JP2020028902A

JP2020028902A - 溶接構造および溶接方法

Info

Publication number: JP2020028902A
Application number: JP2018156129A
Authority: JP
Inventors: 熊澤　誠二; Seiji Kumazawa; 誠二熊澤; 高之芦田; Takayuki Ashida
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-02-27

Abstract

【課題】高い接合強度を安定して得ること。【解決手段】本開示の溶接構造は、第１部材と、前記第１部材に積層され、前記第１部材よりも融点の低い第２部材と、前記第１部材内に配置された複数の第１凝固部と、前記第１凝固部に接するように前記第２部材内に配置された第２凝固部と、を有し、第２凝固部の数は、第１凝固部の数より少ない。【選択図】図１Ｂ

Description

本開示は、２つの部材を溶接する溶接構造および溶接方法に関する。

一般的に、種類が異なる２つの金属部材を溶接する方法では、各金属部材を溶融させ、溶融した部分が混ざり合った後に凝固させるが、金属間化合物が形成される場合がある。この金属間化合物は、応力に対して脆く、応力が加わると千切れてしまう。そのため、高い接合強度（以下、引っ張り強度ともいう）を安定して得ることは困難であった。

例えば特許文献１には、高い接合強度を得るための溶接方法が開示されている。以下、特許文献１の溶接方法について、図９Ａ〜図９Ｃを用いて説明する。

図９Ａは、特許文献１の溶接方法に係るレーザ照射パターンを示す上面図である。図９Ｂ、図９Ｃは、図９ＡのＡ−Ａ’断面図である。具体的には、図９Ｂは、隙間が無い場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。また、図９Ｃは、隙間がある場合の溶接構造を示す走査方向と直角方向の断面図である。

まず、図９Ｂに示すように、ニッケルめっき銅端子２１の上にアルミニウムバスバー２２を配置する。

次に、一定の出力値に設定されたレーザ光２６ａをアルミニウムバスバー２２に照射しながら走査する。この走査は、図９Ａに示す軌道２７に沿って（図９Ａでは、図の上方から下方へ。図９Ｂでは、図の奥側から手前側へ）行われる。本明細書において、「軌道」とは、レーザ光による走査が行われる部分である。

これにより、アルミニウムバスバー２２においてレーザ光２６ａが照射された部分およびその近傍が溶融し、図９Ｂに示すように、アルミニウムバスバー２２に凝固部２３が形成される。凝固部２３の厚みは、アルミニウムバスバー２２の表面から、アルミニウムバスバー２２とニッケルめっき銅端子２１との界面（以下、界面という）の近傍までとなる。

一方、界面およびその近傍には、深度が小さい凝固部２４が形成される。この凝固部２４は、アルミニウムと、僅かなニッケル（めっき）と、銅とが混ざり合った合金である。

次に、レーザ光２６ａよりも高い出力値に設定されたレーザ光２６ｂをアルミニウムバスバー２２に照射しながら走査する。この走査は、図９Ａに示す軌道２８に沿って（図９Ａでは、図の上方から下方へ。図９Ｂでは、図の奥側から手前側へ）行われる。

これにより、レーザ光２６ａを照射した場合と同様に、アルミニウムバスバー２２に凝固部２３が形成される。

一方、界面およびその近傍には、凝固部２４よりも深度が大きい凝固部２５が形成される。この凝固部２５は、凝固部２４と同様に、アルミニウムと、僅かなニッケル（めっき）と、銅とが混ざり合った合金である。ただし、レーザ光２６ｂの出力がレーザ光２６ａよりも高いため、アルミニウムと、僅かなニッケルと、銅とがより深くまで混ざり合い、図９Ｂに示すように、凝固部２５の深度は、凝固部２４の深度よりも大きくなる。

レーザ光２６ｂの照射は、複数回行われる。これにより、凝固部２３と凝固部２５とが順次形成される。そして、最終的には、図９Ｂに示す溶接構造が形成される。

なお、ニッケルめっき銅端子２１とアルミニウムバスバー２２との間に隙間を設けて上述した溶接方法を実施した場合、図９Ｃに示す溶接構造が形成される。

上述した溶接構造における凝固部２４では、その大部分が通常の合金である固溶体となる。その理由は、レーザ光２６ａの出力値が低いため、溶融時の温度が低く、溶融から凝固までの時間が短くなるからである。固溶体には、格子欠陥が多く存在する。

一方、凝固部２５では、格子欠陥の殆ど無い金属間化合物が多く形成される。その理由は、レーザ光２６ｂの出力値が高いため、溶融時の温度が高くなり、溶融から凝固までの時間が長くなるからである。金属間化合物は、引っ張り応力に対して格子のズレが起き難く、応力を緩和できない。このため、凝固部２４よりも低い引っ張り応力で格子間の剥離が発生し、引っ張り強度が低いという特徴を持つ。

国際公開第２０１７／０４７０５０号

特許文献１の溶接方法では、以下の課題がある。

アルミニウムは、銅と比較して融点が低い。よって、アルミニウムバスバー２２にレーザ光（例えば、レーザ光２６ａまたはレーザ光２６ｂ）を照射して溶接を行う場合、アルミニウムバスバー２２が溶融を開始した時点では、ニッケルめっき銅端子２１は溶融しない。

その後、引き続きレーザ光の照射が行われた場合、アルミニウムバスバー２２の溶融部分が界面に達し、その温度が銅の融点に達する。これにより、界面のニッケルめっき銅端子２１が溶融し始める。溶融したニッケルめっき銅端子２１は、レーザ光が照射されている間、加熱され、溶融状態が続く。

ニッケルめっき銅端子２１の溶融部分の温度はレーザ光の照射時間に依存することから、金属間化合物の生成を抑制するためには、レーザ光の出力値や照射時間（走査速度）を制御すればよい。したがって、金属間化合物の生成を抑制することは、比較的容易に実現できる。

一方で、例えば、ニッケルめっき銅端子２１にレーザ光を照射して溶接を行う場合では、銅の融点がアルミニウムよりかなり高いため、レーザ光の照射時間は長くなる。よって、ニッケルめっき銅端子２１の溶融部分が界面に達するときには、ニッケルめっき銅端子２１の溶融部分の温度は、アルミニウムの融点よりもかなり高くなっている。

したがって、アルミニウムバスバー２２の溶融部分は、かなりの高温となるため、凝固するまでの時間が長くなる。その結果、金属間化合物が生成され易くなり、高い接合強度を得ることが困難となる。

本開示の一態様の目的は、高い接合強度を安定して得ることができる溶接構造および溶接方法を提供することである。

本開示の一態様に係る接合構造は、第１部材と、前記第１部材に積層され、前記第１部材よりも融点の低い第２部材と、前記第１部材内に配置された複数の第１凝固部と、前記第１凝固部に接するように前記第２部材内に配置された第２凝固部と、を有し、第２凝固部の数は、第１凝固部の数より少ない。

本開示の一態様に係る接合方法は、第１部材と、前記第１部材よりも融点の低い第２部材とを積層し、前記第１部材にレーザ光を照射し、前記第１部材と前記第２部材とを溶接する溶接方法であって、所定の間隔を空けて設定された複数の軌道に沿って前記レーザ光を照射し、前記間隔は、前記第１部材内に形成される第１凝固部の数が、前記第１凝固部に接するように前記第２部材内に形成される第２凝固部の数よりも多くなるように設定されている。

本開示によれば、高い接合強度を安定して得ることができる。

実施の形態１（実施例１、２、３）に係るレーザ照射パターンを示す上面図隙間がない場合の図１ＡのＡ−Ａ’断面図隙間がある場合の図１ＡのＡ−Ａ’断面図実施の形態１（比較例１）に係るレーザ照射パターンを示す上面図隙間がない場合の図２ＡのＡ−Ａ’断面図実施の形態１（比較例２）に係るレーザ照射パターンを示す上面図隙間がある場合の図３ＡのＡ−Ａ’断面図実施の形態２（実施例４）および実施の形態３（実施例７）に係るレーザ照射パターンを示す上面図隙間がない場合の図４ＡのＡ−Ａ’断面図隙間がある場合の図４ＡのＡ−Ａ’断面図実施の形態２（実施例５）および実施の形態３（実施例８）に係るレーザ照射パターンを示す上面図隙間がない場合の図５ＡのＡ−Ａ’断面図隙間がある場合の図５ＡのＡ−Ａ’断面図実施の形態２（実施例６）および実施の形態３（実施例９、１０）に係るレーザ照射パターンを示す上面図隙間がない場合の図６ＡのＡ−Ａ’断面図隙間がある場合の図６ＡのＡ−Ａ’断面図参考例に係る隙間がある場合の断面図参考例に係る隙間がない場合の断面図特許文献１の溶接方法に係るレーザ照射パターンを示す上面図隙間がない場合の図９ＡのＡ−Ａ’断面図隙間がある場合の図９ＡのＡ−Ａ’断面図

以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

また、実施の形態１〜３と、実施例１〜１０および比較例１〜２との関係のまとめを表１に示す。

（実施の形態１）
本実施の形態に係る溶接構造および溶接方法について、図１Ａ〜Ｃを用いて説明する。図１Ａ〜Ｃは、本実施の形態に係る溶接構造および溶接方法の説明図である。図１Ａは、本実施の形態に係るレーザ照射パターンを示す上面図である。図１Ｂは、隙間がない場合の図１ＡのＡ−Ａ’断面図である。図１Ｃは、隙間がある場合の図１ＡのＡ−Ａ’断面図である。

以下では、アルミニウムで構成されたアルミニウムバスバー１と、ニッケルめっき銅合金タブ端子２とを積層させて溶接する場合を例に挙げて説明する。ニッケルめっき銅合金タブ端子２は、第１部材の一例に相当し、アルミニウムバスバー１は、第２部材の一例に相当する。また、以下では、アルミニウムバスバー１を単に「バスバー１」と記し、ニッケルめっき銅合金タブ端子２を単に「タブ端子２」と記す。

まず、図１Ｂに示すように、バスバー１の平坦な面の上に、タブ端子２を重ねて配置する。

この配置を行う際、治具（図示略）を用いて、タブ端子２とバスバー１との隙間がなるべく小さくなるように、タブ端子２をバスバー１に押し当てる。

次に、所定の出力値に設定されたレーザ光５ａをタブ端子２に照射しながら走査する。この走査は、図１Ａに示す軌道６ａに沿って（図１Ａでは、図の上方から下方へ。図１Ｂでは、図の奥側から手前側へ）行われる。これにより、タブ端子２において、ニッケルめっき銅合金が溶融する。この溶融部分は、レーザ光５ａの照射面から界面（バスバー１とタブ端子２との接合面）までの部分である。溶融部分は、冷却されると凝固部となる。

レーザ光５ａが遠ざかると、溶融したニッケルめっき銅合金が凝固し、図１Ｂに示すように、凝固部３ａ（第１凝固部の一例）が形成される。凝固部３ａは、僅かなニッケルと、銅とを含む。

一方、バスバー１では、ニッケルめっき銅合金の溶融によってアルミニウムが溶融する。このとき、アルミニウムと、僅かなニッケルと、銅とが溶融した状態で混ざり合う。そして、レーザ光５ａが遠ざかると、図１Ｂに示すように、合金である凝固部４ａ（第２凝固部の一例）が形成される。凝固部４ａは、アルミニウムと、僅かなニッケルと、銅とを含む。凝固部４ａは、凝固部３ａと接している。

次に、レーザ光５ａと同じ出力値に設定されたレーザ光５ｂをタブ端子２に照射しながら走査する。この走査は、図１Ａに示す軌道６ｂに沿って（図１Ａでは、図の上方から下方へ。図１Ｂでは、図の奥側から手前側へ）行われる。これにより、タブ端子２において、ニッケルめっき銅合金が溶融する。

レーザ光５ｂが遠ざかると、溶融したニッケルめっき銅合金が凝固し、図１Ｂに示すように、凝固部３ｂ（第１凝固部の一例）が形成される。凝固部３ｂは、僅かなニッケルと、銅とを含む。なお、図１Ｂでは、１つの凝固部３ｂのみに符号「３ｂ」を付しているが、図１Ａに示した複数の軌道６ｂに対応して、複数の凝固部３ｂが形成される。

一方、バスバー１では、ニッケルめっき銅合金の溶融によってアルミニウムが溶融する。このとき、アルミニウムと、ニッケルと、銅とが溶融した状態で混ざり合う。そして、レーザ光５ｂが遠ざかると、図１Ｂに示すように、合金である凝固部４ｂ（第２凝固部の一例）が形成される。凝固部４ｂは、アルミニウムと、僅かなニッケルと、銅とを含む。凝固部４ｂは、凝固部３ｂと接している。なお、図１Ｂでは、１つの凝固部４ｂのみに符号「４ｂ」を付しているが、複数の凝固部３ｂに対応して、複数の凝固部４ｂが形成される。

ニッケルめっき銅合金は、アルミニウムに比べて、融点が高く、かつ、熱伝導率も高い。よって、タブ端子２では、レーザ光５ａ、５ｂの照射部分から若干広がった領域のみが溶融し、その周辺の熱は周りに逃げていくため融点以下になる。したがって、タブ端子２では、溶融部分は、図における左右方向に大きく広がらない。よって、凝固部３ａ、３ｂも、左右方向に大きく広がらない。

一方、高温となったニッケルめっき銅合金の溶融部分がバスバー１に達すると、アルミニウムは溶融を開始する。その後、熱の広がりに応じて、アルミニウムの溶融部分は、順次周辺に広がっていく。アルミニウムは、ニッケルめっき銅合金に比べて、融点が低く、かつ、熱伝導率も低い。そのため、アルミニウムの溶融部分は、ニッケルめっき銅合金の溶融部分よりもゆっくりと大きく、左右方向に広がる。その結果、凝固部４ａと凝固部４ｂとは融合して１つの塊となる。

レーザ光５ａが軌道６ａに沿って照射された後、ニッケルめっき銅合金およびアルミニウムの溶融部分は、それぞれ、速やかに冷却され、凝固部３ａおよび凝固部４ａとなる。

しかし、次のレーザ光５ｂが軌道６ｂに沿って照射されるときには、凝固部３ａおよび凝固部４ａは、まだ高い温度を保っている。したがって、例えば、レーザ光５ｂの照射により溶融したニッケルめっき銅合金の温度は、凝固部３ａからの熱伝導により、レーザ光５ｂが１回のみ照射されたときの温度よりも高くなる。

仮に、軌道６ａと軌道６ｂとの間に間隔がないとすると、レーザ光５ｂの照射によるニッケルめっき銅合金の溶融部分は、凝固部３ａからの熱伝導により加熱され、より高い温度となる。よって、その溶融部分が凝固するまでの時間は長くなる。その結果、より多くの金属間化合物が生成され、接合強度の低下を招く。

これに対し、本実施の形態では、図１Ａに示すように、複数の軌道６ａ、６ｂが、所定の間隔（以下、軌道間隔という）を空けて設定されている。軌道間隔は、隣り合う軌道間の距離と言い換えてもよい。

例えば、軌道間隔は、タブ端子２において凝固部３ａ、３ｂが互いに分離して形成されるように、かつ、バスバー１において凝固部４ａ、４ｂが融合して１つの凝固部（以下、塊ともいう）が形成されるように設定されている。換言すれば、軌道間隔は、タブ端子２内に形成される凝固部３ａ、３ｂの数が、バスバー１内に形成される凝固部４ａ、４ｂの数よりも多くなるように設定されている。

これにより、レーザ光５ｂの照射による溶融部分（凝固部３ｂとなる部分）が凝固部３ａによって加熱されることを抑制でき、その溶融部分の温度の上昇を抑えることができる。

特に、タブ端子２では、レーザ光５ｂの照射による溶融部分（凝固部３ｂとなる部分）と、凝固部３ａとの間に、未溶融のニッケルめっき銅合金が存在することになる。よって、このニッケルめっき銅合金でのレーザ走査方向と並行方向（図１Ｂの奥や手前側）への熱伝導により、溶融部分への熱伝道量が極端に抑制される。よって、溶融部分の温度上昇を抑制でき、凝固時の金属間化合物の生成を抑制できる。したがって、接合強度の高い溶接構造が得られる。すなわち、高品質、高信頼性の溶接構造を実現できる。

なお、図１Ａにおいて、レーザ光５ｂの軌道６ｂの数を増やす程、先に形成された凝固部による溶融部分への加熱を抑制する効果が増大し、さらに、接合面積も増加するので、より接合強度の高い溶接構造を得られる。

一方、バスバー１の凝固部４ａ、４ｂは、図１Ｂに示すように融合して１つの大きな塊になることが好ましい。タブ端子２とバスバー１との接合面における凝固部３ａ、３ｂ以外の未溶融部分は、バスバー１が溶融してタブ端子２に接触すると、物理的溶着状態（ただし、合金を形成する場合よりも接合強度は低い）となる。よって、全体としての接合強度は、合金を形成しただけの場合に比べて増加するので、接合強度を向上させることができる。

なお、上記説明では、タブ端子２とバスバー１との間に隙間なく、タブ端子２とバスバー１とを溶接する場合について説明したが、図１Ｃに示すように、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けてタブ端子２とバスバー１とを溶接してもよい。

その場合、バスバー１では、タブ端子２の溶融部分の近傍で溶融が開始される。このとき、バスバー１の溶融部分の温度は、アルミニウムの融点よりも十分に高いため、バスバー１の溶融部分は、流動性が高くなる。よって、その溶融部分が凝固するまでの時間は長くなる。したがって、バスバー１の溶融部分は、タブ端子２の溶融部分と十分に接触し、バスバー１とタブ端子２との接合が可能となる。

また、バスバー１の溶融部分は、先に形成されたバスバー１の凝固部と十分に接触するまで広がる。よって、タブ端子２とバスバー１との間に隙間がない場合（図１Ｂ参照）と同様に、凝固部同士（例えば、図１Ｃに示す凝固部４ａと凝固部４ｂ）が融合して接合強度の高い溶接構造を得ることができる。

なお、本実施の形態では、タブ端子２における全ての凝固部３ａ、３ｂが互いに分離する理想的な状態について説明したが、これに限定されない。全ての凝固部３ａ、３ｂのうちいくつかが融合しても、上記同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、バスバー１における全ての凝固部４ａ、４ｂが融合して１つの大きな凝固部（塊）となる理想的な状態について説明したが、これに限定されない。凝固部４ａ、４ｂが融合した塊が複数あっても、上記同様の効果が得られる。

すなわち、タブ端子２の凝固部の総数がバスバー１の凝固部の総数より１つ以上多い状態であれば、上記同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、相対的に融点の低い金属部材としてバスバー１を例に挙げて説明したが、これに限定されず、バスバー以外の形態を採る部材であってもよい。

また、本実施の形態では、相対的に融点の高い金属部材としてタブ端子２を例に挙げて説明したが、これに限定されず、タブ端子以外の形態を採る部材であってもよい。

また、本実施の形態では、ニッケルめっき銅合金とアルミニウムの組合せを例に挙げて説明したが、これに限定されず、金属間化合物が生成されうる金属の組合せであればよい。例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の組合せ、ニッケル（Ｎｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の組合せ、鉄（Ｆｅ）とチタン（Ｔｉ）の組合せ、鉄（Ｆｅ）とアルミニウム（Ａｌ）の組合せなどであってもよい。これらの組合せでは、相対的に融点が高い金属または合金を第１部材として適用でき、相対的に融点が低い金属または合金を第２部材として適用できる。

また、通常、めっきの厚みは、十数μm以下であり、金属部材の体積（量）と比較して非常に少ない。よって、タブ端子２におけるめっきの種類や厚みについて、特に限定はない。さらには、タブ端子２においてめっきは含まれていなくてもよい。また、タブ端子２では、銅合金の代わりに銅が用いられてもよい。また、バスバー１では、アルミニウムの代わりにアルミニウム合金が用いられてもよい。

次に、本実施の形態に係る実施例１〜３および比較例１、２について、以下に説明する。

（実施例１）
実施例１について、図１Ａ〜図１Ｃを用いて説明する。

図１Ｂに示すように、まず、厚み５ｍｍのアルミニウムから成るバスバー１の上に、めっき厚１μmのニッケルめっきを施した、厚み０．２５ｍｍの銅合金から成るタブ端子２を重ねた。

次に、治具（図示略）を用いてタブ端子２をバスバー１に押し当て、タブ端子２とバスバー１との間に隙間が生じないようにした。

次に、タブ端子２の表面（バスバー１との接合面とは反対側の面）に、出力１４００Ｗのファイバーレーザから発振したレーザ光５ａを照射し、５ｍｍ長の軌道６ａに沿って、８００ｍｍ／ｓの速度で走査した。

次に、図１Ａにおいて軌道６ａから左方向に０．２ｍｍ（軌道間隔の一例）ずらし、タブ端子２の表面に対して出力１４００Ｗのレーザ光５ｂを照射し、５ｍｍ長の軌道６ｂに沿って、８００ｍｍ／ｓの速度で走査した。この一連の動作を、さらに３回繰り返し行った。

以上のように、軌道間隔を０．２ｍｍずつ空けながら、合計５回の走査（軌道６ａに沿った走査は１回。軌道６ｂに沿った走査は４回）を行った。

上述した一連の工程を３回行って、図１Ｂに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。そして、各サンプルにおいて、タブ端子２の上方への引っ張り強度（剥離強度または接合強度ともいう）を測定した。その結果、３つのサンプルにおける引っ張り強度は、それぞれ、８２Ｎ、８３Ｎ、８７Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光５ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、図１Ａに示す軌道６ａ、６ｂと同様に、凝固部３ａ、３ｂが互いに分離して形成されていた。

また、各サンプルにおいて、バスバー１をタブ端子２から剥離し、バスバー１におけるタブ端子２との接合面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、凝固部４ａ、４ｂが融合して１つの大きな塊が形成されていた。

次に、タブ端子２とバスバー１との間に０．１ｍｍの隙間が設けられるようにタブ端子２とバスバー１とを配置し、上記同様に溶接を行うことで、図１Ｃに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。

これら３つのサンプルにおける引張り強度は、６３Ｎ、６９Ｎ、５７Ｎであった。すなわち、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けて溶接した場合でも、５０Ｎを越える高い引張り強度を実現できた。

以上のように、タブ端子２における凝固部３ａ、３ｂが互いに分離した溶接構造では、タブ端子２とバスバー１との間の隙間の有無に関わらず、高い接合強度を得ることができた。

なお、めっきの厚み、タブ端子２の厚み、およびバスバー１の厚みは、上述した各値に限定されない。また、レーザ光の出力値、走査速度、走査間隔（軌道間隔）等の条件は、上記各値に限定されるものではなく、溶接する金属部材の材料や表面状態、板厚、治具を含めた総熱容量に応じて設定すればよい。これらについては、後述する各実施例においても同様である。

また、本実施例では、レーザ発振器としてファイバーレーザを用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、高出力が得られるディスクレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ、または半導体レーザ等を用いてもよい。これについては、後述する各実施例においても同様である。

また、本実施例では、ニッケルめっき銅合金から成るタブ端子２とアルミニウムから成るバスバー１の組合せを例に挙げて説明したが、材料および部品の形態はそれらに限定されない。これについては、後述する各実施例においても同様である。

（実施例２）
実施例２について、図１Ａ〜図１Ｃを用いて説明する。実施例２では、軌道間隔以外の条件を実施例１と同様に設定し、溶接を行った。本実施例では、軌道間隔を０．１ｍｍに設定した。

まず、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けずに溶接を行い、図１Ｂに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８８Ｎ、８７Ｎ、８５Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光５ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、１つのサンプルでは、図１Ａに示す軌道６ａ、６ｂと同様に、凝固部３ａ、３ｂが互いに分離して形成されていた。残りの２つのサンプルでは、凝固部３ａ、３ｂのうち一部が融合していた。よって、残りの２つのサンプルのうち、１つでは、上面から見た凝固部の数が２つであり、もう１つでは、上面から見た凝固部の数が３つであった。

次に、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けて溶接を行い、図１Ｃに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。隙間は、実施例１と同様に、０．１ｍｍに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、６９Ｎ、７２Ｎ、７３Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光５ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、２つのサンプルでは、図１Ａに示す軌道６ａ、６ｂと同様に、凝固部３ａ、３ｂが互いに分離して形成されていた。残りの１つのサンプルでは、凝固部３ａ、３ｂのうち一部が融合しており、上面から見た凝固部の数は、４つであった。

以上のように、タブ端子２において凝固部３ａ、３ｂの一部が融合したとしても、凝固部３ａ、３ｂの数が、バスバー１の凝固部４ａ、４ｂの数よりも多ければ、隙間の有無に関わらず、高い接合強度を得ることができる。

なお、本実施例では、軌道間隔を０．１ｍｍに設定した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、めっきの厚み、タブ端子２の厚み、バスバー１の厚み等の各設計値や、レーザ光の出力値、溶接速度等の溶接条件に応じて、設定すればよい。

（実施例３）
実施例３について、図１Ａ〜図１Ｃを用いて説明する。実施例３では、軌道間隔以外の条件を実施例１と同様に設定し、溶接を行った。本実施例では、軌道間隔を０．３ｍｍに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、９４Ｎ、９２Ｎ、８７Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、バスバー１をタブ端子２から剥離し、バスバー１におけるタブ端子２との接合面を観察した。その結果、２つのサンプルでは、凝固部４ａ、４ｂが融合して１つの大きな塊が形成されていた。残りの１つのサンプルでは、凝固部の塊が２つ形成されていた。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、６０Ｎ、５４Ｎ、６６Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、バスバー１をタブ端子２から剥離し、バスバー１におけるタブ端子２との接合面を観察した。その結果、１つのサンプルでは、凝固部４ａ、４ｂが融合して１つの大きな塊が形成されていた。残りの２つのサンプルでは、凝固部の塊は２つまたは３つであった。

以上のように、バスバー１において凝固部４ａ、４ｂの塊が複数形成されたとしても、凝固部３ａ、３ｂの数が、バスバー１の凝固部４ａ、４ｂの数よりも多ければ、隙間の有無に関わらず、高い接合強度を得ることができる。

なお、本実施例では、軌道間隔を０．３ｍｍに設定した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、めっきの厚み、タブ端子２の厚み、バスバー１の厚み等の各設計値や、レーザ光の出力値、溶接速度等の溶接条件に応じて、設定すればよい。

（比較例１）
比較例１について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、本比較例に係るレーザ照射パターンを示す上面図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ’断面図である。

比較例１では、軌道間隔以外の条件を実施例１と同様に設定し、溶接を行った。図２Ａに示すように、本実施例では、軌道間隔を、図１Ａに示した軌道間隔よりも小さく設定した。本実施例の軌道間隔は、例えば０．０５ｍｍである。

また、本実施例では、図２Ｂに示すように、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けずに溶接を行った。そして、図２Ｂに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、４６Ｎ、４８Ｎ、３９Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎ未満であり、高い引張り強度を実現できなかった。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光５ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、凝固部３ａ、３ｂが融合して、１つの塊が形成されていた。

また、各サンプルにおいて、バスバー１をタブ端子２から剥離し、バスバー１におけるタブ端子２との接合面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、凝固部４ａ、４ｂが融合して、１つの塊が形成されていた。

以上のように、軌道間隔が短い場合、タブ端子２の凝固部３ａ、３ｂが融合して１つの凝固部が形成される。この場合、上述したとおり、レーザ光５ｂの照射によって現在溶融している部分は、先に形成された隣接する凝固部からの熱伝導により、高温となる。これにより、バスバー１の凝固部４ａ、４ｂにおいて多くの金属間化合物が形成されてしまう。したがって、高い接合強度を得ることができない。

（比較例２）
比較例２について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、本比較例に係るレーザ照射パターンを示す上面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ’断面図である。

比較例１では、軌道間隔以外の条件を実施例１と同様に設定し、溶接を行った。図３Ａに示すように、本実施例では、軌道間隔を、図１Ａに示した軌道間隔よりも大きく設定した。本実施例の軌道間隔は、例えば０．４ｍｍである。

また、本実施例では、図３Ｂに示すように、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けて溶接を行った。隙間は、実施例１と同様に、０．１ｍｍに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、２５Ｎ、２７Ｎ、１９Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎ未満であり、高い引張り強度を実現できなかった。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光５ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、凝固部３ａ、３ｂが互いに分離していた（図３Ｂ参照）。

また、各サンプルにおいて、バスバー１をタブ端子２から剥離し、バスバー１におけるタブ端子２との接合面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、凝固部４ａ、４ｂが互いに分離していた（図３Ｂ参照）。凝固部４ａ、４ｂの総数は、凝固部３ａ、３ｂの総数と同じであった。

以上のように、軌道間隔が広い場合、タブ端子２の凝固部３ａ、３ｂが互いに分離するが、それらに対応してバスバー１の凝固部４ａ、４ｂも分離する。よって、引っ張り時において、凝固部４ａ、４ｂのそれぞれが順次剥離してしまう。そのため、軌道の数を増やして溶接を行っても、結果的には、１つの軌道のみで溶接した場合と同じであり、高い接合強度を得ることはできない。

上述した実施例１〜３および比較例１、２から明らかなように、タブ端子２の凝固部３ａ、３ｂの数がバスバー１の凝固部４ａ、４ｂの数よりも多い溶接構造では、タブ端子２とバスバー１との間の隙間の有無に関わらず、高い接合強度を得ることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態に係る溶接構造および溶接方法について、図４Ａ〜Ｃを用いて説明する。図４Ａ〜Ｃは、本実施の形態に係る溶接構造および溶接方法の説明図である。図４Ａは、本実施の形態に係るレーザ照射パターンを示す上面図である。図４Ｂは、隙間がない場合の図４ＡのＡ−Ａ’断面図である。図４Ｃは、隙間がある場合の図４ＡのＡ−Ａ’断面図である。

本実施の形態では、実施の形態１と異なり、出力の異なるレーザ光を使用して走査を行う。

まず、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けずに溶接を行う場合について説明する。

最初に、図４Ｂに示すように、バスバー１の平坦な面の上に、タブ端子２を重ねて配置する。

次に、レーザ光８ａをタブ端子２に照射しながら走査する。この走査は、図４Ａに示す軌道７ａに沿って（図４Ａでは、図の上方から下方へ。図４Ｂでは、図の奥側から手前側へ）、任意の速度で行われる。また、レーザ光８ａの出力値は、実施の形態１で説明したレーザ光５ａの出力値よりも大きい。

上記走査により、タブ端子２においてニッケルめっき銅合金が溶融した後、バスバー１においてアルミニウムが溶融する。

レーザ光８ａが遠ざかると、図４Ｂに示すように、タブ端子２の溶融部分が凝固して凝固部９ａ（第１凝固部の一例）が形成され、バスバー１の溶融部分が凝固して凝固部１０ａ（第２凝固部、第３凝固部の一例）が形成される。凝固部１０ａは、凝固部９ａと接している。

凝固部９ａは、銅と、僅かなニッケル（めっき）とを含む。凝固部１０ａは、ニッケル、銅、およびアルミニウムを含む。

図４Ｂに示すように、凝固部１０ａの深度（図における上下方向の長さ）は、凝固部４ｂの深度よりも大きい。なお、以下では、「深度が大きい」および「深度が小さい」という表現を用いるが、これらは、それぞれ、「深度が深い」および「深度が浅い」と言い換えてもよい。

次に、レーザ光５ｂをタブ端子２に照射しながら走査する。この走査は、図４Ａに示す軌道６ｂに沿って（図４Ａでは、図の上方から下方へ。図４Ｂでは、図の奥側から手前側へ）、任意の速度で行われる。

ここで、レーザ光の出力値の大小関係は、５ａ＝５ｂ＜９ａである。また、各レーザ光の走査速度は全て同じとする。また、軌道６ａと軌道６ｂの中心間距離と、軌道７ａと軌道６ｂの中心間距離とは、同じである。その結果、タブ端子２の凝固部の幅（図における左右方向の長さ）の大小関係は、３ａ＝３ｂ＜９ａとなる。また、アルミバスバー１の凝固部の深度の大小関係は、４ａ＝４ｂ＜１０ａとなる。ただし、生産のばらつきによる僅かな幅や深度の差は無視するものする。

レーザ光５ｂが遠ざかると、図４Ｂに示すように、タブ端子２の溶融部分が凝固して凝固部３ｂ（第１凝固部の一例）が形成され、バスバー１の溶融部分が凝固して凝固部４ｂ（第２凝固部、第４凝固部の一例）が形成される。

凝固部３ｂは、銅と、僅かなニッケル（めっき）とを含む。凝固部４ｂは、ニッケル、銅、およびアルミニウムを含む。また、図４Ｂに示すように、凝固部４ｂの深度は、凝固部１０ａの深度よりも小さい。

ニッケルめっき銅合金は、アルミニウムに比べて、融点が高く、かつ、熱伝導率も高い。よって、タブ端子２では、レーザ光８ａ、５ｂの照射部分から若干広がった領域のみが溶融し、その周辺の熱は周りに逃げていくため融点以下になる。したがって、タブ端子２では、溶融部分は、図における左右方向に大きく広がらない。よって、凝固部９ａ、３ｂも、左右方向に大きく広がらない。

一方、高温となったニッケルめっき銅合金の溶融部分がバスバー１に達すると、アルミニウムは溶融を開始する。その後、熱の広がりに応じて、アルミニウムの溶融部分は、順次周辺に広がっていく。アルミニウムは、ニッケルめっき銅合金に比べて、融点が低く、かつ、熱伝導率も低い。そのため、アルミニウムの溶融部分は、ニッケルめっき銅合金の溶融部分よりもゆっくりと大きく、左右方向に広がる。その結果、凝固部１０ａと凝固部４ｂとは融合して１つの塊となる。

レーザ光８ａが軌道７ａに沿って照射された後、ニッケルめっき銅合金およびアルミニウムの溶融部分は、それぞれ、速やかに冷却され、凝固部９ａおよび凝固部１０ａとなる。

しかし、次のレーザ光５ｂが軌道６ｂに沿って照射されるときには、凝固部９ａおよび凝固部１０ａは、まだ高い温度を保っている。したがって、例えば、レーザ光５ｂの照射により溶融したニッケルめっき銅合金の温度は、凝固部９ａからの熱伝導により、レーザ光５ｂが１回のみ照射されたときの温度よりも高くなる。よって、レーザ光５ｂの照射により溶融した部分が凝固するまでの時間は長くなる。その結果、より多くの金属間化合物が生成され、接合強度の低下を招く。

これに対し、本実施の形態では、例えば、図４Ａに示す軌道７ａ、６ｂにおける軌道間隔は、タブ端子２において凝固部９ａ、３ｂが互いに分離して形成されるように、かつ、バスバー１において凝固部１０ａ、４ｂが融合して１つの凝固部が形成されるように設定されている。換言すれば、軌道間隔は、タブ端子２内に形成される凝固部９ａ、３ｂの数が、バスバー１内に形成される凝固部１０ａ、４ｂの数よりも多くなるように設定されている。

これにより、レーザ光５ｂの照射による溶融部分（凝固部３ｂとなる部分）が凝固部９ａによって加熱されることを抑制でき、その溶融部分の温度の上昇を抑えることができる。

特に、タブ端子２では、レーザ光５ｂの照射による溶融部分（凝固部３ｂとなる部分）と、凝固部９ａとの間に、未溶融のニッケルめっき銅合金が存在することになる。よって、このニッケルめっき銅合金でのレーザ走査方向と並行方向（図４Ｂにおける奥や手前側）への熱伝導により、溶融部分への熱伝導量が極端に抑制される。よって、溶融部分の温度上昇を抑制でき、凝固時の金属間化合物の生成を抑制できる。したがって、接合強度の高い溶接構造が得られる。

なお、図４Ａにおいて、レーザ光５ｂの軌道６ｂの数を増やす程、先に形成された凝固部による溶融部分への加熱を抑制する効果が増大し、さらに、接合面積も増加するので、より接合強度の高い溶接構造を得られる。

また、上記説明では、タブ端子２とバスバー１との間に隙間なく、タブ端子２とバスバー１とを溶接する場合について説明したが、図４Ｃに示すように、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けてタブ端子２とバスバー１とを溶接してもよい。

また、バスバー１の溶融部分は、先に形成されたバスバー１の凝固部と十分に接触するまで広がる。よって、タブ端子２とバスバー１との間に隙間がない場合（図４Ｂ参照）と同様に、凝固部同士（例えば、図４Ｃに示す凝固部１０ａと凝固部４ｂ）が融合して接合強度の高い溶接構造を得ることができる。

また、図４Ｃに示す溶接構造において、凝固部１０ａは、高出力のレーザ光８ａの照射により溶融した後に形成された凝固部である。そのため、図１Ｃに示した溶接構造における凝固部４ａと比べて、金属間化合物が多く生成され、接合強度が低下する。しかし、レーザ光８ａよりも低出力のレーザ光５ｂの照射により溶融した後に形成された凝固部４ｂによって、金属間化合物の生成が抑制される。そのため、図４Ｃに示す溶接構造の全体としての接合強度と、図１Ｃに示した溶接構造の接合強度との間に、大きな差は生じない。これは、走査回数（例えば、軌道６ｂの数）が多いほど、顕著となる。

一方、図４Ｃに示した溶接構造では、バスバー１において凝固部１０ａがより深くまで溶け込んでおり、かつ、バスバー１の溶融部分の温度は、隙間の存在により、隙間がない場合におけるバスバー１の溶融部分の温度より低くなる。よって、図１Ｃに示した凝固部４ａと比べて、金属間化合物の生成が抑えられ、接合強度が高くなる。この凝固部１０ａによって、隙間に対する接合強度の向上が実現される。凝固部１０ａの数が増えるほど、隙間が設けられた溶接構造における接合強度の向上および安定性を実現することが可能となる。

図４Ｃに示すように、凝固部１０ａの深度は、図４Ｃに示した凝固部４ｂの深度よりも大きい。また、図４Ｂ、図４Ｃに示した凝固部１０ａの大小関係は、以下の通りである。
図４Ｂに示した凝固部１０ａの深度＝図４Ｃに示した凝固部１０ａの深度＋タブ端子２とバスバー１との間の隙間（図における上下方向の長さ）−α。

ここで、αは、非常に僅かな値である。具体的には、タブ端子２において溶融したニッケル銅は、隙間を通ってバスバー１の表面に到達するとき、隙間の雰囲気（空気）により僅かに冷やされる。そのため、バスバー１に到達したニッケル銅の温度は、僅かに低下する。これにより、凝固部１０ａの深度は、図４Ｂに示した凝固部１０ａの深度に比べ、僅かに小さくなる。αは、この僅かに小さくなる深度であるため、ゼロとしてもよい。

（実施例４）
実施例４について、図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。実施例４では、レーザ光８ａの出力以外の条件を実施例１と同様に設定し、溶接を行った。本実施例では、レーザ光８ａの出力を１８００Ｗに設定した。また、レーザ光８ａによる走査速度を８００ｍｍ／ｓに設定した。また、軌道間隔（例えば、軌道７ａと軌道６ｂとの間隔、隣り合う軌道６ｂ間の間隔）を０．２ｍｍとした。

まず、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けずに溶接を行い、図４Ｂに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８５Ｎ、８５Ｎ、８８Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光８ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、図４Ａに示す軌道７ａ、６ｂと同様に、凝固部９ａ、３ｂが互いに分離して形成されていた。

また、各サンプルにおいて、バスバー１をタブ端子２から剥離し、バスバー１におけるタブ端子２との接合面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、凝固部１０ａ、４ｂが融合して１つの大きな塊が形成されていた。

次に、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けて溶接を行い、図４Ｃに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。隙間は、実施例１と同様に、０．１ｍｍに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、７０Ｎ、６４Ｎ、６６Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

以上のように、バスバー１において、深度が大きい１つの凝固部１０ａと、それよりも深度が小さい複数の凝固部４ｂとが形成された溶接構造では、タブ端子２とバスバー１との間の隙間の有無に関わらず、高い接合強度を得ることができた。

なお、本実施例では、凝固部１０ａの位置が図において最も右側である場合を例に挙げて説明したが、凝固部１０ａの位置は、他の位置（図４Ｂ、図４Ｃに示したいずれかの凝固部４ｂの位置）であってもよい。

（実施例５）
実施例５について、図５Ａ〜Ｃを用いて説明する。図５Ａ〜Ｃは、本実施例に係る溶接構造および溶接方法の説明図である。図５Ａは、本実施例に係るレーザ照射パターンを示す上面図である。図５Ｂは、隙間がない場合の図５ＡのＡ−Ａ’断面図である。図５Ｃは、隙間がある場合の図５ＡのＡ−Ａ’断面図である。

本実施例は、実施例４と比べて、レーザ光８ａ、５ｂによる走査をこの順に行った後、さらにレーザ光８ａによって走査を行う点が異なる。すなわち、凝固部９ａ、１０ａ、３ｂ、４ｂが１つずつ形成されるところまでは、実施例４と同様である。

その後、本実施例では、図５Ａに示す軌道７ａに沿ったレーザ光８ａ（出力値は１８００Ｗ）の走査を１回行う。これにより、タブ端子２において凝固部９ａが形成され、バスバー１において凝固部１０ａが形成される（図５Ｂ、図５Ｃ参照）。

なお、その後は実施例４と同様に、図５Ａに示す軌道６ｂに沿ったレーザ光５ｂ（出力値は１４００Ｗ）の走査を２回行う。これにより、タブ端子２において凝固部３ｂが形成され、バスバー１において凝固部４ｂが形成される（図５Ｂ、図５Ｃ参照）。

まず、上述した溶接方法により、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けずに溶接を行い、図５Ｂに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８３Ｎ、８３Ｎ、８７Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光８ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、図５Ａに示す軌道７ａ、６ｂと同様に、凝固部１０ａ、４ｂが互いに分離して形成されていた。

次に、上述した溶接方法により、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けて溶接を行い、図５Ｃに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。隙間は、実施例１と同様に、０．１ｍｍに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、７７Ｎ、７６Ｎ、７３Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光８ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、図５Ａに示す軌道７ａ、６ｂと同様に、凝固部９ａ、３ｂが互いに分離して形成されていた。

以上のように、バスバー１において、深度が大きい２つの凝固部１０ａと、それよりも深度が小さい複数の凝固部４ｂとが形成された溶接構造では、タブ端子２とバスバー１との間の隙間の有無に関わらず、高い接合強度を得ることができた。

なお、本実施例では、２つの凝固部１０ａの位置は、図５Ｂ、図５Ｃに示した位置に限定されず、他の位置（図５Ｂ、図５Ｃに示したいずれかの凝固部４ｂの位置）であってもよい。

（実施例６）
実施例６について、図６Ａ〜Ｃを用いて説明する。図６Ａ〜Ｃは、本実施例に係る溶接構造および溶接方法の説明図である。図６Ａは、本実施例に係るレーザ照射パターンを示す上面図である。図６Ｂは、隙間がない場合の図６ＡのＡ−Ａ’断面図である。図６Ｃは、隙間がある場合の図６ＡのＡ−Ａ’断面図である。

本実施例は、実施例５と比べて、図６Ａに示す軌道７ａ、６ｂに基づいてレーザ光８ａ、５ｂによる走査を交互に行う点が異なる。これにより、タブ端子２では、凝固部９ａと凝固部３ｂとが交互に形成され、バスバー１では、凝固部１０ａと凝固部４ｂとが交互に形成される（図６Ｂ、図６Ｃ参照）。よって、凝固部１０ａの数と凝固部４ｂの数は、ほぼ同じとなる。

まず、上述した溶接方法により、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けずに溶接を行い、図６Ｂに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８２Ｎ、８８Ｎ、８７Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

また、各サンプルにおいて、タブ端子２におけるレーザ光８ａ、５ｂの照射面を観察した。その結果、全てのサンプルにおいて、図６Ａに示す軌道７ａ、６ｂと同様に、凝固部９ａ、３ｂが互いに分離して形成されていた。

次に、上述した溶接方法により、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けて溶接を行い、図６Ｃに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。隙間は、実施例１と同様に、０．１ｍｍに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８０Ｎ、８１Ｎ、８３Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

以上のように、バスバー１において、深度が大きい凝固部１０ａと、それよりも深度が小さい凝固部４ｂとが交互に形成された溶接構造では、タブ端子２とバスバー１との間の隙間の有無に関わらず、高い接合強度を得ることができた。

なお、本実施例では、深度が大きい凝固部１０ａの数が、深度が小さい凝固部４ｂの数より１つだけ多い場合を例に挙げて説明したが、両者の数は、これに限定されない。例えば、凝固部４ｂの数が凝固部１０ａの数よりも１つ多くてもよいし、凝固部１０ａの数と凝固部４ｂの数が同じ（総走査回数が偶数である場合）であってもよい。

（実施の形態３）
本実施の形態に係る溶接構造および溶接方法について、図４Ａ〜Ｃを用いて説明する。

本実施の形態では、実施の形態２と異なり、レーザ光８ａ、５ｂの走査速度を変更する。具体的には、軌道７ａに沿ったレーザ光８ａによる走査の速度を、軌道６ｂに沿ったレーザ光５ｂによる走査の速度よりも遅くする。走査速度以外の条件は、実施の形態２と同じである。

レーザ光８ａによる走査が行われる場合、走査速度が相対的に遅いため、バスバー１の溶融部分（凝固部１０ａとなる部分）では、加熱される時間が長くなり、温度が高くなる。そして、レーザ光８ａ遠ざかると、溶融部分は、ゆっくりと凝固する。よって、溶融部分が凝固するまでの時間は長くなる。

その結果、図４Ｂに示す凝固部１０ａでは、金属間化合物は多く生成されるが、深度が大きくなる。この金属間化合物は、引っ張り応力に対して格子のズレが起き難く、その応力を緩和できない。よって、低い引っ張り強度で格子間の剥離が発生し、引っ張り強度が低いという特徴を持つ。

一方、レーザ光５ｂによる走査が行われる場合、走査速度が相対的に速いため、バスバー１の溶融部分（凝固部３ｂとなる部分）では、加熱される時間が短くなり、温度が低くなる。そして、レーザ光５ｂが遠ざかると、溶融部分は凝固するが、その溶融部分が凝固するまでの時間は短くなる。

その結果、図４Ｂに示す凝固部３ｂでは、金属間化合物は生成され難い。よって、通常の合金（格子欠陥が多く存在する固溶体）が支配的となり、引っ張り応力に対して格子のズレが簡単に起こる。そのため、その応力を緩和でき、高い引っ張り強度を実現できる。

特に、タブ端子２では、レーザ光５ｂの照射による溶融部分（凝固部３ｂとなる部分）と、凝固部９ａとの間に、未溶融のニッケルめっき銅合金が存在することになる。よって、このニッケルめっき銅合金でのレーザ走査方向と並行方向（図４Ｂにおける奥や手前側）への熱伝導により、溶融部分への熱伝道量が極端に抑制される。よって、溶融部分の温度上昇を抑制でき、凝固時の金属間化合物の生成を抑制できる。したがって、接合強度の高い溶接構造が得られる。

（実施例７）
実施例７について、図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。実施例７では、レーザ光８ａの出力および走査速度以外の条件を実施例４と同様に設定し、実施例４と同様に溶接を行った。本実施例では、レーザ光８ａの出力を１４００Ｗに設定し、レーザ光８ａによる走査速度を４００ｍｍ／ｓに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、９０Ｎ、８７Ｎ、８５Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、６８Ｎ、６９Ｎ、７３Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

（実施例８）
実施例８について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて説明する。実施例８では、レーザ光８ａの出力および走査速度の条件を実施例７と同様に設定し、実施例５と同様に溶接を行った。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８３Ｎ、８５Ｎ、８８Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

次に、タブ端子２とバスバー１との間に隙間を設けて溶接を行い、図５Ｃに示す溶接構造のサンプルを３つ作製した。隙間は、実施例１と同様に、０．１ｍｍに設定した。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、７２Ｎ、７１Ｎ、７９Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

（実施例９）
実施例９について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて説明する。実施例９では、レーザ光８ａの出力および走査速度の条件を実施例７と同様に設定し、実施例６と同様に溶接を行った。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８２Ｎ、８４Ｎ、８４Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

この場合、各サンプルにおいて計測された引張り強度は、それぞれ、８３Ｎ、８５Ｎ、８０Ｎであった。すなわち、全ての引っ張り強度が５０Ｎを越えており、高い引張り強度を実現できた。

なお、本実施例では、深度が大きい凝固部１０ａの数が深度が小さい凝固部４ｂの数より１つだけ多い場合を例に挙げて説明したが、両者の数は、これに限定されない。例えば、凝固部４ｂの数が凝固部１０ａの数よりも１つ多くてもよいし、凝固部１０ａの数と凝固部４ｂの数が同じ（総走査回数が偶数である場合）であってもよい。

＜軌跡間隔の影響について＞
図６Ｂに示した溶接構造および図６Ｃに示した溶接構造のそれぞれを、軌道間隔を変えて複数製造し、凝固部１０ａ、４ｂそれぞれの深度と、凝固部９ａと凝固部３ｂとの間の最長距離（凝固部９ａと凝固部３ｂとの間の未溶融部分の最長距離）と、接合強度との関係を調べた。

軌道間隔は、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．４ｍｍとした。

軌道間隔以外の条件は、実施例９と同じである。ただし、レーザ光の出力値および走査速度は、実施例９における各値に限定されるものではなく、溶接する金属部材の材料や表面状態、板厚、治具を含めた総熱容量に応じて設定したものであればよい。

表２は、軌道間隔（ピッチ）および溶接構造毎に、凝固部１０ａの深度、凝固部４ｂの深度、凝固部９ａのエッジと凝固部３ｂのエッジとの間の最長距離（凝固部間の最長距離）、引っ張り強度、および判定結果を示している。判定結果は、引っ張り強度が５０Ｎ以上である場合に合格（丸印）とし、引っ張り強度が５０Ｎ未満である場合に不合格（バツ印）とした。この５０Ｎ以上という引っ張り強度は、例えばバッテリシステムとして必要な条件である。また、凝固部１０ａ、４ｂの深度は平均の深度とした。

表２に示すように、軌道間隔が広くなる程、凝固部１０ａ、４ｂの深度は小さくなる傾向にある。軌道間隔を０．４ｍｍとして製造した図６Ｃに示す溶接構造では、凝固部４ｂの深度が９μmとなり、引っ張り強度が極端に低下した。この理由について、図７に示す参考例を用いて以下に説明する。

軌道間隔が０．４ｍｍである場合、図７に示すように、バスバー１において凝固部１０ａ、４ｂが互いに分離して形成される。よって、凝固部１０ａと凝固部４ｂとの間には、未溶融部分が存在する。この場合、先に形成された凝固部からの熱伝導は、未溶融部分において拡散される。よって、レーザ光の照射によって溶融している部分へ伝わる熱量が減り、溶融部分の温度が低下して、深度が小さくなる。その結果、引っ張り強度が低下すると考えられる。

また、軌道間隔を０．０５ｍｍとして製造した図６Ｂに示す溶接構造では、凝固部間の最長距離がゼロとなり、引っ張り強度が低下した。この理由について、図８に示す参考例を用いて以下に説明する。

軌道間隔が０．０５ｍｍである場合、図８に示すように、タブ端子２において凝固部９ａ、３ｂが融合して１つの塊が形成され、バスバー１において凝固部１０ａ、４ｂが溶融して１つの塊が形成される。この場合、先に形成された凝固部から、レーザ光の照射によって溶融している部分へ伝わる熱量は、軌道数（走査回数）が多くなればなる程、大きくなる。よって、溶融部分の温度が高くなり、溶融部分が凝固するまでの時間が長くなる。その結果、金属間化合物が多く生成され、引っ張り強度が低下すると考えられる。

溶接を行う際に、隙間の有無を予め確認できない場合がある。よって、隙間の有無にかかわらず、高い引っ張り強度を示す信頼性の高い溶接を実現するためには、軌跡間隔を、１００μｍ以上かつ３５０μｍ以下に設定することが好ましい。

なお、本開示は、上記実施の形態１〜３の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

＜本開示のまとめ＞
本開示のまとめは、以下の通りである。

本開示の溶接構造は、第１部材と、前記第１部材に積層され、前記第１部材よりも融点の低い第２部材と、前記第１部材内に配置された複数の第１凝固部と、前記第１凝固部に接するように前記第２部材内に配置された第２凝固部と、を有し、第２凝固部の数は、第１凝固部の数より少ない。

なお、本開示の溶接構造において、前記第２凝固部は、前記複数の第１凝固部のそれぞれに対応して配置された複数の凝固部の融合により配置されていてもよい。

また、本開示の溶接構造において、前記第２凝固部は、所定の深度を有する第３凝固部と、前記第３凝固部の深度よりも小さい深度を有する第４凝固部と、を含んでもよい。

また、本開示の溶接構造において、前記第３凝固部と前記第４凝固部とが、交互に配置されていてもよい。

また、本開示の溶接構造において、前記第１部材は銅を含み、前記第２部材はアルミニウムを含んでもよい。

本開示の溶接方法は、第１部材と、前記第１部材よりも融点の低い第２部材とを積層し、前記第１部材にレーザ光を照射し、前記第１部材と前記第２部材とを溶接する溶接方法であって、所定の間隔を空けて設定された複数の軌道に沿って前記レーザ光を照射し、前記間隔は、前記第１部材内に配置される第１凝固部の数が、前記第１凝固部に接するように前記第２部材内に配置される第２凝固部の数よりも多くなるように設定されている。

なお、本開示の溶接構造において、前記間隔は、１００μm以上であってもよい。

本開示の溶接構造および溶接方法は、種類が異なる部材同士の溶接に有用であり、例えば、バッテリシステム（例えば、車載用電池や定置用蓄電システム）における電池セルとバスバーとの溶接に適用できる。

１、２２アルミニウムバスバー
２ニッケルめっき銅合金タブ端子
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、９ａ、１０ａ、２３、２４、２５凝固部
５ａ、５ｂ、８ａ、２６ａ、２６ｂレーザ光
６ａ、６ｂ、７ａ、２７、２８軌道
２１ニッケルめっき銅端子

Claims

第１部材と、
前記第１部材に積層され、前記第１部材よりも融点の低い第２部材と、
前記第１部材内に配置された複数の第１凝固部と、
前記第１凝固部に接するように前記第２部材内に配置された第２凝固部と、を有し、
第２凝固部の数は、第１凝固部の数より少ない、
溶接構造。
前記第２凝固部は、
前記複数の第１凝固部のそれぞれに対応して配置された複数の凝固部の融合により配置されている、
請求項１に記載の溶接構造。
前記第２凝固部は、
所定の深度を有する第３凝固部と、
前記第３凝固部の深度よりも小さい深度を有する第４凝固部と、を含む、
請求項１または２に記載の溶接構造。
前記第３凝固部と前記第４凝固部とが、交互に配置されている、
請求項３に記載の溶接構造。
前記第１部材は銅を含み、前記第２部材はアルミニウムを含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接構造。
第１部材と、前記第１部材よりも融点の低い第２部材とを積層し、前記第１部材にレーザ光を照射し、前記第１部材と前記第２部材とを溶接する溶接方法であって、
所定の間隔を空けて設定された複数の軌道に沿って前記レーザ光を照射し、
前記間隔は、
前記第１部材内に配置される第１凝固部の数が、前記第１凝固部に接するように前記第２部材内に配置される第２凝固部の数よりも多くなるように設定されている、
溶接方法。
前記間隔は、１００μm以上である、
請求項６に記載の溶接方法。