JP2021053671A - 接合体の製造方法及び接合体 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、銅系材料から構成される２つの導体の端部同士を、レーザ溶接によって溶接部を介して高い接合強度で接合することができる接合体の製造方法および接合体を提供する。【解決手段】第１導体１の端部４と第２導体２の端部５とを接触させた状態で、第１導体１の端部４および第２導体２の端部５を含む領域にレーザ光Ｌを照射し、第１導体１の端部４および第２導体２の端部５を含む領域を溶融させて溶接部３を形成し、これにより、第１導体１と第２導体２とを溶接部３を介して接合する接合工程を含み、第１導体１および第２導体２が銅系材料から構成され、接合工程を行う前の、第１導体１の端部４および第２導体２の端部５のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、せん断面からなる第１特定領域６を有し、第１特定領域６は、同一導体の前記端面に占める面積割合が５０％以上である。【選択図】図１
Description
本発明は、２つの導体の端部同士を、レーザ溶接によって溶接部を介して高い接合強度で接合することができる接合体の製造方法及び接合体に関する。
従来から、様々な分野でレーザが用いられ、なかでも、レーザ溶接は、各種材料の接合強度をより向上させることが可能な技術として利用が拡大している。
レーザ溶接とは、一般に、複数の金属からなる接合対象物の境界部分に、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ等の大出力レーザのレーザ光を集光した状態で照射し、複数の接合対象物の境界部分を局部的に溶融および凝固させることによって、複数の接合対象物同士を接合する方法である。複数の接合対象物をレーザ溶接すると、複数の接合対象物が溶接部を介して接合されてなる接合体を得ることができる。
レーザ溶接とは、一般に、複数の金属からなる接合対象物の境界部分に、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ等の大出力レーザのレーザ光を集光した状態で照射し、複数の接合対象物の境界部分を局部的に溶融および凝固させることによって、複数の接合対象物同士を接合する方法である。複数の接合対象物をレーザ溶接すると、複数の接合対象物が溶接部を介して接合されてなる接合体を得ることができる。
例えば特許文献１には、波長が１μｍ帯であるレーザ光を用い、板厚が互いに同じであるステンレス鋼よりなる第１及び第２の板金の端部を、前記板厚の１／３未満のギャップを有して突き合わせて、所定の条件下で、前記レーザ光を前記ギャップに沿って移動させながら照射して前記第１及び第２の板金を溶接するレーザ溶接方法が開示されている。特許文献１のレーザ溶接方法では、１μｍ帯の波長を有するレーザ光を用いてステンレス鋼よりなる板金を良好な加工品質で突合せ溶接することができる。
しかしながら、例えば、銅系材料をレーザ接合する場合、以下のような問題点がある。
一般に、銅系材料は、レーザ溶接で用いられるレーザ光の反射率が高く、光吸収率が低い。そのため、銅系材料は加熱溶融しにくい特性を有している。
また、銅系材料は、熱伝導性が高い。そのため、レーザ光の照射部分で発生した熱が瞬時に照射部分以外に拡散してしまうことから、加熱溶融しにくい。
一般に、銅系材料は、レーザ溶接で用いられるレーザ光の反射率が高く、光吸収率が低い。そのため、銅系材料は加熱溶融しにくい特性を有している。
また、銅系材料は、熱伝導性が高い。そのため、レーザ光の照射部分で発生した熱が瞬時に照射部分以外に拡散してしまうことから、加熱溶融しにくい。
レーザ光のエネルギー密度や出力を高めれば、銅系材料を加熱溶融させること自体は可能である。
しかしながら、レーザ光のエネルギー密度や出力を高くしすぎると、レーザ光の照射領域では、接合対象物を構成する材料の激しい蒸発によって、接合対象物の照射領域にキーホールと呼ばれる深い穴が形成されるとともに、接合対象物の材料が飛び散るスパッタ現象が発生し易くなる。その結果、接合対象物の接合部（溶接部）に含まれる空隙率が上昇し、それにより接合体の接合強度が低下する傾向がある。
しかしながら、レーザ光のエネルギー密度や出力を高くしすぎると、レーザ光の照射領域では、接合対象物を構成する材料の激しい蒸発によって、接合対象物の照射領域にキーホールと呼ばれる深い穴が形成されるとともに、接合対象物の材料が飛び散るスパッタ現象が発生し易くなる。その結果、接合対象物の接合部（溶接部）に含まれる空隙率が上昇し、それにより接合体の接合強度が低下する傾向がある。
本発明は、銅系材料から構成される２つの導体の端部同士を、レーザ溶接によって溶接部を介して高い接合強度で接合することができる接合体の製造方法および接合体を提供することを課題とする。
本発明者らは、接合する２つの導体が、レーザ溶接で用いられるレーザ光の反射率が高くてレーザ光で加熱溶融しにくい銅系材料であったとしても、２つの導体の端部同士を、レーザ溶接によって接合する際、上記２つの導体のうちの少なくとも一方の導体の端部の端面が、５０％以上の面積割合をもつせん断面からなる（第１）特定領域を有するか、あるいは適正な表面粗さをもつ（第２）特定領域を有することによって、レーザ光のエネルギー密度や出力を高くしなくても、２つの導体の端部同士を、レーザ溶接によって、溶接部が形成されて、高い接合強度を有する接合体を製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、第１導体の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程を含み、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、前記接合工程を行う前の、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、せん断面からなる特定領域を有し、前記特定領域は、同一導体の前記端面に占める面積割合が、５０％以上であることを特徴とする、接合体の製造方法。
（２）前記少なくとも一方の導体の端部の端面が、破断面をさらに有し、前記特定領域は、前記破断面に対する面積比率（前記特定領域／前記破断面）が２以上である、（１）に記載の接合体の製造方法。
（３）前記少なくとも一方の導体の端部の端面が、バリおよびダレをさらに有し、前記バリは、同一導体の前記端面に占める面積割合が５％以下であり、前記ダレは、同一導体の前記端面に占める面積割合が１０％以下である、（１）または（２）に記載の接合体の製造方法。
（４）前記第１導体の端部と前記第２導体の端部との接合は、端面同士を突き合わせて接触させた状態で行う、（１）、（２）または（３）に記載の接合体の製造方法。
（５）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、第１導体の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程を含み、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、前記接合工程を行う前の、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である特定領域を有することを特徴とする、接合体の製造方法。
（６）前記特定領域は、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上５．０μｍ以下である、（５）に記載の接合体の製造方法。
（７）前記特定領域は、同一導体の前記端面に占める面積割合が、３０％以上である、（５）または（６）に記載の接合体の製造方法。
（８）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、前記第１導体および前記第２導体のうち、少なくとも一方の導体を、同一導体の前記端部の端面に占める面積割合が５０％以上となる、せん断面からなる第１特定領域、および、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域の少なくとも一方の特定領域を有する端面を形成するように切断する端面形成工程と、前記第１導体の端部と前記第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程とを含み、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成されることを特徴とする、接合体の製造方法。
（９）前記端面形成工程後でかつ前記接合工程前に、前記端面形成工程で形成した、前記少なくとも一方の導体の端部に、同一導体の前記端面に形成される前記特定領域の表面性状を制御する端面処理を施す端面制御工程をさらに有する、（８）に記載の接合体の製造方法。
（１０）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体であって、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、前記第１導体の横断面積および前記第２導体の横断面積うち、小さい方の横断面積をＳ１、前記横断面積Ｓ１と平行に測定したときの前記溶接部の最大断面積をＳ２とするとき、Ｓ２／Ｓ１の比は、１．０以上２．０以下である、接合体。
（１１）前記溶接部は、最大外形寸法をＬ１とし、前記最大外形寸法Ｌ１を測定した方向に垂直な方向の特定外形寸法をＬ２とするとき、Ｌ１／Ｌ２の比が１．０以上４．０以下の範囲である、（１０）に記載の接合体。
（１）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、第１導体の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程を含み、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、前記接合工程を行う前の、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、せん断面からなる特定領域を有し、前記特定領域は、同一導体の前記端面に占める面積割合が、５０％以上であることを特徴とする、接合体の製造方法。
（２）前記少なくとも一方の導体の端部の端面が、破断面をさらに有し、前記特定領域は、前記破断面に対する面積比率（前記特定領域／前記破断面）が２以上である、（１）に記載の接合体の製造方法。
（３）前記少なくとも一方の導体の端部の端面が、バリおよびダレをさらに有し、前記バリは、同一導体の前記端面に占める面積割合が５％以下であり、前記ダレは、同一導体の前記端面に占める面積割合が１０％以下である、（１）または（２）に記載の接合体の製造方法。
（４）前記第１導体の端部と前記第２導体の端部との接合は、端面同士を突き合わせて接触させた状態で行う、（１）、（２）または（３）に記載の接合体の製造方法。
（５）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、第１導体の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程を含み、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、前記接合工程を行う前の、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である特定領域を有することを特徴とする、接合体の製造方法。
（６）前記特定領域は、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上５．０μｍ以下である、（５）に記載の接合体の製造方法。
（７）前記特定領域は、同一導体の前記端面に占める面積割合が、３０％以上である、（５）または（６）に記載の接合体の製造方法。
（８）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、前記第１導体および前記第２導体のうち、少なくとも一方の導体を、同一導体の前記端部の端面に占める面積割合が５０％以上となる、せん断面からなる第１特定領域、および、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域の少なくとも一方の特定領域を有する端面を形成するように切断する端面形成工程と、前記第１導体の端部と前記第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程とを含み、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成されることを特徴とする、接合体の製造方法。
（９）前記端面形成工程後でかつ前記接合工程前に、前記端面形成工程で形成した、前記少なくとも一方の導体の端部に、同一導体の前記端面に形成される前記特定領域の表面性状を制御する端面処理を施す端面制御工程をさらに有する、（８）に記載の接合体の製造方法。
（１０）第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体であって、前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、前記第１導体の横断面積および前記第２導体の横断面積うち、小さい方の横断面積をＳ１、前記横断面積Ｓ１と平行に測定したときの前記溶接部の最大断面積をＳ２とするとき、Ｓ２／Ｓ１の比は、１．０以上２．０以下である、接合体。
（１１）前記溶接部は、最大外形寸法をＬ１とし、前記最大外形寸法Ｌ１を測定した方向に垂直な方向の特定外形寸法をＬ２とするとき、Ｌ１／Ｌ２の比が１．０以上４．０以下の範囲である、（１０）に記載の接合体。
本発明によれば、接合する２つの導体が、レーザ溶接で用いられるレーザ光の反射率が高くてレーザ光で加熱溶融しにくい銅系材料であったとしても、２つの導体の端部同士を、レーザ溶接によって接合する際、上記２つの導体のうちの少なくとも一方の導体の端部の端面が、５０％以上の面積割合をもつせん断面からなる（第１）特定領域を有するか、あるいは適正な表面粗さをもつ（第２）特定領域を有することによって、レーザ光のエネルギー密度や出力を高くしなくても、２つの導体の端部同士を、レーザ溶接によって溶接部を介して高い接合強度で接合することができる接合体の製造方法および接合体を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
[第１実施形態（接合体の製造方法）]
図１は、本発明に従う接合体の製造方法で製造される一形態の接合体Ｘ１を模式的に示す断面図、図２は、本発明に従う接合体の製造方法で用いられる、第１導体および第２導体の一形態の配置Ｙ１並びにこれらに照射されるレーザ光の状態を模式的に示す断面図、そして、図３は、本発明に従う接合体の製造方法で用いられる、第１導体または第２導体の端部の一形態の端面Ｚ１を模式的に示す斜視図である。なお、図２では、便宜上、第１特定領域６などから構成される端面Ｚ１を省略している。
本発明の第１実施形態は、図１に示すような第１導体１と第２導体２とが溶接部３を介して接合されてなる接合体Ｘ１の製造方法であって、図２に示すように、第１導体の端部４ａと第２導体の端部５ａとを接触させた状態で、第１導体の端部４ａおよび第２導体の端部５ａを含む領域にレーザ光Ｌを照射し、第１導体の端部４ａおよび第２導体の端部５ａを含む領域を溶融させて、図１に示すように溶接部３を形成し、これにより、第１導体１と第２導体２とを溶接部３を介して接合する接合工程を含み、第１導体１および第２導体２が銅系材料から構成され、図３に示すように、上記接合工程を行う前の、第１導体の端部４ａおよび第２導体の端部５ａのうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、せん断面からなる（第１）特定領域６を有し、この特定領域６は、同一導体の端面に占める面積割合が、５０％以上であることを特徴とするものである。
図１は、本発明に従う接合体の製造方法で製造される一形態の接合体Ｘ１を模式的に示す断面図、図２は、本発明に従う接合体の製造方法で用いられる、第１導体および第２導体の一形態の配置Ｙ１並びにこれらに照射されるレーザ光の状態を模式的に示す断面図、そして、図３は、本発明に従う接合体の製造方法で用いられる、第１導体または第２導体の端部の一形態の端面Ｚ１を模式的に示す斜視図である。なお、図２では、便宜上、第１特定領域６などから構成される端面Ｚ１を省略している。
本発明の第１実施形態は、図１に示すような第１導体１と第２導体２とが溶接部３を介して接合されてなる接合体Ｘ１の製造方法であって、図２に示すように、第１導体の端部４ａと第２導体の端部５ａとを接触させた状態で、第１導体の端部４ａおよび第２導体の端部５ａを含む領域にレーザ光Ｌを照射し、第１導体の端部４ａおよび第２導体の端部５ａを含む領域を溶融させて、図１に示すように溶接部３を形成し、これにより、第１導体１と第２導体２とを溶接部３を介して接合する接合工程を含み、第１導体１および第２導体２が銅系材料から構成され、図３に示すように、上記接合工程を行う前の、第１導体の端部４ａおよび第２導体の端部５ａのうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、せん断面からなる（第１）特定領域６を有し、この特定領域６は、同一導体の端面に占める面積割合が、５０％以上であることを特徴とするものである。
（導体）
第１導体１および第２導体２は、銅系材料で構成されている。銅系材料の種類について、特に限定されないが、例えば、電線等で用いられている通常の銅製の導体を使用することができ、好ましくは、酸化物を含まない９９．９５％（３Ｎ）以上の高純度銅が挙げられる。具体的には、無酸素銅（ＯＦＣ：Ｏｘｙｇｅｎ−Ｆｒｅｅ Ｃｏｐｐｅｒ）：Ｃ１０２０（純度９９．９６％以上）または電子管用無酸素銅（ＴＰＣ：Ｔｏｕｇｈ−Ｐｉｔｃｈ Ｃｏｐｐｅｒ）：Ｃ１０１１（純度９９．９９％以上）が挙げられる。より好ましくは、酸素含有量が３０ｐｐｍ以下の無酸素銅であり、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以下の無酸素銅である。第１導体１および第２導体２の形態については、特に限定されないが、例えば、断面（横断面）が矩形（平角形状）のリボン線からなる導体を用いることができる。第１導体および第２導体２の大きさについては、特に限定されないが、矩形の断面形状において、厚さ（短辺長さ）は０．４〜３．０ｍｍが好ましく、０．５〜２．５ｍｍがより好ましく、幅（長辺長さ）は１．０〜５．０ｍｍが好ましく、１．４〜４．０ｍｍがより好ましい。厚さと幅との長さの割合（厚さ：幅）は、１：１〜１：８が好ましく、１：１〜１：４がより好ましい。なお、厚さと幅との長さの割合（厚さ：幅）が１：１のとき、長辺とは１対の対向する辺を意味し、短辺とは他の１対の対向する辺を意味する。矩形状の導体の断面角部を面取り加工する場合には、断面角部の曲率半径ｒは、０．６ｍｍ以下が好ましく、０．１〜０．４ｍｍがより好ましく、０．２〜０．４ｍｍがより好ましい。このように、断面角部を面取り加工することにより、角部からの部分放電を抑制することができる。第１導体１の端部４ａの端面および第２導体２の端部５ａの端面の少なくとも一方は、後述するようなせん断面からなる（第１）特定領域６が形成される。
第１導体１および第２導体２は、銅系材料で構成されている。銅系材料の種類について、特に限定されないが、例えば、電線等で用いられている通常の銅製の導体を使用することができ、好ましくは、酸化物を含まない９９．９５％（３Ｎ）以上の高純度銅が挙げられる。具体的には、無酸素銅（ＯＦＣ：Ｏｘｙｇｅｎ−Ｆｒｅｅ Ｃｏｐｐｅｒ）：Ｃ１０２０（純度９９．９６％以上）または電子管用無酸素銅（ＴＰＣ：Ｔｏｕｇｈ−Ｐｉｔｃｈ Ｃｏｐｐｅｒ）：Ｃ１０１１（純度９９．９９％以上）が挙げられる。より好ましくは、酸素含有量が３０ｐｐｍ以下の無酸素銅であり、さらに好ましくは２０ｐｐｍ以下の無酸素銅である。第１導体１および第２導体２の形態については、特に限定されないが、例えば、断面（横断面）が矩形（平角形状）のリボン線からなる導体を用いることができる。第１導体および第２導体２の大きさについては、特に限定されないが、矩形の断面形状において、厚さ（短辺長さ）は０．４〜３．０ｍｍが好ましく、０．５〜２．５ｍｍがより好ましく、幅（長辺長さ）は１．０〜５．０ｍｍが好ましく、１．４〜４．０ｍｍがより好ましい。厚さと幅との長さの割合（厚さ：幅）は、１：１〜１：８が好ましく、１：１〜１：４がより好ましい。なお、厚さと幅との長さの割合（厚さ：幅）が１：１のとき、長辺とは１対の対向する辺を意味し、短辺とは他の１対の対向する辺を意味する。矩形状の導体の断面角部を面取り加工する場合には、断面角部の曲率半径ｒは、０．６ｍｍ以下が好ましく、０．１〜０．４ｍｍがより好ましく、０．２〜０．４ｍｍがより好ましい。このように、断面角部を面取り加工することにより、角部からの部分放電を抑制することができる。第１導体１の端部４ａの端面および第２導体２の端部５ａの端面の少なくとも一方は、後述するようなせん断面からなる（第１）特定領域６が形成される。
（導体の端面（せん断面からなる（第１）特定領域））
本発明では、接合工程を行う前の、第１導体１および第２導体２の少なくとも一方の端部４ａまたは５ａの端面に、せん断面からなる（第１）特定領域６を形成し、かつ、特定領域６が、同一導体の端面に占める面積割合を５０％以上とする構成を採用することによって、銅系材料からなる第１導体１および第２導体２の各端部４ａ、５ａにレーザ光Ｌを照射した際、銅系材料の特定領域６でレーザ光Ｌの多重反射を生じさせて、レーザ光Ｌの反射を抑えることができるとともに、レーザ光Ｌの光吸収率を高めて第１導体１および第２導体２のレーザ光Ｌの照射部におけるレーザ光での加熱溶融を促進させてレーザ溶接性を向上させ、その結果、第１導体１および第２導体２の接合強度を向上させることができる。ここで、同一導体の端面に占める第１特定領域６の面積割合Ａｒ１は、端面の面積を、第１特定領域６を形成する同一導体の横断面の面積Ａ１とし、第１特定領域６の面積を面積Ａ２として、下記の式から算出することができる。なお、第１導体１が第１特定領域６を有する場合、面積Ａ１は第１導体１の端部４ａの面積であり、第２導体２が第１特定領域６を有する場合、面積Ａ１は第２導体２の端部５ａの面積である。
Ａｒ１＝（Ａ２／Ａ１）×１００（％）
同一導体の端面に占める第１特定領域６の面積割合Ａｒ１は、５０％以上であればよく、好ましくは７０％以上である。
本発明では、せん断面の形成方法について特に限定するものではなく、当該分野で周知の打ち抜き加工（パンチング加工）、上記導体のニッパー等の切断工具によるせん断加工、旋盤加工、あるいはＹＡＧレーザやＣＯ２レーザ等によるレーザ切断加工等の各種の切断手段を用いて必要に応じた各種の形態に形成することができる。
本発明では、接合工程を行う前の、第１導体１および第２導体２の少なくとも一方の端部４ａまたは５ａの端面に、せん断面からなる（第１）特定領域６を形成し、かつ、特定領域６が、同一導体の端面に占める面積割合を５０％以上とする構成を採用することによって、銅系材料からなる第１導体１および第２導体２の各端部４ａ、５ａにレーザ光Ｌを照射した際、銅系材料の特定領域６でレーザ光Ｌの多重反射を生じさせて、レーザ光Ｌの反射を抑えることができるとともに、レーザ光Ｌの光吸収率を高めて第１導体１および第２導体２のレーザ光Ｌの照射部におけるレーザ光での加熱溶融を促進させてレーザ溶接性を向上させ、その結果、第１導体１および第２導体２の接合強度を向上させることができる。ここで、同一導体の端面に占める第１特定領域６の面積割合Ａｒ１は、端面の面積を、第１特定領域６を形成する同一導体の横断面の面積Ａ１とし、第１特定領域６の面積を面積Ａ２として、下記の式から算出することができる。なお、第１導体１が第１特定領域６を有する場合、面積Ａ１は第１導体１の端部４ａの面積であり、第２導体２が第１特定領域６を有する場合、面積Ａ１は第２導体２の端部５ａの面積である。
Ａｒ１＝（Ａ２／Ａ１）×１００（％）
同一導体の端面に占める第１特定領域６の面積割合Ａｒ１は、５０％以上であればよく、好ましくは７０％以上である。
本発明では、せん断面の形成方法について特に限定するものではなく、当該分野で周知の打ち抜き加工（パンチング加工）、上記導体のニッパー等の切断工具によるせん断加工、旋盤加工、あるいはＹＡＧレーザやＣＯ２レーザ等によるレーザ切断加工等の各種の切断手段を用いて必要に応じた各種の形態に形成することができる。
（導体の端面（破断面））
本発明では、図３に示すように、第１特定領域６を有する導体の端面が、破断面９をさらに有し、せん断面からなる特定領域６は、破断面９に対する面積比率（第１特定領域６の面積／破断面９の面積）が２以上であることが好ましく、より好ましくは３以上、特に好ましくは４以上である。このように構成すれば、上記せん断面を、上記切断手段を用いて形成した際の上記せん断面と破断面９との面積比の適切な数値が規定されるので、第１導体１および第２導体２のレーザ溶接性がより高められて接合強度がより向上する。
本発明では、図３に示すように、第１特定領域６を有する導体の端面が、破断面９をさらに有し、せん断面からなる特定領域６は、破断面９に対する面積比率（第１特定領域６の面積／破断面９の面積）が２以上であることが好ましく、より好ましくは３以上、特に好ましくは４以上である。このように構成すれば、上記せん断面を、上記切断手段を用いて形成した際の上記せん断面と破断面９との面積比の適切な数値が規定されるので、第１導体１および第２導体２のレーザ溶接性がより高められて接合強度がより向上する。
（導体の端面（バリ、ダレ））
本発明では、第１特定領域６を有する導体の端面が切断面である場合、図３に示すように、当該導体の端部の端面が、バリ１０およびダレ１１をさらに有することがある。このような場合、バリ１０は、同一導体の端面に占める面積割合が５％以下であることが好ましく、また、ダレ１１は、同一導体の端面に占める面積割合が１０％以下であることが好ましい。
このように構成すれば、第１特定領域（せん断面）６を上記したような切断手段を用いて形成する際のバリ１０およびダレ１１の同一導体の端面に占める面積割合を適正な数値範囲に限定したので、得られる接合体Ｘ１の接合強度を向上させることができる。
本発明では、第１特定領域６を有する導体の端面が切断面である場合、図３に示すように、当該導体の端部の端面が、バリ１０およびダレ１１をさらに有することがある。このような場合、バリ１０は、同一導体の端面に占める面積割合が５％以下であることが好ましく、また、ダレ１１は、同一導体の端面に占める面積割合が１０％以下であることが好ましい。
このように構成すれば、第１特定領域（せん断面）６を上記したような切断手段を用いて形成する際のバリ１０およびダレ１１の同一導体の端面に占める面積割合を適正な数値範囲に限定したので、得られる接合体Ｘ１の接合強度を向上させることができる。
（第１導体の端部と第２導体の端部との接合における各端面の配置）
本発明では、図２に示すように、第１導体の端部４ａと第２導体の端部５ａとの接合は、端部４ａおよび端部５ａの各端面同士を突き合わせて接触させた配置Ｙ１の状態で行うことができる。
このように構成すれば、端部４ａの端面および端部５ａの端面の少なくとも一方の端面はせん断面からなる特定領域６を有しているので、端部４ａの端面および端部５ａの端面同士を突き合わせて接触させた状態の端部４ａの端面および端部５ａの端面の間に間隙が形成され、該間隙からせん断面からなる特定領域６を有する上記端面にレーザ光Ｌを照射すると、端面に形成された特定領域６におけるレーザ光Ｌの反射が抑えられるとともに、レーザ光Ｌの光吸収率が高められ、特定領域６を起点としてレーザ光Ｌの照射による加熱溶融が促進される。
本発明では、図２に示すように、第１導体の端部４ａと第２導体の端部５ａとの接合は、端部４ａおよび端部５ａの各端面同士を突き合わせて接触させた配置Ｙ１の状態で行うことができる。
このように構成すれば、端部４ａの端面および端部５ａの端面の少なくとも一方の端面はせん断面からなる特定領域６を有しているので、端部４ａの端面および端部５ａの端面同士を突き合わせて接触させた状態の端部４ａの端面および端部５ａの端面の間に間隙が形成され、該間隙からせん断面からなる特定領域６を有する上記端面にレーザ光Ｌを照射すると、端面に形成された特定領域６におけるレーザ光Ｌの反射が抑えられるとともに、レーザ光Ｌの光吸収率が高められ、特定領域６を起点としてレーザ光Ｌの照射による加熱溶融が促進される。
なお、本発明では、第１導体１の端部４ａと第２導体２の端部５ａとの接合における各端面の配置を、図２に示す配置Ｙ１以外に、例えば、図５に示すように、第１導体１の端部４ｃの端面および第２導体２の端部５ｃの端面を面一に合わせてそれぞれの側面を接触させた配置Ｙ２とすることができる。このような配置Ｙ２に対してレーザ光を第１導体１の端部４ｃおよび第２導体２の端部５ｃを含む領域に照射すると、面一の端部４ｃの端面および端部５ｃの端面上に、図４に示すような溶接部３０が形成され、この溶接部３０を介して第１導体１および第２導体２が接合された接合体Ｘ２が得られる。なお、図５では、便宜上、第１特定領域６などから構成される端面Ｚ１を省略している。
本発明では、形成すべき接合体の形態に応じて、第１導体の端部４ａ、４ｃの端面および第２導体の端部５ａ、５ｃの各端面の配置を種々設定することが可能である。
本発明では、形成すべき接合体の形態に応じて、第１導体の端部４ａ、４ｃの端面および第２導体の端部５ａ、５ｃの各端面の配置を種々設定することが可能である。
（レーザ光）
本発明で用いるレーザ光Ｌは、図２や図４に示すように、第１導体１の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、これら端部を含む領域に照射され、これら端部を溶融させて溶接部３、３０を形成するものである。溶接部を形成する接合工程で使用するレーザ光Ｌの種類（波長、パルス発振、連続発振）、パワー密度、あるいはビーム径等の形態については、溶接部を形成できれば特に限定せず、必要に応じて当該分野で周知の各種レーザ光を使用することができる。本発明では、発振波長が１０８４ｎｍ（シングルモード発振レーザ光）のファイバレーザ溶接装置「ＡＳＦ１Ｊ２３」（商品名、古河電気工業社製）を用いることが好ましい。例えば、レーザ光の出力を３００〜５００Ｗ、レーザ光の掃引速度を５０〜２５０ｍｍ／ｓ、焦点位置のレーザ光スポット径を２０μｍに調整して、ジャストフォーカスの状態でレーザ光Ｌを照射する。このファイバレーザ溶接装置を用いることにより、後記するような所定の形態を有する溶接部３、３０を精度よく形成することが可能となる。
本発明で用いるレーザ光Ｌは、図２や図４に示すように、第１導体１の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、これら端部を含む領域に照射され、これら端部を溶融させて溶接部３、３０を形成するものである。溶接部を形成する接合工程で使用するレーザ光Ｌの種類（波長、パルス発振、連続発振）、パワー密度、あるいはビーム径等の形態については、溶接部を形成できれば特に限定せず、必要に応じて当該分野で周知の各種レーザ光を使用することができる。本発明では、発振波長が１０８４ｎｍ（シングルモード発振レーザ光）のファイバレーザ溶接装置「ＡＳＦ１Ｊ２３」（商品名、古河電気工業社製）を用いることが好ましい。例えば、レーザ光の出力を３００〜５００Ｗ、レーザ光の掃引速度を５０〜２５０ｍｍ／ｓ、焦点位置のレーザ光スポット径を２０μｍに調整して、ジャストフォーカスの状態でレーザ光Ｌを照射する。このファイバレーザ溶接装置を用いることにより、後記するような所定の形態を有する溶接部３、３０を精度よく形成することが可能となる。
なお、本発明では、第１導体１の端部および第２導体２の端部を含む領域にレーザ光Ｌを照射する形態について限定することなく、例えば、図２や図４に示すように、端部４ａ、４ｃおよび端部５ａ、５ｃを含む領域に対してレーザ光Ｌを一方向に走査させながら直接照射するだけではなく、さらに、図６に示すように、第２導体２の一方の端面（端部５ａの端面）から他方の端面まで貫通して延びる貫通孔Ｈを形成して、他方の端面側から貫通孔Ｈを介して端部４ａおよび端部５ａを含む領域にレーザ光Ｌを照射することも可能である。図６に示すように、第１導体１および第２導体２の少なくとも一方の導体が貫通孔Ｈを有する場合にも、上記接合体の製造方法によって、接合強度に優れる接合体を得ることができる。この場合、第１特定領域６にレーザ光Ｌを効率よく照射させる観点から、一方の導体（例えば第１導体）に第１特定領域６を有し、他方の導体（例えば第２導体）に貫通孔Ｈを有することが好ましい。なお、図６では、便宜上、第１特定領域６などから構成される端面Ｚ１を省略している。
（溶接部）
図１に示す接合体Ｘ１の溶接部３は、図２に示すように、銅系材料からなる第１導体１の端部４ａと第２導体２の端部５ａとを含む領域へのレーザ光Ｌの照射によって、上記領域の銅系材料に急速加熱および急速冷却を生じさせて形成されたものである。すなわち、第１導体の端部４ａと第２導体の端部５ａとを含む領域にレーザ光Ｌを照射すると、該領域の第１特定領域６が急速に加熱されて銅系材料の溶融物（以下、単に「銅の溶融物」という場合がある。）が形成されると同時に、銅の溶融物が膨張し、続いて、銅の溶融物から周囲の銅系材料への急速な熱拡散を生じて急速冷却され、膨張した形状を保持したまま固化する結果、上記領域から外側に膨らんだ形態を有している。
本発明では、このような上記領域へのレーザ光Ｌの照射による急速加熱および急速冷却によって形成された上記領域から外側に膨らんだ形態を有する溶接部３の形成によって、接合体Ｘ１における第１導体１と第２導体２との接合強度を向上させることができる。
このように外側に膨らんだ形状を有する溶接部３は、球状を含む略球状に形成することが好ましい。このように構成すれば、第１導体１と第２導体２との接合強度をより向上させた接合体Ｘ１を得ることができる。また、溶接部３の形状が真球体に近いほど、より高い接合強度を有する接合体Ｘ１が得られる。
図１に示す接合体Ｘ１の溶接部３は、図２に示すように、銅系材料からなる第１導体１の端部４ａと第２導体２の端部５ａとを含む領域へのレーザ光Ｌの照射によって、上記領域の銅系材料に急速加熱および急速冷却を生じさせて形成されたものである。すなわち、第１導体の端部４ａと第２導体の端部５ａとを含む領域にレーザ光Ｌを照射すると、該領域の第１特定領域６が急速に加熱されて銅系材料の溶融物（以下、単に「銅の溶融物」という場合がある。）が形成されると同時に、銅の溶融物が膨張し、続いて、銅の溶融物から周囲の銅系材料への急速な熱拡散を生じて急速冷却され、膨張した形状を保持したまま固化する結果、上記領域から外側に膨らんだ形態を有している。
本発明では、このような上記領域へのレーザ光Ｌの照射による急速加熱および急速冷却によって形成された上記領域から外側に膨らんだ形態を有する溶接部３の形成によって、接合体Ｘ１における第１導体１と第２導体２との接合強度を向上させることができる。
このように外側に膨らんだ形状を有する溶接部３は、球状を含む略球状に形成することが好ましい。このように構成すれば、第１導体１と第２導体２との接合強度をより向上させた接合体Ｘ１を得ることができる。また、溶接部３の形状が真球体に近いほど、より高い接合強度を有する接合体Ｘ１が得られる。
なお、溶接部３の形態として、図１に示す接合体Ｘ１に形成する溶接部３、および図２に示す第１、第２導体の各端面の配置Ｙ１を例として説明したが、本発明では、それ以外に、例えば、図４に示すような接合体Ｘ２に形成する溶接部３０についても、図１に示す溶接部３と同様のレーザ光Ｌの照射による急速加熱および急速冷却の機構を用いて、上述した溶接部３と同等の接合強度を有するものを作製することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明に従う第２実施形態の接合体の製造方法について説明する。なお、以下で説明する第２乃至第３実施形態では、第１実施形態と重複する構成については、その説明を省略することとし、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、接合体の構成要素は、第１実施形態と同一の構成要素については同じ符号を付すこととする。
図７は本発明に従う接合体の製造方法で用いられる第１導体１または第２導体２の端部の他の一形態の端面Ｚ２を模式的に示す斜視図である。
図７に示す端面Ｚ２は、所定範囲内の算術平均粗さＲａを有する第２特定領域７および算術平均粗さＲａの範囲について特に規定されない領域８を有している。
第１実施形態が、接合工程を行う前の、第１導体１の端部および第２導体２の端部のうち少なくとも一方の導体の端部の端面を、図３に示すような第１特定領域６を有するのに対し、第２実施形態では、接合工程を行う前の、第１導体１の端部および第２導体２の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面を、図７に示すような算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域７を有するように構成したものである。すなわち、第２実施形態は、第１実施形態の第１特定領域６を端面に有する第１導体１および第２導体の少なくとも一方に代えて、図７に示す算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域７を、第１導体１および第２導体の少なくとも一方の導体の端部の端面に形成したものである。領域８の算術平均粗さＲａは、１．０μｍ未満または１０．０μｍ超である。
次に、本発明に従う第２実施形態の接合体の製造方法について説明する。なお、以下で説明する第２乃至第３実施形態では、第１実施形態と重複する構成については、その説明を省略することとし、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、接合体の構成要素は、第１実施形態と同一の構成要素については同じ符号を付すこととする。
図７は本発明に従う接合体の製造方法で用いられる第１導体１または第２導体２の端部の他の一形態の端面Ｚ２を模式的に示す斜視図である。
図７に示す端面Ｚ２は、所定範囲内の算術平均粗さＲａを有する第２特定領域７および算術平均粗さＲａの範囲について特に規定されない領域８を有している。
第１実施形態が、接合工程を行う前の、第１導体１の端部および第２導体２の端部のうち少なくとも一方の導体の端部の端面を、図３に示すような第１特定領域６を有するのに対し、第２実施形態では、接合工程を行う前の、第１導体１の端部および第２導体２の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面を、図７に示すような算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域７を有するように構成したものである。すなわち、第２実施形態は、第１実施形態の第１特定領域６を端面に有する第１導体１および第２導体の少なくとも一方に代えて、図７に示す算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域７を、第１導体１および第２導体の少なくとも一方の導体の端部の端面に形成したものである。領域８の算術平均粗さＲａは、１．０μｍ未満または１０．０μｍ超である。
（導体の端面（算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の第２特定領域）｝
本発明は、第１導体の端部および第２導体の端部のいずれか一方の端面に、図７に示すような算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の第２特定領域７を形成することによって、銅系材料からなる第１導体１および第２導体２の各端部にレーザ光Ｌを照射した際の第２特定領域７でのレーザ光Ｌの多重反射の度合いを高めてレーザ光Ｌの反射の程度を低減化しレーザ光Ｌの光吸収率を高めることができるので、第１導体１および第２導体２のレーザ光Ｌの照射部におけるレーザ光での加熱溶融を促進させてレーザ溶接性を向上させることができる。その結果、接合体Ｘ１（図１）および接合体Ｘ２（図４）のそれぞれの溶接部３、３０における接合強度を向上させることが可能となる。なお、本発明では、上記したような導体の端面の算術平均粗さＲａを、レーザ顕微鏡を用いて測定することができる。
本発明は、第１導体の端部および第２導体の端部のいずれか一方の端面に、図７に示すような算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の第２特定領域７を形成することによって、銅系材料からなる第１導体１および第２導体２の各端部にレーザ光Ｌを照射した際の第２特定領域７でのレーザ光Ｌの多重反射の度合いを高めてレーザ光Ｌの反射の程度を低減化しレーザ光Ｌの光吸収率を高めることができるので、第１導体１および第２導体２のレーザ光Ｌの照射部におけるレーザ光での加熱溶融を促進させてレーザ溶接性を向上させることができる。その結果、接合体Ｘ１（図１）および接合体Ｘ２（図４）のそれぞれの溶接部３、３０における接合強度を向上させることが可能となる。なお、本発明では、上記したような導体の端面の算術平均粗さＲａを、レーザ顕微鏡を用いて測定することができる。
本発明では、上記したような第２特定領域７を形成する方法について、上記所定のＲａを形成できれば特に限定するものではなく、当該分野で周知の金属材料の研磨処理や、乾式または湿式のエッチング処理、シェービング処理、あるいは、トリミング処理等を単独または併用で用いることができる。
本発明では、上記の研磨処理、エッチング処理、シェービング処理、トリミング処理によって第２特定領域７を形成することが好ましい。上記処理によって、所望の第２特定領域７を容易に形成することができる。
本発明では、上記の研磨処理、エッチング処理、シェービング処理、トリミング処理によって第２特定領域７を形成することが好ましい。上記処理によって、所望の第２特定領域７を容易に形成することができる。
本発明では、第２特定領域７の算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。
このように構成すれば、特定領域７におけるレーザ光Ｌの多重反射の度合いを高めてレーザ光Ｌの反射をより抑えるとともにレーザ光Ｌの光吸収率を高めて第１導体１および第２導体２のレーザ光Ｌの照射部における加熱溶融をより促進させてレーザ溶接性をより向上させ、その結果、第１導体１および第２導体２の接合強度をより向上させることができる。
このように構成すれば、特定領域７におけるレーザ光Ｌの多重反射の度合いを高めてレーザ光Ｌの反射をより抑えるとともにレーザ光Ｌの光吸収率を高めて第１導体１および第２導体２のレーザ光Ｌの照射部における加熱溶融をより促進させてレーザ溶接性をより向上させ、その結果、第１導体１および第２導体２の接合強度をより向上させることができる。
本発明では、第２特定領域７の同一導体の端面に占める面積割合が、３０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０％以上であり、さらに好ましくは８０％以上であり、最適には１００％である。このように構成すれば、溶接部３（図１）、溶接部３０（図４）の形状や大きさをより適正化させることができるので、接合体Ｘ１（図１）または接合体Ｘ２（図４）のそれぞれの溶接部３、３０における接合強度をより向上させることができる。なお、第２特定領域７の同一導体の端面に占める面積割合Ａｒ２は、第２特定領域７を形成した、第１導体１および第２導体２の少なくとも一方の導体の端部の端面の面積を、導体の横断面の面積Ａ３とし、第２特定領域７の面積を面積Ａ４として、下記の式から算出することができる。
Ａｒ２＝（Ａ４／Ａ３）×１００（％）
Ａｒ２＝（Ａ４／Ａ３）×１００（％）
［第３実施形態］
次に、本発明に従う第３実施形態の接合体の製造方法について説明する。
次に、本発明に従う第３実施形態の接合体の製造方法について説明する。
図８は本発明に従う接合体の製造方法で用いられる第１導体１または第２導体２の端部のその他の一形態の端面Ｚ３を模式的に示す斜視図である。
図８に示す端面Ｚ３は、せん断面からなる第１特定領域６および１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の算術平均粗さＲａを有する領域からなる第２特定領域７の双方を含んで構成されている場合を示している。
第３実施形態は、第１導体１および第２導体２のうち、少なくとも一方の導体の端面に、同一導体の上記端面に占める面積割合が５０％以上となる、せん断面からなる第１特定領域６、および、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域７の少なくとも一方の特定領域を有する端面を形成するように導体を切断する端面形成工程を含んで構成されたものである。すなわち、第３実施形態は、接合工程の前に、第１導体１および第２導体２のうち、少なくとも一方の導体を、せん断面からなる第１特定領域６および１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の領域からなる第２特定領域７の少なくとも一方を端面に形成するように切断する端面形成工程を有する構成を適用したものである。
このように構成すれば、レーザ光Ｌを多重反射させる、第１特定領域６および第２特定領域７の少なくとも一方を端面形成工程によって形成するので、比較的容易かつ効率的にレーザ光Ｌの反射の低減化およびレーザ光Ｌの光吸収率の向上を図ることができて、生産性と接合強度を向上させた接合体を得ることが可能になる。第１特定領域６および第２特定領域７の双方が同一導体の端面に設けられると、接合体の接合強度がさらに向上する。
図８に示す端面Ｚ３は、せん断面からなる第１特定領域６および１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の算術平均粗さＲａを有する領域からなる第２特定領域７の双方を含んで構成されている場合を示している。
第３実施形態は、第１導体１および第２導体２のうち、少なくとも一方の導体の端面に、同一導体の上記端面に占める面積割合が５０％以上となる、せん断面からなる第１特定領域６、および、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域７の少なくとも一方の特定領域を有する端面を形成するように導体を切断する端面形成工程を含んで構成されたものである。すなわち、第３実施形態は、接合工程の前に、第１導体１および第２導体２のうち、少なくとも一方の導体を、せん断面からなる第１特定領域６および１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の領域からなる第２特定領域７の少なくとも一方を端面に形成するように切断する端面形成工程を有する構成を適用したものである。
このように構成すれば、レーザ光Ｌを多重反射させる、第１特定領域６および第２特定領域７の少なくとも一方を端面形成工程によって形成するので、比較的容易かつ効率的にレーザ光Ｌの反射の低減化およびレーザ光Ｌの光吸収率の向上を図ることができて、生産性と接合強度を向上させた接合体を得ることが可能になる。第１特定領域６および第２特定領域７の双方が同一導体の端面に設けられると、接合体の接合強度がさらに向上する。
第１〜第３実施形態において、接合工程を行う前の、第１導体の端部および第２導体の端部の双方の端面に、上記特定領域６、７を有すると、レーザ溶接性がさらに向上し、接合強度の良好な接合体を得ることができる。
第１〜第３実施形態では、第１導体１および第２導体２の端面形成工程後でかつ接合工程前に、上記端面形成工程で形成した、少なくとも一方の導体の端部に、同一導体の端面に形成される上記特定領域の表面性状を制御する端面処理を施す端面制御工程をさらに有することが好ましい。
このように構成すれば、上記特定領域の表面性状が最適化されて、レーザ光Ｌの吸収率がさらに向上するため、レーザ溶接の生産性および接合体の溶接強度をより一層向上させることが可能となる。
このように構成すれば、上記特定領域の表面性状が最適化されて、レーザ光Ｌの吸収率がさらに向上するため、レーザ溶接の生産性および接合体の溶接強度をより一層向上させることが可能となる。
接合工程前に、端面形成工程で形成した、少なくとも一方の導体の端部に、同一導体の端面に形成される上記特定領域６、７の表面性状を制御する端面制御工程で用いる端面処理として、当該分野で周知の金属材料の研磨処理や、乾式または湿式のエッチング処理、シェービング処理、あるいは、トリミング処理等を単独または併用で用いることができる。
端面制御工程では、上記の研磨処理、エッチング処理、シェービング処理、トリミング処理によって表面性状を制御することが好ましい。上記処理によって、所望の表面性状を容易に制御することができる。
端面制御工程では、上記の研磨処理、エッチング処理、シェービング処理、トリミング処理によって表面性状を制御することが好ましい。上記処理によって、所望の表面性状を容易に制御することができる。
［第４実施形態］
次に、本発明に従う第４実施形態の接合体について説明する。接合体は、上記第１〜第３実施形態の接合体の製造方法によって製造することができる。
次に、本発明に従う第４実施形態の接合体について説明する。接合体は、上記第１〜第３実施形態の接合体の製造方法によって製造することができる。
図９は、第１導体１の横断面積が第２導体２の横断面積よりも小さい接合体Ｘ１を模式的に示す正面図である。
図９に示す接合体Ｘ１は、第１導体１と第２導体２とが溶接部３を介して接合されてなり、第１導体１および第２導体２が銅系材料から構成され、第１導体１の横断面積および第２導体２の横断面積のうち、小さい方の横断面積をＳ１、横断面積Ｓ１と平行に測定したときの溶接部３の最大断面積をＳ２とするとき、Ｓ２／Ｓ１の比は、１．０以上２．０以下であり、好ましくは１．０以上１．５以下である。Ｓ２／Ｓ１の比が１．０未満であると、電流が流れにくくなり、高抵抗になるからであり、換言すれば、溶接部３の最大断面積Ｓ２が第１導体１の横断面積Ｓ１より小さくなると、電流が流れにくくなり、第１導体１および第２導体２のうち、小さい方の第１導体１の横断面積Ｓ１よりも溶接部３の最大断面積Ｓ２が小さくなると、そこが発熱ポイントとなって電流が流れにくくなる。一方、Ｓ２／Ｓ１の比が２．０超えでは、溶接部３に含まれる気泡が多くなるので、脆くなり、接合強度が低下するからである。よって、Ｓ２／Ｓ１の比を上記の適正範囲に限定することによって、銅系材料から構成される第１導体１および第２導体２の接合強度に優れた接合体を達成することができる。
図９に示す接合体Ｘ１は、第１導体１と第２導体２とが溶接部３を介して接合されてなり、第１導体１および第２導体２が銅系材料から構成され、第１導体１の横断面積および第２導体２の横断面積のうち、小さい方の横断面積をＳ１、横断面積Ｓ１と平行に測定したときの溶接部３の最大断面積をＳ２とするとき、Ｓ２／Ｓ１の比は、１．０以上２．０以下であり、好ましくは１．０以上１．５以下である。Ｓ２／Ｓ１の比が１．０未満であると、電流が流れにくくなり、高抵抗になるからであり、換言すれば、溶接部３の最大断面積Ｓ２が第１導体１の横断面積Ｓ１より小さくなると、電流が流れにくくなり、第１導体１および第２導体２のうち、小さい方の第１導体１の横断面積Ｓ１よりも溶接部３の最大断面積Ｓ２が小さくなると、そこが発熱ポイントとなって電流が流れにくくなる。一方、Ｓ２／Ｓ１の比が２．０超えでは、溶接部３に含まれる気泡が多くなるので、脆くなり、接合強度が低下するからである。よって、Ｓ２／Ｓ１の比を上記の適正範囲に限定することによって、銅系材料から構成される第１導体１および第２導体２の接合強度に優れた接合体を達成することができる。
また、溶接部３は、最大外形寸法をＬ１とし、最大外形寸法Ｌ１を測定した方向に垂直な方向の特定外形寸法をＬ２とするとき、Ｌ１／Ｌ２の比が、１．０以上４．０以下の範囲であることが好ましく、１．０以上２．０以下の範囲であることがより好ましく、１．０以上１．５以下の範囲であることがさらに好ましく、１．０であることが最も好ましい。Ｌ１／Ｌ２の比が１．０であるとき、溶接部３の形状は真球である。なお、図９では、最大外形寸法Ｌ１が第１導体１の厚さ方向に沿って測定したときの寸法、特定外形寸法Ｌ２が第１導体１の長手方向に沿って測定したときの寸法である一例を示す。第１導体１の厚さ方向とは、第１導体１の横断面に平行な方向であり、第１導体１の長手方向とは、第１導体１の横断面に垂直な方向である。なお、図９では、第１導体１の厚さ方向が紙面の上下方向である一例を示しているが、第１導体１の厚さ方向は例えば紙面の手前奥方向の場合もある。
このように構成すれば、具体的には、Ｌ１／Ｌ２の比が上記範囲内において１．０に近づくほど、接合体Ｘ１の溶接部３の形状を真球状に近づけることができ、接合体Ｘ１の溶接強度をより向上させることができる。
ここでは、第１導体１の横断面積が第２導体２の横断面積よりも小さい接合体Ｘ１について説明したが、第１導体１の横断面積が第２導体２の横断面積よりも大きい接合体Ｘ１や、第１導体１の横断面積と第２導体２の横断面積とが同じ接合体Ｘ１についても、上記と同様の機構である。また、図１０に示す接合体Ｘ２についても、接合体Ｘ１と同様の機構である。
このように構成すれば、具体的には、Ｌ１／Ｌ２の比が上記範囲内において１．０に近づくほど、接合体Ｘ１の溶接部３の形状を真球状に近づけることができ、接合体Ｘ１の溶接強度をより向上させることができる。
ここでは、第１導体１の横断面積が第２導体２の横断面積よりも小さい接合体Ｘ１について説明したが、第１導体１の横断面積が第２導体２の横断面積よりも大きい接合体Ｘ１や、第１導体１の横断面積と第２導体２の横断面積とが同じ接合体Ｘ１についても、上記と同様の機構である。また、図１０に示す接合体Ｘ２についても、接合体Ｘ１と同様の機構である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々の改変を行うことができる。
１ 第１導体
２ 第２導体
３、３０ 溶接部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 第１導体の端部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 第２導体の端部
６ 第１特定領域
７ 第２特定領域
８ 算術平均粗さＲａの範囲について特に規定されない領域
９ 破断面
１０ バリ
１１ ダレ
Ｈ 貫通孔
Ｌ レーザ光の照射方向
Ｘ１、Ｘ２ 接合体
Ｙ１、Ｙ２ 第１導体の端部の端面および第２導体の端部の端面の配置
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３ 第１導体または第２導体の端部の端面
２ 第２導体
３、３０ 溶接部
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 第１導体の端部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 第２導体の端部
６ 第１特定領域
７ 第２特定領域
８ 算術平均粗さＲａの範囲について特に規定されない領域
９ 破断面
１０ バリ
１１ ダレ
Ｈ 貫通孔
Ｌ レーザ光の照射方向
Ｘ１、Ｘ２ 接合体
Ｙ１、Ｙ２ 第１導体の端部の端面および第２導体の端部の端面の配置
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３ 第１導体または第２導体の端部の端面
Claims (11)
- 第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、
第１導体の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程を含み、
前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、
前記接合工程を行う前の、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、せん断面からなる特定領域を有し、
前記特定領域は、同一導体の前記端面に占める面積割合が、５０％以上であることを特徴とする、接合体の製造方法。 - 前記少なくとも一方の導体の端部の端面が、破断面をさらに有し、
前記特定領域は、前記破断面に対する面積比率（前記特定領域／前記破断面）が２以上である、請求項１に記載の接合体の製造方法。 - 前記少なくとも一方の導体の端部の端面が、バリおよびダレをさらに有し、
前記バリは、同一導体の前記端面に占める面積割合が５％以下であり、
前記ダレは、同一導体の前記端面に占める面積割合が１０％以下である、請求項１または２に記載の接合体の製造方法。 - 前記第１導体の端部と前記第２導体の端部との接合は、端面同士を突き合わせて接触させた状態で行う、請求項１、２または３に記載の接合体の製造方法。
- 第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、
第１導体の端部と第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程を含み、
前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、
前記接合工程を行う前の、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部のうち、少なくとも一方の導体の端部の端面は、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である特定領域を有することを特徴とする、接合体の製造方法。 - 前記特定領域は、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上５．０μｍ以下である、請求項５に記載の接合体の製造方法。
- 前記特定領域は、同一導体の前記端面に占める面積割合が、３０％以上である、請求項５または６に記載の接合体の製造方法。
- 第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体の製造方法であって、
前記第１導体および前記第２導体のうち、少なくとも一方の導体を、同一導体の前記端部の端面に占める面積割合が５０％以上となる、せん断面からなる第１特定領域、および、算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である第２特定領域の少なくとも一方の特定領域を有する端面を形成するように切断する端面形成工程と、
前記第１導体の端部と前記第２導体の端部とを接触させた状態で、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域にレーザ光を照射し、前記第１導体の端部および前記第２導体の端部を含む領域を溶融させて溶接部を形成し、これにより、前記第１導体と前記第２導体とを前記溶接部を介して接合する接合工程と
を含み、
前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成されることを特徴とする、接合体の製造方法。 - 前記端面形成工程後でかつ前記接合工程前に、前記端面形成工程で形成した、前記少なくとも一方の導体の端部に、同一導体の前記端面に形成される前記特定領域の表面性状を制御する端面処理を施す端面制御工程をさらに有する、請求項８に記載の接合体の製造方法。
- 第１導体と第２導体とが溶接部を介して接合されてなる接合体であって、
前記第１導体および前記第２導体が銅系材料から構成され、
前記第１導体の横断面積および前記第２導体の横断面積のうち、小さい方の横断面積をＳ１、前記横断面積Ｓ１と平行に測定したときの前記溶接部の最大断面積をＳ２とするとき、
Ｓ２／Ｓ１の比は、１．０以上２．０以下である、接合体。 - 前記溶接部は、最大外形寸法をＬ１とし、前記最大外形寸法Ｌ１を測定した方向に垂直な方向の特定外形寸法をＬ２とするとき、Ｌ１／Ｌ２の比が１．０以上４．０以下の範囲である、請求項１０に記載の接合体。
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- 2019-09-30 JP JP2019179340A patent/JP2021053671A/ja active Pending
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