made of Sn-based solder. The metal layer 401 is formed on the surface of the first metal member 20, and the bonding layer 402 is in contact with the metal layer 401.

図2は、本発明の一つの形態による接合体12の断面図である。図2において、第1の金属部材20と第2の金属部材30はいずれもアルミニウム材からなり、接続部40を介して接続されている。接続部40は第1の金属部材と第2の金属部材との対向表面領域にそれぞれ形成された金属層401および403と、金属層401と403との間に配置されたSn系ハンダからなる接合層402とからなる。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the joined body 12 according to one embodiment of the present invention. In FIG. 2, the first metal member 20 and the second metal member 30 are both made of an aluminum material and are connected via a connecting portion 40. The connecting portion 40 is a joint composed of metal layers 401 and 403 respectively formed on opposing surface regions of the first metal member and the second metal member, and Sn-based solder disposed between the metal layers 401 and 403. Layer 402.

一方、本発明の他の態様によれば、複数の素電池と、前記複数の素電池を連結するアルミニウム材からなるバスバーと、制御基板とを含み、前記バスバーと前記制御基板が本発明の接続部を介して接続されている電池パックが提供される。   On the other hand, according to another aspect of the present invention, it includes a plurality of unit cells, a bus bar made of an aluminum material connecting the plurality of unit cells, and a control board, and the bus bar and the control board are connected in the present invention. A battery pack connected via the unit is provided.

以下、本発明の電池パックを図を参照して説明する。   The battery pack of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図3は本発明の電池パック51の分解斜視図である。図4は図3の部分拡大図であり、図5は図3の電池パック51を真上から見た図である。また、図6は、図3の電池パック51の断面図である。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery pack 51 of the present invention. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3, and FIG. 5 is a view of the battery pack 51 of FIG. 3 as viewed from directly above. FIG. 6 is a cross-sectional view of the battery pack 51 of FIG.

図3〜6において、電池パック51は複数の素電池52を含む。一つの素電池の正極56は他の素電池の負極57とアルミニウム材からなるバスバー55を介して電気的に直列に接続されており、一連の電気的接続の両端に位置する素電池の正極または負極のうちの一方は、バスバーと接続されていない状態で存在している。この両端の素電池の正極または負極を電気機器と接続して使用する。バスバー55は、平板の中央に逆U字型の構造を形成した形状にあり、中央の逆U字型の湾曲部553と、湾曲部553を挟んで両側に存在する平面部552とを持ち、平面部552の中央部には正極56または負極57を嵌合するための開口部554が設けられている。さらにバスバー55は、平面部552から垂直にせり出した針状のアルミニウム製接続用ピン551を持つ。正極56および負極57とバスバーの開口部554の周縁とがレーザー溶接され、接合部56aおよび57aを形成している。これらの素電池52は電池ケース54の中に収容されており、電池ケース54の上には、正極56、負極57およびバスバー55(551)の一部が露出する窓が形成された電池カバー53が被せられている。電池パック51の上面には制御基板58が取付けられる。制御基板58には接続用ピン551を嵌合する孔581が形成されている。また制御基板58の表面上には金属(例えば無酸素銅)製の回路(図示せず)が形成されている。バスバー55の全表面、または少なくともバスバーのピン551には、先述した本発明の金属層(図示せず)が形成され、制御基板58の回路部と、孔581と嵌合されたバスバーのピン551とが、本発明の接続部すなわちハンダ接合部59を介して接続されている。   3 to 6, the battery pack 51 includes a plurality of unit cells 52. The positive electrode 56 of one unit cell is electrically connected in series with the negative electrode 57 of another unit cell via a bus bar 55 made of aluminum, and the positive electrode of the unit cell positioned at both ends of the series of electrical connections or One of the negative electrodes exists without being connected to the bus bar. The positive or negative electrodes of the unit cells at both ends are connected to an electric device for use. The bus bar 55 has a shape in which an inverted U-shaped structure is formed in the center of the flat plate, and has a central inverted U-shaped curved portion 553 and flat portions 552 that are present on both sides across the curved portion 553, An opening 554 for fitting the positive electrode 56 or the negative electrode 57 is provided at the center of the flat portion 552. Further, the bus bar 55 has a needle-like aluminum connection pin 551 protruding vertically from the flat portion 552. The positive electrode 56 and the negative electrode 57 and the peripheral edge of the opening 554 of the bus bar are laser-welded to form joints 56a and 57a. These unit cells 52 are accommodated in a battery case 54. On the battery case 54, a battery cover 53 in which a window from which a positive electrode 56, a negative electrode 57, and a part of the bus bar 55 (551) are exposed is formed. Is covered. A control board 58 is attached to the upper surface of the battery pack 51. A hole 581 for fitting the connection pin 551 is formed in the control board 58. A circuit (not shown) made of metal (for example, oxygen-free copper) is formed on the surface of the control board 58. The metal layer (not shown) of the present invention described above is formed on the entire surface of the bus bar 55, or at least the bus bar pin 551, and the bus bar pin 551 fitted with the circuit portion of the control board 58 and the hole 581. Are connected via the connection portion of the present invention, that is, the solder joint portion 59.

すなわち、本発明によれば、ハンダ接合部の接合強度と信頼性に優れた電池パックが提供される。   That is, according to this invention, the battery pack excellent in the joining strength and reliability of a solder joint part is provided.

次に、本発明を実施例および比較例により説明する。   Next, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.

[実施例1]
厚さ3 mm、幅10 mm、長さ50 mmの1050アルミニウム材からなる第1の金属部材の表面に厚さ5μmの無電解Niめっき金属層を形成した。
[Example 1]
An electroless Ni-plated metal layer having a thickness of 5 μm was formed on the surface of a first metal member made of a 1050 aluminum material having a thickness of 3 mm, a width of 10 mm, and a length of 50 mm.

次に、厚さ0.1 mm、幅10 mm、長さ10 mmのCu-Co-Sn系ハンダシート(0.7重量%Cu、0.2重量%Coおよび残部のSn)を第1の金属部材と厚さ3 mm、幅 10 mm、長さ50 mmの無酸素銅材からなる第2の金属部材の間に挿入し、フラックスを滴下した後245℃の窒素ガス雰囲気中で第1の金属部材と第2の金属部材を接合し、接合体を作製した。   Next, a Cu-Co-Sn solder sheet (0.7 wt% Cu, 0.2 wt% Co and the remaining Sn) having a thickness of 0.1 mm, a width of 10 mm, and a length of 10 mm was added to the first metal member and a thickness of 3 mm, width 10 mm, length 50 mm inserted between the second metal member made of an oxygen-free copper material, after dropping the flux, the first metal member and the second metal member in a nitrogen gas atmosphere at 245 ° C Metal members were joined to produce a joined body.

得られた接合体を引張速度10 mm/分でせん断試験を行なった結果、せん断強度が52 MPaであり、せん断破壊は接合層内で生じた。電気伝導率と逆比例の関係を持つボイド欠陥率は5.0 %であった。   The obtained joined body was subjected to a shear test at a tensile rate of 10 mm / min. As a result, the shear strength was 52 MPa, and shear fracture occurred in the joining layer. The void defect rate which is inversely proportional to the electrical conductivity was 5.0%.

[実施例2]
厚さ3 mm、幅10 mm、長さ50 mmの1050アルミニウム材からなる第1の金属部材および1050アルミニウム材からなる第2の金属部材の表面上に、それぞれ厚さ5μmの無電解Niめっき金属層を形成した。
[Example 2]
Electroless Ni-plated metal with a thickness of 5 μm on the surface of the first metal member made of 1050 aluminum material and the second metal member made of 1050 aluminum material each having a thickness of 3 mm, a width of 10 mm, and a length of 50 mm A layer was formed.

次に、厚さ0.1 mm、幅10 mm、長さ10 mmの、Cu-Co-Sn系ハンダシート(0.7重量%Cu、0.20重量%Coおよび残部のSn)を第1の金属部材と第2の金属部材の間に挿入し、フラックスを滴下した後245℃の窒素ガス雰囲気中で第1の金属部材と第2の金属部材を接合し、接合体を作製した。   Next, a Cu-Co-Sn solder sheet (0.7 wt% Cu, 0.20 wt% Co and the remaining Sn) having a thickness of 0.1 mm, a width of 10 mm, and a length of 10 mm was added to the first metal member and the second metal member. The first metal member and the second metal member were joined in a nitrogen gas atmosphere at 245 ° C. after being inserted between the metal members and dropping the flux, thereby producing a joined body.

得られた接合体を引張速度10 mm/分でせん断試験を行なった結果、せん断強度が 50 MPaであり、せん断破壊は接合層内で生じた。電気伝導率と逆比例の関係を持つボイド欠陥率は5.5 %であった。   As a result of conducting a shear test on the obtained joined body at a tensile rate of 10 mm / min, the shear strength was 50 MPa, and shear fracture occurred in the joining layer. The void defect rate, which is inversely proportional to the electrical conductivity, was 5.5%.

[実施例3]
Cuからなる3μmの金属層を無電解めっき法によって形成し、Cu-Co-Ti-Sn系ハンダシート(0.75重量%Cu、0.2重量%Co、0.1重量%Tiおよび残部のSn)を用いた以外は、実施例2と同様の方法で接合体を作製した。
[Example 3]
Other than using a Cu-Co-Ti-Sn solder sheet (0.75 wt% Cu, 0.2 wt% Co, 0.1 wt% Ti and the remaining Sn) after forming a 3 μm metal layer of Cu by electroless plating Produced a joined body in the same manner as in Example 2.

得られた接合体のせん断強度は55 MPaであり、せん断破壊は接合層内で生じた。電気伝導率と逆比例の関係を持つボイド欠陥率は5.0 %であった。   The obtained bonded body had a shear strength of 55 MPa, and shear fracture occurred in the bonding layer. The void defect rate which is inversely proportional to the electrical conductivity was 5.0%.

[実施例4]
Niからなる3μmの金属層を電気めっき法によって形成し、Cu-Ag-Co-Ti-Sn系ハンダシート(0.5重量%Cu、3.0重量%Ag、0.2重量%Co、0.1重量%Tiおよび残部のSn)を用いた以外は、実施例2と同様の方法で接合体を作製した。
[Example 4]
A 3 μm metal layer made of Ni was formed by electroplating, and a Cu-Ag-Co-Ti-Sn solder sheet (0.5 wt% Cu, 3.0 wt% Ag, 0.2 wt% Co, 0.1 wt% Ti and the balance) A joined body was produced in the same manner as in Example 2 except that Sn) was used.

得られた接合体のせん断強度は52 MPaであり、せん断破壊は接合層内で生じた。電気伝導率と逆比例の関係を持つボイド欠陥率は5.5 %であった。   The obtained bonded body had a shear strength of 52 MPa, and shear fracture occurred in the bonded layer. The void defect rate, which is inversely proportional to the electrical conductivity, was 5.5%.

[実施例5]
Coからなる5μmの金属層を電気めっき法によって形成し、Cu-Ag-In-Co-Ti-Sn系ハンダシート(0.7重量%Cu、3.0重量%Ag、4.0重量%In、0.1重量%Co、0.1重量%Tiおよび残部のSn)を用いた以外は、実施例2と同様の方法で接合体を作製した。
[Example 5]
A 5 μm metal layer made of Co is formed by electroplating, and a Cu-Ag-In-Co-Ti-Sn solder sheet (0.7 wt% Cu, 3.0 wt% Ag, 4.0 wt% In, 0.1 wt% Co, A joined body was produced in the same manner as in Example 2 except that 0.1 wt% Ti and the remaining Sn) were used.

得られた接合体のせん断強度は48 MPaであり、せん断破壊は接合層内で生じた。電気伝導率と逆比例の関係を持つボイド欠陥率は7.0%であった。   The obtained bonded body had a shear strength of 48 MPa, and shear fracture occurred in the bonding layer. The void defect rate, which is inversely proportional to the electrical conductivity, was 7.0%.

[実施例6]
Auからなる1μmの金属層を電気めっき法によって形成し、Cu-Ag-Bi-Co-Ti-Sn系ハンダシート(0.5重量%Cu、3.0重量%Ag、6.0重量%Bi、0.1重量%Co、0.1重量%Tiおよび残部のSn)を用いた以外は、実施例2と同様の方法で接合体を作製した。
[Example 6]
A 1 μm metal layer made of Au is formed by electroplating, and a Cu-Ag-Bi-Co-Ti-Sn solder sheet (0.5 wt% Cu, 3.0 wt% Ag, 6.0 wt% Bi, 0.1 wt% Co, A joined body was produced in the same manner as in Example 2 except that 0.1 wt% Ti and the remaining Sn) were used.

得られた接合体のせん断強度は50 MPaであり、せん断破壊は接合層内で生じた。電気伝導率と逆比例の関係を持つボイド欠陥率は6.0%であった。   The obtained bonded body had a shear strength of 50 MPa, and shear fracture occurred in the bonding layer. The void defect rate which is inversely proportional to the electrical conductivity was 6.0%.

[比較例1]
比較のため、第1の金属部材および第2の金属部材表面上に、本発明の金属層の代わりに溶融Zn-Sn系ハンダの層が形成された接合体の例を示す。
[Comparative Example 1]
For comparison, an example of a joined body in which a layer of molten Zn—Sn solder is formed instead of the metal layer of the present invention on the surfaces of the first metal member and the second metal member is shown.

厚さ3 mm、幅10 mm、長さ50 mmの1050アルミニウム材からなる第1の金属部材およびアルミニウム材からなる第2の金属部材を300℃で溶融したZn-Sn系ハンダの浴槽(9.0重量%Znおよび残部のSn)に30秒間浸漬させ、第1の金属部材および第2の金属部材の表面上に、それぞれ厚さ5μmのZn-Sn系ハンダの層 (9.0重量%Znおよび残部のSn)を形成した。   A Zn-Sn solder bath (9.0 wt.) In which a first metal member made of 1050 aluminum material having a thickness of 3 mm, a width of 10 mm, and a length of 50 mm and a second metal member made of aluminum material are melted at 300 ° C. % Zn and the remaining Sn) for 30 seconds, and a layer of Zn-Sn solder (9.0 wt% Zn and the remaining Sn) having a thickness of 5 μm on the surfaces of the first metal member and the second metal member, respectively. ) Was formed.

次に、厚さ0.1 mm、幅10 mm、長さ 10 mmのCu-Sn系ハンダシート(0.7重量%Cuおよび残部のSn)を第1の金属部材と第2の金属部材の間に挿入し、フラックスを滴下した後245℃の窒素ガス雰囲気中で第1の金属部材と第2の金属部材を接合し、接合体を作製した。   Next, a Cu-Sn solder sheet (0.7 wt% Cu and the remaining Sn) having a thickness of 0.1 mm, a width of 10 mm, and a length of 10 mm is inserted between the first metal member and the second metal member. After dropping the flux, the first metal member and the second metal member were joined in a nitrogen gas atmosphere at 245 ° C. to produce a joined body.

得られた接合体を引張速度10 mm/分でせん断試験を行なった結果、せん断強度が10 MPaであることがわかった。せん断破壊は第1および第2の金属部材とZn-Sn系ハンダの層の界面、およびZn-Sn系ハンダの層とCu-Sn系ハンダの層との界面で生じた。ボイド欠陥率は20 %であった。   The obtained joined body was subjected to a shear test at a tensile rate of 10 mm / min. As a result, it was found that the shear strength was 10 MPa. Shear fracture occurred at the interface between the first and second metal members and the Zn-Sn solder layer, and at the interface between the Zn-Sn solder layer and the Cu-Sn solder layer. The void defect rate was 20%.

[比較例2]
さらなる比較のため、第1の金属元素と第2の金属元素が、固溶体または金属間化合物を形成しない対を含む組合せで選択された場合の接合体の例(比較例2〜4)を示す。
[Comparative Example 2]
For further comparison, examples of joined bodies (Comparative Examples 2 to 4) in the case where the first metal element and the second metal element are selected in combination including a pair that does not form a solid solution or an intermetallic compound are shown.

Cuからなる3μmの金属層を無電解めっき法によって形成し、Ag-Sn系ハンダシート(3.5重量%Agおよび残部のSn)を用いた以外は、実施例2と同様の方法で接合体を作製した。   A bonded body was prepared in the same manner as in Example 2 except that a 3 μm metal layer made of Cu was formed by electroless plating and an Ag-Sn solder sheet (3.5 wt% Ag and the remaining Sn) was used. did.

得られた接合体のせん断強度は35 MPaであり、ボイド欠陥率は15 %であった。   The obtained bonded body had a shear strength of 35 MPa and a void defect rate of 15%.

[比較例3]
Niからなる3μmの金属層を電気めっき法によって形成し、Ag-In-Sn系ハンダシート(3.0重量%Ag、4.0重量%Inおよび残部のSn)を用いた以外は、実施例2と同様の方法で接合体を作製した。
[Comparative Example 3]
A 3 μm metal layer made of Ni was formed by electroplating and the same as in Example 2 except that an Ag—In—Sn solder sheet (3.0 wt% Ag, 4.0 wt% In and the balance Sn) was used. The joined body was produced by the method.

得られた接合体のせん断強度は32 MPaであり、ボイド欠陥率は15 %であった。   The obtained bonded body had a shear strength of 32 MPa and a void defect rate of 15%.

[比較例4]
Coからなる5μmの金属層を電気めっき法によって形成し、Ag-Bi-Sn系ハンダシート(3.0重量%Ag、6.0重量%Biおよび残部のSn)を用いた以外は、実施例2と同様の方法で接合体を作製した。
[Comparative Example 4]
A 5 μm metal layer made of Co was formed by electroplating, and an Ag—Bi—Sn solder sheet (3.0 wt% Ag, 6.0 wt% Bi and the remaining Sn) was used, and the same as in Example 2. The joined body was produced by the method.

得られた接合体のせん断強度は30 MPaであり、ボイド欠陥率は12 %であった。   The obtained bonded body had a shear strength of 30 MPa and a void defect rate of 12%.

[結果の考察]
実施例2と比較例1の比較から、第1の金属部材および第2の金属部材の表面上に第1の金属元素で構成された被膜を形成することによって、接合強度が顕著に向上することが明らかとなった。
[Consideration of results]
From the comparison between Example 2 and Comparative Example 1, the bonding strength is remarkably improved by forming a film composed of the first metal element on the surfaces of the first metal member and the second metal member. Became clear.

実施例2〜6と比較例2〜4の比較から、第1の金属元素と全ての第2の金属元素とが固溶体または金属間化合物を形成し得る組合せで選択された場合、第1の金属元素と第2の金属元素が固溶体または金属間化合物を形成しない対を含む組合せで選択された場合と比較して、接合強度、およびボイド欠陥率から見積もられる電気伝導率が顕著に向上することが明らかとなった。   From the comparison between Examples 2 to 6 and Comparative Examples 2 to 4, when the first metal element and all the second metal elements are selected in a combination capable of forming a solid solution or an intermetallic compound, the first metal Compared to the case where the element and the second metal element are selected as a combination including a pair that does not form a solid solution or an intermetallic compound, the electrical strength estimated from the bonding strength and the void defect rate may be significantly improved. It became clear.

11、12:接合体、20:第1の金属部材、30:第2の金属部材、40:接続部、401、403:金属層、402:接合層、51:電池パック、52:素電池、53:電池カバー、54:電池ケース、55:バスバー、551:接続用ピン、552:平面部、553:湾曲部、554:開口部、56:正極、57:負極、56a:正極とバスバーの接合部、57a:負極とバスバーの接合部、58:制御基板、581:孔、59:ハンダ接合部 11, 12: joined body, 20: first metal member, 30: second metal member, 40: connecting portion, 401, 403: metal layer, 402: joining layer, 51: battery pack, 52: unit cell, 53: Battery cover, 54: Battery case, 55: Bus bar, 551: Connection pin, 552: Plane part, 553: Curved part, 554: Opening part, 56: Positive electrode, 57: Negative electrode, 56a: Joining of positive electrode and bus bar Part, 57a: Joint between negative electrode and bus bar, 58: Control board, 581: Hole, 59: Solder joint

Claims (15)

アルミニウム材からなる第1の金属部材と、アルミニウム材または異種金属材からなる第2の金属部材と、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを接続する接続部とを含み、前記接続部は、前記第1の金属部材の表面上に形成され、Cu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群より選択される少なくとも1種の第1の金属元素からなる金属層と、前記金属層上に形成され、前記少なくとも1種の第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る少なくとも1種の第2の金属元素を含有するSn系ハンダからなる接合層とを含み、前記第2の金属元素は、Cu、Ag、In、Bi、CoおよびTiからなる群より選択されることを特徴とする接合体。   Including a first metal member made of an aluminum material, a second metal member made of an aluminum material or a dissimilar metal material, and a connecting portion for connecting the first metal member and the second metal member, The connecting portion is formed on the surface of the first metal member and is made of at least one first metal element selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd, and Sn. A junction comprising a metal layer and an Sn-based solder which is formed on the metal layer and contains at least one second metal element capable of forming a solid solution or an intermetallic compound with the at least one first metal element. And a second metal element selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Bi, Co, and Ti. 前記Sn系ハンダが、前記第2の金属元素としてCuおよびCoを含むことを特徴とする請求項1に記載の接合体。   The joined body according to claim 1, wherein the Sn-based solder includes Cu and Co as the second metal element. 前記Sn系ハンダが、前記第2の金属元素としてTiをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の接合体。   The joined body according to claim 2, wherein the Sn-based solder further contains Ti as the second metal element. 前記Sn系ハンダが、前記第2の金属元素としてAgをさらに含み、前記第1の金属元素がZn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群より選択されることを特徴とする請求項3に記載の接合体。   The Sn-based solder further includes Ag as the second metal element, and the first metal element is selected from the group consisting of Zn, Ge, Au, Pd, and Sn. The joined body described. 前記Sn系ハンダが、前記第2の金属元素としてInをさらに含み、前記第1の金属元素がAu、PdおよびSnからなる群より選択されることを特徴とする請求項4に記載の接合体。   5. The joined body according to claim 4, wherein the Sn-based solder further includes In as the second metal element, and the first metal element is selected from the group consisting of Au, Pd, and Sn. . 前記Sn系ハンダが、前記第2の金属元素としてBiをさらに含み、前記第1の金属元素がPdおよびSnからなる群より選択されることを特徴とする請求項4に記載の接合体。   The joined body according to claim 4, wherein the Sn-based solder further includes Bi as the second metal element, and the first metal element is selected from the group consisting of Pd and Sn. 前記金属層が、2層以上の積層構造を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の接合体。   The joined body according to claim 1, wherein the metal layer has a laminated structure of two or more layers. 前記第2の金属部材がアルミニウム材からなり、前記第2の金属部材の表面に前記金属層を形成したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の接合体。   The joined body according to any one of claims 1 to 7, wherein the second metal member is made of an aluminum material, and the metal layer is formed on a surface of the second metal member. 前記金属層を形成した第1の金属部材に熱処理を施したことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の接合体。   The joined body according to any one of claims 1 to 8, wherein a heat treatment is performed on the first metal member on which the metal layer is formed. 前記金属層を形成した第2の金属部材に熱処理を施したことを特徴とする請求項8または9に記載の接合体。   The joined body according to claim 8 or 9, wherein a heat treatment is performed on the second metal member on which the metal layer is formed. 前記金属層が0.1μm以上、100μm以下の厚さを持ち、前記金属層は1つの層で構成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の接合体。   11. The joined body according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness of 0.1 μm or more and 100 μm or less, and the metal layer is formed of a single layer. 前記金属層が0.1μm以上、500μm以下の厚さを持ち、前記金属層は複数の層で構成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の接合体。   The joined body according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness of 0.1 μm or more and 500 μm or less, and the metal layer includes a plurality of layers. 前記金属層が無電解めっき、電気めっき、物理的蒸着または化学的蒸着により形成されることを特微とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の接合体。   The joined body according to any one of claims 1 to 12, wherein the metal layer is formed by electroless plating, electroplating, physical vapor deposition, or chemical vapor deposition. アルミニウム材からなる第1の金属部材の表面にCu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群から選ばれた少なくとも1種の第1の金属元素からなる金属層を形成する工程と、
前記金属層が形成された第1の金属部材と、アルミニウム材または異種材を含む第2の金属部材とを、接合層を介して接合する工程と
を含み、前記接合層は、前記金属層上に形成され、前記少なくとも1種の第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る少なくとも1種の第2の金属元素を含有するSn系ハンダからなり、前記第2の金属元素は、Cu、Ag、In、Bi、CoおよびTiからなる群より選択されることを特徴とすることを特徴とする接合方法。
A metal layer made of at least one first metal element selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd and Sn is formed on the surface of the first metal member made of an aluminum material. Process,
Joining the first metal member on which the metal layer is formed and the second metal member containing an aluminum material or a dissimilar material via a joining layer, and the joining layer is formed on the metal layer. Formed of Sn solder containing at least one second metal element that can form a solid solution or an intermetallic compound with the at least one first metal element, and the second metal element comprises: A bonding method characterized by being selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Bi, Co, and Ti.
複数の素電池と、前記複数の素電池を連結するアルミニウム材からなるバスバーと、制御基板とを含み、前記バスバーと前記制御基板が接続部を介して接続されている電池パックであって、前記接続部は、前記バスバーの表面上に形成され、Cu、Ni、Co、Zn、Ge、Au、PdおよびSnからなる群より選択される少なくとも1種の第1の金属元素からなる金属層と、前記金属層上に形成され、前記少なくとも1種の第1の金属元素と固溶体または金属間化合物を形成し得る少なくとも1種の第2の金属元素を含有するSn系ハンダからなる接合層とを含み、前記第2の金属元素は、Cu、Ag、In、Bi、CoおよびTiからなる群より選択されることを特徴とすることを特徴とする電池パック。   A battery pack comprising a plurality of unit cells, a bus bar made of an aluminum material for connecting the plurality of unit cells, and a control board, wherein the bus bar and the control board are connected via a connecting portion, The connecting portion is formed on the surface of the bus bar, and a metal layer made of at least one first metal element selected from the group consisting of Cu, Ni, Co, Zn, Ge, Au, Pd and Sn, A bonding layer made of Sn-based solder containing at least one second metal element formed on the metal layer and capable of forming a solid solution or intermetallic compound with the at least one first metal element. The battery pack is characterized in that the second metal element is selected from the group consisting of Cu, Ag, In, Bi, Co, and Ti.
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