JP3681327B2 - 極薄積層体の導通方法及びシート状電極 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極薄金属片でなる極薄積層体を導通させる技術に関し、更に詳しくは、電池等の電極において極薄金属片でなる極薄積層体を導通させる方法及び導通されたシート状電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体分野では小型電池が多く使用されているが、この種の電池には、例えば、図７（Ａ）のように、電池本体１００にシート状のプラス（＋）電極１０１及びマイナス（−）電極１０２が突設されている。
そして、これらの電極１０１，電極１０２は、通常、薄い金属箔を多数枚重ね合わせることによりシート状に構成されているものが多い。
また、電極１０１，１０２は、必要に応じて端子状に形成され、その端子に導線が接続されるようになっている。
【０００３】
このような薄い金属箔を多数枚重ね合わせたシート状電極では、電極１０１，電極１０２を端子として形成する場合、電通効率を良くするために、多数の薄い金属箔を相互に導通させることが必要である。
そのため、従来は、例えば図７（Ｂ）に示すような導通手法が行われている。すなわち、まず電極１０１，電極１０２の所定部位にスルーホール１０１ａ（１０２ａ）を形成する。
つぎに、スルーホール１０１ａ周辺をマスキングして、点線で示すようなメッキ処理１０３を施す。
このメッキ処理により電極１０１，電極１０２を構成する金属箔同士が接続され、相互の導通を図ることにより電極端子が得られる。
【０００４】
あるいはまた、電極１０１，電極１０２の所定部位に高周波溶着又はスポット溶接を施し、これにより金属箔同士を電気的に接続する等の手段も採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したメッキを施す方法では多くの工数を必要とするため手間と時間、さらにはコストがかからざるを得なかった。
また、メッキには金、銀あるいは銅等が用いられるため、この点でもコストが大となる。
またメッキ工程は、廃液を出すため公害問題の原因となり、一般的に採用を極力控える傾向がある。
さらに、高周波溶着あるいはスポット溶接等を用いるものでは、導通状態が安定せず、更に、外部からでは導通しているか否かを判別することが難しい場合が多く、品質的に一定しない。
【０００６】
本発明はかかる実状に鑑み、それらの問題点を解決するものである。
すなわち、簡単かつ確実に導通を取ることができ、しかも安定した導通状態を得ることができる極薄積層体の導通方法及びシート状電極を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、リベットを打ち込みかしめることにより上記の諸問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、（１）、複数の積層された極薄金属片でなる極薄積層体を導通させるための方法であって、抜き穴を有するダイス上に前記極薄積層体をセットする工程と、エア噴出孔と、その外側に吸引孔を備えたステムにより吸着保持した貫通リベットを、前記極薄積層体に打ち込む工程と、前記ステムに形成されたエア噴出孔からのエアブローにより、貫通リベットの内周面に残留付着している抜けカスを除去する工程と、前記極薄積層体に打ち込まれた前記貫通リベットの先端からかしめポンチを圧入し、該貫通リベットをかしめる工程、とからなる極薄積層体の導通方法に存する。
【０００９】
そして、（２）、上記（１）記載の導通方法を遂行することにより得られるシート状電極に存する。
【００１５】
本発明によれば、複数の積層された極薄金属片でなる極薄積層体にリベットを打設し、該リベットの外周面を各金属片の破断面と接触させることにより、極薄積層体の導通をとる。
このように極めて簡単な工程により、しかも確実に極薄積層体の導通を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明による極薄積層体の導通方法及びシート状電極の好適な実施の形態を説明する。
この実施形態において、例えば既に図７（Ａ）に示したような小型電池等の電極１０１，電極１０２を対象とする例で示すことにする。
すなわち、金属箔を多数枚重ね合わせることによりシート状に構成される電極１０１，電極１０２を形成するものとする。
そして、この電極１０１，電極１０２を構成する極薄積層体を導通させ端子として機能させるものである。
【００１７】
図１は、本発明方法の主要工程を示している。
ここでまず、各工程を概略説明する。
図１（Ａ）において、抜き穴１１を有する抜きダイス１０上に、まず極薄積層体１（ワーク）をセットする。
打設されるべきリベット２は、下端から上端まで貫通した貫通孔２ａを有する貫通リベットであり、抜きダイス１０の抜き穴１１と芯合わせされてステム１２により担持される。
なお、貫通リベットは、ステム１２に形成された吸引孔１４（図２参照）により吸引吸着されて保持される。
【００１８】
図１（Ｂ）において、ステム１２により担持した貫通リベット２を極薄積層体１に打ち込む。
そして打ち込み終了後に、エア噴出孔１５からエアブローを行って、内周面に残留付着している抜きカスを除去する。
【００１９】
図１（Ｃ）において、極薄積層体１に打ち込まれた貫通リベット２に対してかしめポンチ１３を位置決めする。
図１（Ｄ）において、かしめポンチ１３の圧入により貫通リベット２をかしめる。
【００２０】
ここで、貫通リベット２は、極薄積層体１を構成する極薄金属片と同一材質のものを用いることが好ましい。
例えばアルミニウムの極薄積層体１に対しては、アルミニウム製の貫通リベット２を用い、また銅の極薄積層体１に対しては、銅製のリベット２を用いる。
このように同一材質とすることにより極薄金属片と貫通リベット２との良好な電気的接続を行なうことができる。
なお、電池においては、電極１０１，電極１０２の一方をアルミニウムの極薄積層体１としアルミニウム製の貫通リベット２をかしめ、他方を銅の極薄積層体１とし、銅製のリベット２をかしめたものとする場合が多い。
【００２１】
図２は、貫通リベット２の打込み時の様子を更に拡大して示したものである。ステム１２は、貫通リベット２を吸引吸着するための吸引孔１４と、貫通リベット２を打ち込んだ際、極薄積層体１の抜きカス３をエアブローによって除去するためのエア噴出孔１５を有する。
抜きダイス１０の抜き穴１６の内径Ｄは、貫通リベット２の外径ｄよりも大きく設定され間隙を有するが、この間隙の大きさは極薄積層体１の材質及び厚み等を考慮して決定する。
【００２２】
ステム１２は、吸引孔１４を通じて貫通リベット２を吸引吸着することで的確に担持することができる。
また、貫通リベット２の打込みにより生じた抜きカス３は、エア噴出孔１５からのエアブローによって確実に除去される。
このように抜きカス３を除去することで導通抵抗も一定のものとなり適正な導通を取ることができる。
また、抜きカス３は、貫通リベット２から排除されることにより、以後、製品となった場合、不用意に抜け落ちることがない。
【００２３】
極薄積層体１は、先述したように、多数枚の極薄金属片４により構成されており、貫通リベット２の打込みにより形成される抜き孔１ａにおいては、各極薄金属片４は貫通リベット２の打込み方向に流れるように屈曲変形する。
このような状態にて、かしめポンチ１３の圧入により貫通リベット２をかしめることで、屈曲した領域の密度がより高まり貫通リベット２の外周面と各極薄金属片４の破断面とが強固に接触（圧接）する。
【００２４】
そのため貫通リベット２を介して極薄積層体１全体を的確に導通させることができる。
このように貫通リベット２をかしめ終えた状態では、確実に導通が取れ、導通不備や導通不可が避けられる。
すなわち、従来のスポット溶接のように外見から見て完全でも内部が導通不備や導通不全となっている場合があり、検査工程が必須なのに比べ、本発明では、貫通リベット２がかしめられていることで内部も導通していることが視認でき検査が不要である。
なお、参考までに、図３は、かめしが完了した後の状態を示し、（Ａ）は、断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【００２５】
導通方法において、貫通リベット２の打込み工程とかしめ工程の間でステム１２及び抜きダイス１０又はかしめポンチ１３の相対移動が行なわれる。
例えば図４に示すように貫通リベット２の打込み工程終了後、ステム１２を矢印Ａのようにかしめポンチ１３上に移動する。
或いはまた、貫通リベット２の打込み工程終了後、抜きダイス１０を矢印Ｂのように離脱させるとともに、かしめポンチ１３を矢印Ｃのようにステム１２の下方に移動させるようにしてもよい。
本発明においては、抜きダイス１０とかしめポンチ１３の両方を使って打込み工程とかしめ工程の２段の区別した工程を採用しているが、これは抜きカスを除去するために区別したものである。
因みに、本発明と異なって抜きカスを除去しない場合は、通常行うように打込みとかしめを同時に行うための下金型を使えばよい。
【００２６】
図５は、上記のように極薄積層体１に貫通リベット２が打設された状態を示し、実際に打込み実験を行った状態の断面を忠実に描いた図であり、（Ａ）はリベット全体を（Ｂ）はその一部拡大を示す。
【００２７】
図６は、参考までに、電池本体から突設された電極を示し、（Ａ）はリベットをかしめていない状態、また（Ｂ）はリベット２のかしめ状態を示す図である。上述したように、貫通リベット２の外周面と各極薄金属片４とが接触することで、貫通リベット２を介して極薄積層体１全体が導通された状態となっており、貫通リベットの外周面に各極薄金属片が高密度で屈曲した状態で接触していることがわかる。
【００２８】
このように貫通リベットの外周面に極薄金属片が高密度で屈曲した状態で接触しているために高い導通効果を得ることができる。
従来のようにスルーホールやメッキを施す工程が不要であり、簡単なかしめ工程のみで導通が可能である。
また溶接等の場合のような不安定な接続状態が生じることがなく、確実に導通を取れ、また導通状態も安定したものとなる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものでなく、本発明の範囲内で種々の変形等が可能である。
抜けカスの除去は、エアブローによる例で示したが、押し出しピンを使った方法も可能である。
この場合、エア噴出孔に相当する孔から押し出しピンを突出可能に仕込むことで可能となる。
図６で示した電極の形状も適用する対象物によって適宜変更可能である。
電池等の電極を導通する場合の例を説明したが、例えばＩＣカードやハーネス配線、半導体部品等の導通にも本発明は有効に適用可能であり、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の極薄積層体においてリベットを打ち込むだけで確実に導通をとることができる。
また、導通が取れたことを簡単に視認識することができる。
したがって、簡単な工程でしかも安定した導通性を確保し、優れた品質を保証することができる上、コストを実質的に安くすることができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法の主要工程を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法のリベット打込み工程を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法のリベットかしめ工程を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法に使用するステム及び抜きダイス又はかしめポンチの相対移動の例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態における極薄積層体にリベットが打設された状態を示す図である。
【図６】図６は、電池本体から突設された電極を示す図である。
【図７】図７は、極薄積層体でなるシート状電極を有する電池の例を示す図である。
【符号の説明】
１…極薄積層体
２…リベット（貫通リベット）
３…抜きカス
４…極薄金属片
１０…抜きダイス
１１…抜き穴
１２…ステム
１３…かしめポンチ
１４…吸引孔
１５…エア噴出孔
１６…抜き穴
１０１…電極
１０２…電極
１０１ａ…スルーホール
１０３…メッキ処理
【発明の属する技術分野】
本発明は、極薄金属片でなる極薄積層体を導通させる技術に関し、更に詳しくは、電池等の電極において極薄金属片でなる極薄積層体を導通させる方法及び導通されたシート状電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体分野では小型電池が多く使用されているが、この種の電池には、例えば、図７（Ａ）のように、電池本体１００にシート状のプラス（＋）電極１０１及びマイナス（−）電極１０２が突設されている。
そして、これらの電極１０１，電極１０２は、通常、薄い金属箔を多数枚重ね合わせることによりシート状に構成されているものが多い。
また、電極１０１，１０２は、必要に応じて端子状に形成され、その端子に導線が接続されるようになっている。
【０００３】
このような薄い金属箔を多数枚重ね合わせたシート状電極では、電極１０１，電極１０２を端子として形成する場合、電通効率を良くするために、多数の薄い金属箔を相互に導通させることが必要である。
そのため、従来は、例えば図７（Ｂ）に示すような導通手法が行われている。すなわち、まず電極１０１，電極１０２の所定部位にスルーホール１０１ａ（１０２ａ）を形成する。
つぎに、スルーホール１０１ａ周辺をマスキングして、点線で示すようなメッキ処理１０３を施す。
このメッキ処理により電極１０１，電極１０２を構成する金属箔同士が接続され、相互の導通を図ることにより電極端子が得られる。
【０００４】
あるいはまた、電極１０１，電極１０２の所定部位に高周波溶着又はスポット溶接を施し、これにより金属箔同士を電気的に接続する等の手段も採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したメッキを施す方法では多くの工数を必要とするため手間と時間、さらにはコストがかからざるを得なかった。
また、メッキには金、銀あるいは銅等が用いられるため、この点でもコストが大となる。
またメッキ工程は、廃液を出すため公害問題の原因となり、一般的に採用を極力控える傾向がある。
さらに、高周波溶着あるいはスポット溶接等を用いるものでは、導通状態が安定せず、更に、外部からでは導通しているか否かを判別することが難しい場合が多く、品質的に一定しない。
【０００６】
本発明はかかる実状に鑑み、それらの問題点を解決するものである。
すなわち、簡単かつ確実に導通を取ることができ、しかも安定した導通状態を得ることができる極薄積層体の導通方法及びシート状電極を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、リベットを打ち込みかしめることにより上記の諸問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、（１）、複数の積層された極薄金属片でなる極薄積層体を導通させるための方法であって、抜き穴を有するダイス上に前記極薄積層体をセットする工程と、エア噴出孔と、その外側に吸引孔を備えたステムにより吸着保持した貫通リベットを、前記極薄積層体に打ち込む工程と、前記ステムに形成されたエア噴出孔からのエアブローにより、貫通リベットの内周面に残留付着している抜けカスを除去する工程と、前記極薄積層体に打ち込まれた前記貫通リベットの先端からかしめポンチを圧入し、該貫通リベットをかしめる工程、とからなる極薄積層体の導通方法に存する。
【０００９】
そして、（２）、上記（１）記載の導通方法を遂行することにより得られるシート状電極に存する。
【００１５】
本発明によれば、複数の積層された極薄金属片でなる極薄積層体にリベットを打設し、該リベットの外周面を各金属片の破断面と接触させることにより、極薄積層体の導通をとる。
このように極めて簡単な工程により、しかも確実に極薄積層体の導通を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明による極薄積層体の導通方法及びシート状電極の好適な実施の形態を説明する。
この実施形態において、例えば既に図７（Ａ）に示したような小型電池等の電極１０１，電極１０２を対象とする例で示すことにする。
すなわち、金属箔を多数枚重ね合わせることによりシート状に構成される電極１０１，電極１０２を形成するものとする。
そして、この電極１０１，電極１０２を構成する極薄積層体を導通させ端子として機能させるものである。
【００１７】
図１は、本発明方法の主要工程を示している。
ここでまず、各工程を概略説明する。
図１（Ａ）において、抜き穴１１を有する抜きダイス１０上に、まず極薄積層体１（ワーク）をセットする。
打設されるべきリベット２は、下端から上端まで貫通した貫通孔２ａを有する貫通リベットであり、抜きダイス１０の抜き穴１１と芯合わせされてステム１２により担持される。
なお、貫通リベットは、ステム１２に形成された吸引孔１４（図２参照）により吸引吸着されて保持される。
【００１８】
図１（Ｂ）において、ステム１２により担持した貫通リベット２を極薄積層体１に打ち込む。
そして打ち込み終了後に、エア噴出孔１５からエアブローを行って、内周面に残留付着している抜きカスを除去する。
【００１９】
図１（Ｃ）において、極薄積層体１に打ち込まれた貫通リベット２に対してかしめポンチ１３を位置決めする。
図１（Ｄ）において、かしめポンチ１３の圧入により貫通リベット２をかしめる。
【００２０】
ここで、貫通リベット２は、極薄積層体１を構成する極薄金属片と同一材質のものを用いることが好ましい。
例えばアルミニウムの極薄積層体１に対しては、アルミニウム製の貫通リベット２を用い、また銅の極薄積層体１に対しては、銅製のリベット２を用いる。
このように同一材質とすることにより極薄金属片と貫通リベット２との良好な電気的接続を行なうことができる。
なお、電池においては、電極１０１，電極１０２の一方をアルミニウムの極薄積層体１としアルミニウム製の貫通リベット２をかしめ、他方を銅の極薄積層体１とし、銅製のリベット２をかしめたものとする場合が多い。
【００２１】
図２は、貫通リベット２の打込み時の様子を更に拡大して示したものである。ステム１２は、貫通リベット２を吸引吸着するための吸引孔１４と、貫通リベット２を打ち込んだ際、極薄積層体１の抜きカス３をエアブローによって除去するためのエア噴出孔１５を有する。
抜きダイス１０の抜き穴１６の内径Ｄは、貫通リベット２の外径ｄよりも大きく設定され間隙を有するが、この間隙の大きさは極薄積層体１の材質及び厚み等を考慮して決定する。
【００２２】
ステム１２は、吸引孔１４を通じて貫通リベット２を吸引吸着することで的確に担持することができる。
また、貫通リベット２の打込みにより生じた抜きカス３は、エア噴出孔１５からのエアブローによって確実に除去される。
このように抜きカス３を除去することで導通抵抗も一定のものとなり適正な導通を取ることができる。
また、抜きカス３は、貫通リベット２から排除されることにより、以後、製品となった場合、不用意に抜け落ちることがない。
【００２３】
極薄積層体１は、先述したように、多数枚の極薄金属片４により構成されており、貫通リベット２の打込みにより形成される抜き孔１ａにおいては、各極薄金属片４は貫通リベット２の打込み方向に流れるように屈曲変形する。
このような状態にて、かしめポンチ１３の圧入により貫通リベット２をかしめることで、屈曲した領域の密度がより高まり貫通リベット２の外周面と各極薄金属片４の破断面とが強固に接触（圧接）する。
【００２４】
そのため貫通リベット２を介して極薄積層体１全体を的確に導通させることができる。
このように貫通リベット２をかしめ終えた状態では、確実に導通が取れ、導通不備や導通不可が避けられる。
すなわち、従来のスポット溶接のように外見から見て完全でも内部が導通不備や導通不全となっている場合があり、検査工程が必須なのに比べ、本発明では、貫通リベット２がかしめられていることで内部も導通していることが視認でき検査が不要である。
なお、参考までに、図３は、かめしが完了した後の状態を示し、（Ａ）は、断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【００２５】
導通方法において、貫通リベット２の打込み工程とかしめ工程の間でステム１２及び抜きダイス１０又はかしめポンチ１３の相対移動が行なわれる。
例えば図４に示すように貫通リベット２の打込み工程終了後、ステム１２を矢印Ａのようにかしめポンチ１３上に移動する。
或いはまた、貫通リベット２の打込み工程終了後、抜きダイス１０を矢印Ｂのように離脱させるとともに、かしめポンチ１３を矢印Ｃのようにステム１２の下方に移動させるようにしてもよい。
本発明においては、抜きダイス１０とかしめポンチ１３の両方を使って打込み工程とかしめ工程の２段の区別した工程を採用しているが、これは抜きカスを除去するために区別したものである。
因みに、本発明と異なって抜きカスを除去しない場合は、通常行うように打込みとかしめを同時に行うための下金型を使えばよい。
【００２６】
図５は、上記のように極薄積層体１に貫通リベット２が打設された状態を示し、実際に打込み実験を行った状態の断面を忠実に描いた図であり、（Ａ）はリベット全体を（Ｂ）はその一部拡大を示す。
【００２７】
図６は、参考までに、電池本体から突設された電極を示し、（Ａ）はリベットをかしめていない状態、また（Ｂ）はリベット２のかしめ状態を示す図である。上述したように、貫通リベット２の外周面と各極薄金属片４とが接触することで、貫通リベット２を介して極薄積層体１全体が導通された状態となっており、貫通リベットの外周面に各極薄金属片が高密度で屈曲した状態で接触していることがわかる。
【００２８】
このように貫通リベットの外周面に極薄金属片が高密度で屈曲した状態で接触しているために高い導通効果を得ることができる。
従来のようにスルーホールやメッキを施す工程が不要であり、簡単なかしめ工程のみで導通が可能である。
また溶接等の場合のような不安定な接続状態が生じることがなく、確実に導通を取れ、また導通状態も安定したものとなる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものでなく、本発明の範囲内で種々の変形等が可能である。
抜けカスの除去は、エアブローによる例で示したが、押し出しピンを使った方法も可能である。
この場合、エア噴出孔に相当する孔から押し出しピンを突出可能に仕込むことで可能となる。
図６で示した電極の形状も適用する対象物によって適宜変更可能である。
電池等の電極を導通する場合の例を説明したが、例えばＩＣカードやハーネス配線、半導体部品等の導通にも本発明は有効に適用可能であり、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の極薄積層体においてリベットを打ち込むだけで確実に導通をとることができる。
また、導通が取れたことを簡単に視認識することができる。
したがって、簡単な工程でしかも安定した導通性を確保し、優れた品質を保証することができる上、コストを実質的に安くすることができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法の主要工程を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法のリベット打込み工程を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法のリベットかしめ工程を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態における極薄積層体の導通方法に使用するステム及び抜きダイス又はかしめポンチの相対移動の例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態における極薄積層体にリベットが打設された状態を示す図である。
【図６】図６は、電池本体から突設された電極を示す図である。
【図７】図７は、極薄積層体でなるシート状電極を有する電池の例を示す図である。
【符号の説明】
１…極薄積層体
２…リベット（貫通リベット）
３…抜きカス
４…極薄金属片
１０…抜きダイス
１１…抜き穴
１２…ステム
１３…かしめポンチ
１４…吸引孔
１５…エア噴出孔
１６…抜き穴
１０１…電極
１０２…電極
１０１ａ…スルーホール
１０３…メッキ処理
Claims (2)
- 複数の積層された極薄金属片でなる極薄積層体を導通させるための方法であって、
抜き穴を有するダイス上に前記極薄積層体をセットする工程と、
エア噴出孔と、その外側に吸引孔を備えたステムにより吸着保持した貫通リベットを、前記極薄積層体に打ち込む工程と、
前記ステムに形成されたエア噴出孔からのエアブローにより、貫通リベットの内周面に残留付着している抜けカスを除去する工程と、
前記極薄積層体に打ち込まれた前記貫通リベットの先端からかしめポンチを圧入し、該貫通リベットをかしめる工程、
とからなることを特徴とする極薄積層体の導通方法。 - 請求項１記載の導通方法を遂行することにより得られるシート状電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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