JP2014213366A - Tool hone for metal ultrasonic bonding, and metal bonding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属の超音波接合用工具ホーン、及び金属接合装置に係り、より詳しくは超音波接合領域近傍での金属材料の破断を防止した金属の超音波接合用工具ホーン、及び金属接合装置に関する。 The present invention relates to a metal ultrasonic horn tool horn and a metal bonding apparatus, and more particularly, a metal ultrasonic horn tool horn and a metal bonding apparatus that prevent breakage of a metal material in the vicinity of an ultrasonic bonding area. About.
従来の金属接合装置20の工具ホーン21は、図10に示したように、工具ホーン21の先端下部にある押圧部21aの表面にローレット加工やアヤメ加工を行い、所定高さの多数の同一形状の突起21bを格子状に形成している。また、従来の金属接合装置のアンビル22の金属材料23に接する表面にも滑り止めのため、所定高さの多数の同一形状の突起22bを格子状に配置していた。
As shown in FIG. 10, the tool horn 21 of the conventional metal joining device 20 performs knurling and iris processing on the surface of the
従来の金属接合装置20は、この工具ホーン21の押圧部21aに配置した多数の突起21bの尖端を工具ホーン21の当接部21cとして、アンビル22上に載置した金属箔や金属シート、線材などの金属材料23の表面に工具ホーン21の当接部21cを押し当てた状態で、振動制御手段24を駆動して、振動子25を超音波振動させ、振動子25を組み込んだ固定ホーン26と、固定ホーン26に一体に結合した工具ホーン21を、金属材料23の表面に沿って、数μmの振幅で、且つ、15kHz以上の振動周波数で超音波振動させていた。工具ホーン21の多数の突起21bは金属材料23の表面をこすり、金属表面の分子を破壊して金属材料23を互いに固相接合させていた。
The conventional metal joining apparatus 20 uses a metal foil, a metal sheet, or a wire rod placed on the
図11に工具ホーン21の押圧部21aの断面図を示す。押圧部21aには、所定の角度(θ)のローレット加工工具(カッター)でローレット溝を彫る。そのため、突起21bの外側斜面部21dも内側斜面部21fも、押圧部21aの表面の垂線に対して、1/2θ傾いている。例えば、ローレット溝の角度(θ)を90度としたときは、押圧部21aの外側斜面部21dと内側斜面部21fの垂線に対する傾きは45度となる。なお突起の尖端は、尖っていると摩耗したり、欠けたりするので、予め削って小さい平面部21eを設けていた。
FIG. 11 shows a cross-sectional view of the
図12に工具ホーン21の押圧部21aの表面を斜視図で示した。図12のように、突起21bは、それぞれ同一形状をしている。ローレット溝の角度は同一であるため、格子状に配置された多数の突起21bの各斜面は、押圧部21aの表面の垂線に対して同じ角度で傾いている。金属材料23を押圧する複数の突起21bの形状を同一形状にしておくことにより、突起が当接する当接部全体で均一な接合状態を得ることが期待できる(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 12 is a perspective view showing the surface of the
しかし、図10から図12で説明した従来の工具ホーンの押圧部21aにローレット加工やアヤメ加工を行い、所定高さで同一断面形状の複数の突起21bを格子状に形成して、超音波振動を与えて金属接合したときは、金属接合領域の外側付近、つまり工具ホーンの押圧部21aの最も外側部分の突起21b付近で金属シートや線材等の金属材料が折れ曲がったり、破れたり、破断したりすることがあった。
However, knurling or iris processing is performed on the
図13(a)(b)(c)に、従来の工具ホーンで金属材料を接合する接合工程の一例を示した。図13(a)は、工具ホーン21の押圧部21aとアンビル22の間に、薄い金属シート23aを厚い金属シート23bに重ねた金属材料23を挟んだ状態を示す。アンビル22の表面にも、滑り止め用の突起22bが設けられている。この状態で工具ホーン21とアンビル22の間に圧力を図中の白抜き矢印Pのように与え、図13(b)に示したように、工具ホーンの押圧部21aを金属材料23の表面と平行(表面に沿った方向)、つまり水平方向に超音波振動を加えると、金属材料23は互いに固相接合して接合する。
FIGS. 13A, 13B and 13C show an example of a joining process for joining metal materials with a conventional tool horn. FIG. 13A shows a state in which a
このとき、工具ホーンの複数の突起21bで押えられている金属材料23は、複数の突起21bが格子状に並んでいる当接部21c内では、一つの平面として押さえられているが、当接部21cより外側は、接合していない金属シートが自重で重なっているだけである。そのため、工具ホーンの押圧部21aの最も外側にある突起21bが金属材料に食い込み、押圧部21aの最も外側にある突起21bより外側でV字状に折れ曲がる。金属材料23が超音波振動で揺れると、折れ曲がった部分で、薄い金属シート23aは破れ、金属材料23は破断する。一定時間、圧力と超音波振動を加えた後、図13(c)のように、金属材料23から工具ホーン21とアンビル22を離して、金属材料23を取り出すと、金属材料23のうち、薄い金属シート23aが接合領域近傍で折れ曲がり、接合していない部分が浮き上がっている。接合時に金属材料23が破断していなくても、接合後の取り扱いで外力が加わって折れ曲がっている部分で破れたり、切れたりして、破断することもある。
At this time, the
本発明は、薄型化が進んだ太陽電池や自動車用のリチゥム電池の電極用金属シートや細い線材などの金属材料を超音波で接合するときに、接合領域近傍で金属材料が破断しないようにした金属の超音波接合用工具ホーン、及び金属接合装置を提供することを目的とする。 The present invention prevents the metal material from being broken in the vicinity of the joining region when metal materials such as metal sheets for electrodes of thin solar cells and lithium batteries for automobiles and thin wires are joined by ultrasonic waves. An object is to provide a tool horn for metal ultrasonic bonding and a metal bonding apparatus.
上記した目的を達成するために、本発明に係る金属の超音波接合用工具ホーンは、曲面状の外側斜面を有する第一突起を工具ホーンの押圧部の外側部分に配置し、当該押圧部の第一突起より内側部分に、平面状の外側斜面を有する第二突起を複数配置している。
このことにより、複数の突起を設けた押圧部を、重ねた複数の金属材料の表面に押圧した状態で、前記押圧部を前記金属材料の表面に沿った方向に超音波振動させることで、接合領域近傍で金属材料が破断しないよう、前記複数の金属材料を互いに安定的に固相接合により接合している。
In order to achieve the above-described object, a metal ultrasonic welding tool horn according to the present invention has a first protrusion having a curved outer slope on an outer portion of a pressing portion of the tool horn, and A plurality of second protrusions having a flat outer slope are arranged on the inner side of the first protrusion.
By this, in a state where the pressing portion provided with the plurality of protrusions is pressed against the surface of the plurality of stacked metal materials, the pressing portion is ultrasonically vibrated in the direction along the surface of the metal material, thereby joining The plurality of metal materials are stably bonded to each other by solid phase bonding so that the metal materials do not break in the vicinity of the region.
また、本発明の金属の超音波接合用工具ホーンでは、曲面状の外側斜面を有する複数の第一突起を工具ホーンの押圧部の外側部分の周囲に配置し、当該押圧部の第一突起の内側部分に、平面状の外側斜面を有する第二突起を複数配置している。
また、本発明の金属の超音波接合用工具ホーンでは、曲面状の外側斜面を有する第一突起の尖端と、平面状の外側斜面を有する第二突起の尖端に平面部を形成している。
Further, in the metal ultrasonic bonding tool horn of the present invention, a plurality of first projections having a curved outer slope are arranged around the outer portion of the pressing portion of the tool horn, and the first projection of the pressing portion is arranged. A plurality of second protrusions having a flat outer slope are arranged on the inner portion.
In the metal ultrasonic bonding tool horn of the present invention, the flat portion is formed at the tip of the first protrusion having a curved outer slope and the tip of the second protrusion having a flat outer slope.
また、本発明の金属の超音波接合用工具ホーンでは、第一突起の曲面状の外側斜面の一部をテーパー面としている。
また、本発明の金属接合装置では、上記いずれかに記載した金属の超音波接合用工具ホーンを用いて金属材料を接合している。
In the metal ultrasonic bonding tool horn of the present invention, a part of the curved outer slope of the first protrusion is a tapered surface.
Moreover, in the metal joining apparatus of this invention, the metal material is joined using the metal ultrasonic joining tool horn described in any of the above.
本発明の工具ホーンを用いて金属材料に対して、一定時間、圧力と超音波振動を加えることにより、金属材料を互いに安定的に固相接合により接合することができる。特に、接合領域近傍で金属材料が折れ曲がったりせず、接合領域近傍で金属材料が破断しないという効果がある。 By applying pressure and ultrasonic vibration to a metal material for a certain period of time using the tool horn of the present invention, the metal materials can be stably bonded to each other by solid phase bonding. In particular, there is an effect that the metal material is not bent in the vicinity of the joining region, and the metal material is not broken in the vicinity of the joining region.
(第一の実施形態)
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図1(a)は、本発明の第一の実施形態に係る金属の超音波接合用工具ホーン(以下、工具ホーンという)1の側面図である。工具ホーン1は図示しない超音波振動手段により、図1の紙面の水平方向に振動する。工具ホーン1は、太い円柱部分と細い円柱部分を曲面でつないだ円柱状をして、細い円柱部分の先端周面に直方体の押圧部1aを径方向に盛り上げた形に形成している。図1(b)に本発明の第一の実施形態に係る金属の超音波接合用工具ホーンの底面図を示したように、押圧部1aの表面には、ローレット加工による突起を格子状に設けている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a side view of a metal ultrasonic bonding tool horn (hereinafter referred to as a tool horn) 1 according to a first embodiment of the present invention. The tool horn 1 vibrates in the horizontal direction of the paper surface of FIG. 1 by ultrasonic vibration means (not shown). The tool horn 1 is formed in a cylindrical shape in which a thick cylindrical portion and a thin cylindrical portion are connected by a curved surface, and a rectangular parallelepiped pressing portion 1a is formed on the tip peripheral surface of the thin cylindrical portion. As shown in the bottom view of the metal ultrasonic welding tool horn according to the first embodiment of the present invention in FIG. 1B, the surface of the pressing portion 1a is provided with protrusions by knurling in a grid pattern. ing.
本発明は、全体として略四角錐台をなし、曲面状の外側斜面を有する第一突起を工具ホーンの押圧部の外側部分に配置し、当該押圧部の第一突起より内側部分に、全体として略四角錐台をなし、平面状の外側斜面を有する第二突起を複数配置したことを特徴としており、図2に、本発明の第一の実施形態に係る金属の超音波接合用工具ホーンの押圧部の表面を下から見た斜視図を示した。図2の通り、押圧部1aの四角形の底面の外側部分に曲面状の外側斜面部2dを有する複数の第一突起2を枠状に並べ、その枠状に並べた複数の第一突起2より内側部分に平面状の外側斜面部3dを有する第二突起3を複数配置している。
The present invention has a substantially quadrangular pyramid as a whole, and a first protrusion having a curved outer slope is disposed on the outer portion of the pressing portion of the tool horn, and on the inner portion of the pressing portion of the pressing portion as a whole. A plurality of second protrusions having a substantially quadrangular frustum and having a flat outer slope are arranged. FIG. 2 shows a tool horn for metal ultrasonic bonding according to the first embodiment of the present invention. The perspective view which looked at the surface of the press part from the bottom was shown. As shown in FIG. 2, a plurality of first protrusions 2 having curved
発明理解のため、図3と図4に本発明の第一の実施形態に係る金属の超音波接合用工具ホーンの押圧部1aの断面図を示した。図3と図4では、押圧部1aの底面外側部分にある第一突起領域に曲面状の外側斜面部2dを有する第一突起2を形成し、第一突起領域の内側にある第二突起領域に平面状の外側斜面部3dを有する第二突起3を複数配置したことを示した。また、第一突起2及び第二突起3のそれぞれの内側斜面部2f、3fも平面状をなしている。そして、第一突起2及び第二突起3の尖端には、水平方向に平らな平面部2e、3eが形成されており、主に各平面部2e、3eが接合対象の金属との当接部となる。なお、略四角錐台をなす第一突起2及び第二突起3の各斜面は、押圧部1a上の振動方向又は振動方向と直交する方向で、各突起2、3において押圧部1aの中心より外側の斜面を外側斜面部2d、3d、内側の斜面を内側斜面部2f、3fとする。そして、図2に示されるように、第一突起2の中で、押圧部1aの四隅に位置する第一突起2は、2面の外側斜面部2dのそれぞれが曲面状をなしており、それ以外の第一突起2は押圧部1aの四辺に面している1つの外側斜面部2dが曲面状をなしている。
For understanding of the invention, FIG. 3 and FIG. 4 show sectional views of the pressing portion 1a of the metal ultrasonic horn tool horn according to the first embodiment of the present invention. 3 and 4, the first protrusion 2 having the curved
図3では、第一突起の外側斜面部2dの水平方向の寸法をaで示し、第一突起の平面部2eの水平方向の寸法をbで示し、第二突起の平面部3eの水平方向の寸法をeで示し、複数の第二突起3の間にある外側斜面部3dと内側斜面部3fの水平方向の寸法の和であるローレット溝の水平方向の寸法をcで示した。これらa、b、c、eの各値は、接合条件によって望ましい値が定まる値であり、接合する金属材料の材質、厚さ、形状により最適な値が求まる。なお本発明において、第一突起2の外側斜面部2dは必須の斜面であり、寸法aは、ゼロを越えた値でなければならないが、第一突起2の平面部2eは、水平に近づいてきた曲面状の外側斜面部2dに続く部分であり、水平に近い斜面であってもよい。つまり第一突起2の平面部2eとしての寸法bはゼロであってもよい値である。
In FIG. 3, the horizontal dimension of the
第一突起2と第二突起3は、それぞれ図4に示した通り、外側斜面部2d、3dと、平面部2e、3eと、内側斜面部2f、3fを持っている。なお、図3と図4では、第一突起2が曲面状の外側斜面部2dを持っていることを強調するために、図2と図5に比べて寸法aを大きくしたときの形を図示した。
As shown in FIG. 4, each of the first protrusion 2 and the second protrusion 3 has
図5(a)(b)に第一の実施形態に係る工具ホーンの押圧部1aを下から見た斜視図を示す。図5(a)では、第一突起2を実線で示し、第二突起3を点線で示して第一突起2がどのように配置されているかを明示した。また、図5(b)では、第一突起2を点線で示し、第二突起3を実線で示して第二突起3がどのように配置されているかを明示した。図5(a)と図5(b)より明らかなように、第一突起2は押圧部1aの外側部分に配置され、第二突起3は押圧部1aの第一突起より内側部分に配置されている。 The perspective view which looked at the press part 1a of the tool horn which concerns on FIG. 5 (a) (b) from 1st embodiment from the bottom is shown. In FIG. 5A, the first protrusion 2 is indicated by a solid line and the second protrusion 3 is indicated by a dotted line to clearly show how the first protrusions 2 are arranged. Further, in FIG. 5B, the first protrusion 2 is indicated by a dotted line and the second protrusion 3 is indicated by a solid line to clearly show how the second protrusion 3 is arranged. As is apparent from FIGS. 5A and 5B, the first protrusion 2 is disposed on the outer portion of the pressing portion 1a, and the second protrusion 3 is disposed on the inner portion of the pressing portion 1a. ing.
図6(a)(b)(c)に、工具ホーンの押圧部1aに第一突起2と第二突起3を形成する加工工程の一例を示した。図6(a)では、押圧部1aの加工対象面(底面)を上にした状態を示している。押圧部1aは工具ホーン1の先端周面の一部を径方向に直方体状に盛り上げた部分で、加工前の断面は四角形をしている。この断面四角形の両端の角を図6(b)のように、断面が半径Rまたは放物線等の曲線となるように削除する。 FIGS. 6A, 6B, and 6C show an example of a processing step for forming the first protrusion 2 and the second protrusion 3 on the pressing portion 1a of the tool horn. FIG. 6A shows a state where the processing target surface (bottom surface) of the pressing portion 1a is turned up. The pressing portion 1a is a portion where a part of the peripheral surface of the tip of the tool horn 1 is raised in a cuboid shape in the radial direction, and the cross section before processing is a quadrangle. As shown in FIG. 6B, the corners at both ends of the cross-sectional square are deleted so that the cross-section becomes a curve such as a radius R or a parabola.
図6(b)の断面形状をどのように加工するかによって第一突起2の尖端の平面部2e、第二突起3の尖端の平面部3eの高さが決まる。例えば、半径Rまたは放物線等の曲線が小さければ、第一突起2の平面部2eの高さと第二突起3の平面部3eの高さは同じになるが、半径Rまたは放物線等の曲線を大きくすれば第一突起2の平面部2eの高さは第二突起3の平面部3eの高さと同じではなくなる。半径Rの大きさ、あるいは放物線等の曲線をどのように設定するかは、必要とする接合条件によって最適なものを設定すればよい。 The height of the flat portion 2e at the tip of the first protrusion 2 and the flat portion 3e at the tip of the second protrusion 3 are determined depending on how the cross-sectional shape of FIG. For example, if the radius R or the curve such as a parabola is small, the height of the flat portion 2e of the first protrusion 2 and the height of the flat portion 3e of the second protrusion 3 are the same, but the radius R or the curve such as a parabola is increased. Then, the height of the flat portion 2 e of the first protrusion 2 is not the same as the height of the flat portion 3 e of the second protrusion 3. What is necessary is just to set the optimal thing according to the joining conditions required for the magnitude | size of the radius R or how to set curves, such as a parabola.
そして、図6(c)のような断面形状をしたローレット加工工具(カッター)10でローレット溝11を彫る。ローレット溝を角度一定で深く彫れば、平面部2e、3eの水平寸法は短くなり、浅く彫れば長くなる。このことにより、工具ホーン1の押圧部1aの四辺付近に曲面状の外側斜面部を有する第一突起2を、各第一突起2の間に複数の第二突起3を格子状に形成している。図6(d)では、加工後の工具ホーンの押圧部1aの断面図を示した。第一突起2と第二突起3の詳細な形状については、既に図2から図5を用いて説明した通りである。なお、図6(b)の工程と図6(c)の工程は、順番を入れ替えてもよい。ローレット溝11を彫る前に押圧部1aの角を曲面にしても、ローレット溝11を彫った後に押圧部1aの角を曲面にしても結果は同じだからである。 Then, the knurled groove 11 is carved with a knurling tool (cutter) 10 having a cross-sectional shape as shown in FIG. If the knurled grooves are deeply carved at a constant angle, the horizontal dimensions of the flat portions 2e and 3e are shortened, and if they are carved shallowly, they are long. As a result, the first protrusion 2 having a curved outer sloped portion near the four sides of the pressing portion 1a of the tool horn 1 is formed, and a plurality of second protrusions 3 are formed in a lattice shape between the first protrusions 2. Yes. In FIG.6 (d), sectional drawing of the press part 1a of the tool horn after a process was shown. The detailed shapes of the first protrusion 2 and the second protrusion 3 are as already described with reference to FIGS. Note that the order of the step in FIG. 6B and the step in FIG. 6C may be interchanged. This is because the corners of the pressing portion 1a are curved before the knurling grooves 11 are carved, and the corners of the pressing portions 1a are curved after the knurling grooves 11 are carved.
図7(a)(b)(c)では、金属材料を接合する接合工程の一例を示した。図7(a)では、本発明の第一の実施形態に係る工具ホーン1とアンビル22との間に薄い金属シート23aを厚い金属シート23bに重ねた金属材料23を挟んだ状態を示した。図7(b)は、工具ホーンの押圧部1aの第一突起2と第二突起3の尖端の当接部を金属材料23に押し付けた状態で金属材料23の表面に沿って超音波振動させ、金属シート23a、23bを互いに接合している状態を示している。アンビル22の表面にも多数の突起22bを設けているため、押圧部1aの第一突起2と第二突起3の尖端は、金属材料23に食い込んでいき、金属シート23a、23bは互いに固相接合により接合される。しかし、接合領域の近傍、つまり第一突起2と第二突起3の尖端が金属材料23に当接する当接部の近傍は、第一突起2の曲面状の外側斜面部2dでも金属材料23の表面を押さえつける。そのため、第一突起の尖端の平面部2eは、金属材料23の表面に鋭利に食い込まず、金属材料23をV字型に折り曲げない。第一突起2の外側斜面部2dと平面部2eは金属材料23の表面を押さえつけ、金属接合していない接合領域近傍の金属シート23a、23bは互いに圧迫された状態で密着する。
7A, 7B, and 7C show an example of a joining process for joining metal materials. FIG. 7A shows a state in which a
図7(c)は、金属シート23a、23bを接合した後、金属材料23から工具ホーンの押圧部1aとアンビル22を離した状態を示している。第一突起2と第二突起3の尖端が金属材料23に当接する当接部の近傍、すなわち接合領域近傍では、第一突起2の曲面状の外側斜面部2dで金属材料23の表面を押さえつけられるため、金属シート23a、23b同士は互いに離れることなく、押し付けられ密着している。接合領域近傍で、金属材料23が浮き上がらず、破れず、金属材料23は破断しない。
FIG. 7C shows a state in which the pressing portion 1 a of the tool horn and the
繰り返しになるが、本発明では、工具ホーンの押圧部の外側に曲面を持つ外側斜面部2dを有する第一突起2を設け、第一突起2の内側に第二突起3を配置している。第一突起2の外側斜面部2dについては、曲面状として、第一突起2が金属材料23に当接している平面部2eから接合領域の外側に向かって、外側斜面部2dの表面が徐々に離れていくようにしたことで、第一突起2の尖端が金属材料に食い込まず、接合領域の周囲では、金属材料23が、第一突起2の外側斜面部2dの曲面に沿って変形する。そして、断面V字状に折れ曲がらず、金属接合時の折り曲げと超音波振動に伴う金属材料の破れ、破断が防止される。
Again, in the present invention, the first projection 2 having the
なお、第一の実施形態の変形例として、図8に他の工具ホーンの断面図を示したように、第一突起の平面部2eの水平方向の長さ(L1)を上記で説明した形よりもっと長くしてもよい。当該平面部2eは、金属材料23に接合強度を付与する作用と同時に、金属材料23の破断防止のために接合領域近傍を圧迫して互いに密着させる作用をする。平面部2eの水平方向の長さ(L1)を長くすることで、接合領域近傍のより広い領域を押さえつけることができる。また逆に、平面部2eを全くなくして、第一突起2の外側斜面部2dと内側斜面部2fが直接隣り合うようにしてもよい。接合条件としての金属シートの厚さや線材の太さによっては、その方が好ましい場合もあるからである。
As a modification of the first embodiment, the horizontal length (L 1 ) of the flat portion 2e of the first protrusion has been described above, as shown in the sectional view of another tool horn in FIG. It may be longer than the shape. The planar portion 2e has an effect of imparting bonding strength to the
(第二の実施形態)
本発明は上記第一の実施形態に限定されるものではない。第二の実施形態としては、図9に示したように、第一突起2の外側斜面部2dを、単純な半径R1の円弧あるいは、放物線等の断面形状とする代わりに、第一突起2の平面部2eから外側に向けて、小さい傾斜角(θ2)のテーパー面2gを滑らかにつなぎ、このテーパー面2gを半径R2の曲面あるいは放物線状の曲面とつないでいる。複数の第二突起3が金属材料23に深く沈み込むような接合条件においては、第一突起2の外側斜面部2dにテーパー面2gを追加することにより第一突起2の外側斜面部2dの表面を金属材料23の表面から遠ざけて、第二突起3を金属材料23により深く沈み込ませ、金属材料23の表面に沿って超音波振動することにより、金属材料23をより強く接合することができる。
(Second embodiment)
The present invention is not limited to the first embodiment. As a second embodiment, as shown in FIG. 9, instead of making the
本発明は、曲面状の外側斜面を有する第一突起を工具ホーンの押圧部の外側に配置し、前記第一突起より内側に、平面状の外側斜面を有する第二突起を複数配置したことを特徴としており、上記に説明した第一、第二の実施形態を基本とした他の変形例を採用することができる。たとえば上記では、工具ホーンの押圧部を工具ホーンの先端周面で径方向に直方体に盛り上がった形の場合を説明したが、工具ホーンの押圧部を工具ホーンの先端で円柱状等他の形に盛り上げた形とした場合に適用してもよいし、第一突起の内側に設ける第二突起を、第二突起と第二突起の形状と違う第三突起を組み合わせたものとしてもよい。 In the present invention, the first projection having a curved outer slope is arranged outside the pressing portion of the tool horn, and a plurality of second projections having a planar outer slope are arranged inside the first projection. It is a feature, and other modifications based on the first and second embodiments described above can be adopted. For example, in the above description, the case where the pressing portion of the tool horn is raised in a cuboid in the radial direction on the tip peripheral surface of the tool horn has been described. It may be applied when the shape is raised, or the second protrusion provided inside the first protrusion may be a combination of the second protrusion and a third protrusion different from the shape of the second protrusion.
本発明により金属接合した金属シートは、接合領域近傍が工具ホーンの押圧部の曲面状の外側斜面により圧迫され、互いに密着している、そのため、接合領域近傍で金属材料が折れ曲がっておらず、破断もしていない。接合領域近傍で金属材料が折れ曲がっていないため、接合後の取り扱いで外力がかかっても接合領域近傍で金属材料が破断することがない。 In the metal sheet metal-bonded according to the present invention, the vicinity of the bonding area is pressed by the curved outer slope of the pressing portion of the tool horn and is in close contact with each other. Therefore, the metal material is not bent in the vicinity of the bonding area, and is broken. I have not done it. Since the metallic material is not bent in the vicinity of the joining region, the metallic material does not break near the joining region even if an external force is applied during handling after joining.
また、上記実施形態では、四角形の押圧部1aの外側部分である各辺周縁に第一突起2を複数配設しているが、金属材料が最も折れ曲がり等しやすいのは、押圧部の振動方向両端部分の近傍であることから、第一突起は少なくとも押圧部の振動方向に対して両端部分又は一端部分に設けてあればよい。例えば、上記実施形態の押圧部1aの振動方向に平行な2辺に対応して設けられた各第一突起2を第2突起に置き換えて、振動方向両端部分に位置する2辺に対応して設けられた第一突起2のみとしてもよい。または、押圧部が幅狭で振動方向に沿って一列のみに突起を配設可能な工具ホーンの場合は、当該押圧部の一端または両端のみに第一突起を配設し、当該第一突起より内側部分に第二突起を配設した構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the 1st processus | protrusion 2 is arrange | positioned in multiple numbers by the edge of each edge which is an outer part of the square press part 1a, it is the vibration direction of a press part that a metal material tends to bend most easily. Since it is the vicinity of both ends, the 1st protrusion should just be provided in the both ends or one end with respect to the vibration direction of a press part at least. For example, each first protrusion 2 provided corresponding to two sides parallel to the vibration direction of the pressing portion 1a of the above embodiment is replaced with a second protrusion, and corresponding to two sides located at both ends in the vibration direction. Only the first protrusion 2 provided may be provided. Alternatively, in the case of a tool horn in which the pressing portion is narrow and the protrusions can be disposed only in one line along the vibration direction, the first protrusion is disposed only at one or both ends of the pressing portion, It is good also as a structure which has arrange | positioned the 2nd protrusion in the inner part.
本発明は、金属の超音波接合用工具ホーン、金属接合装置に係り、より詳しくは超音波接合領域近傍での金属材料の破断を防止した金属の超音波接合用工具ホーン、金属接合装置に適用することができる。特に、薄型化が進んだ太陽電池や自動車用のリチゥム電池の電極用金属シートや細い線材等の金属材料を超音波で接合するときに、接合領域近傍で金属材料が破断しないようにした金属の超音波接合用工具ホーン、金属接合装置に適用することができる。 The present invention relates to a tool horn for metal ultrasonic bonding and a metal bonding apparatus, and more particularly, to a tool horn for metal ultrasonic bonding and a metal bonding apparatus in which breakage of the metal material in the vicinity of the ultrasonic bonding region is prevented. can do. In particular, when metal materials such as metal sheets for electrodes of thin solar cells and automobile lithium batteries, and thin wire rods, etc., which are thinned, are joined ultrasonically, the metal material that prevents the metal material from breaking near the joining area. It can be applied to a tool horn for ultrasonic bonding and a metal bonding apparatus.
1 工具ホーン
1a 押圧部
2 第一突起
2d 外側斜面部
2e 平面部
2f 内側斜面部
3 第二突起
3d 外側斜面部
3e 平面部
3f 内側斜面部
10 カッター
21 工具ホーン
21a 押圧部
21b 突起
21c 当接部
21d 外側斜面部
21e 平面部
21f 内側斜面部
22 アンビル
23 金属材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tool horn 1a Press part 2
Claims (5)
曲面状の外側斜面を有する第一突起を前記押圧部の外側部分に配置し、
前記押圧部の第一突起より内側部分に、平面状の外側斜面を有する第二突起を複数配置したことを特徴とする金属の超音波接合用工具ホーン。 In a state in which the pressing portions provided with the plurality of protrusions are pressed against the surfaces of the plurality of stacked metal materials, the pressing portions are ultrasonically vibrated in a direction along the surface of the metal materials to bring the plurality of metal materials together. A tool horn for joining by solid phase joining,
A first protrusion having a curved outer slope is disposed on the outer portion of the pressing portion;
A metal ultrasonic bonding tool horn, wherein a plurality of second protrusions having a flat outer slope are arranged on the inner side of the first protrusion of the pressing portion.
曲面状の外側斜面を有する複数の第一突起を前記押圧部の外側部分の周囲に配置し、
前記押圧部の第一突起より内側部分に、平面状の外側斜面を有する第二突起を複数配置したことを特徴とする金属の超音波接合用工具ホーン。 In a state in which the pressing portions provided with the plurality of protrusions are pressed against the surfaces of the plurality of stacked metal materials, the pressing portions are ultrasonically vibrated in a direction along the surface of the metal materials to bring the plurality of metal materials together. A tool horn for joining by solid phase joining,
A plurality of first protrusions having a curved outer slope are disposed around the outer portion of the pressing portion,
A metal ultrasonic bonding tool horn, wherein a plurality of second protrusions having a flat outer slope are arranged on the inner side of the first protrusion of the pressing portion.
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