JP4532225B2 - シーム溶接用ローラ電極 - Google Patents

Description

本発明は、シーム溶接の際に使用するローラ電極に関する。

従来より、携帯用通信機器等の電子機器には各種電子部品が使用されており、そのうち基準信号発生源等とする電子部品の一つである圧電振動子や圧電発振器などは、電子素子である圧電振動板をパッケージ内部に搭載し蓋体で気密封止した形態で用いられている。一般的に、電子素子を内部に搭載する電子部品用パッケージの気密封止工程において、シーム溶接が用いられている。

図４には、従来のローラ電極におけるシーム溶接の形態を例示している。即ち、矩形状の容器４１に形成した内部空間の開口部全面を覆う形態の金属製の蓋体４２を容器４１へ溶接し、容器４１の内部空間を気密封止する場合において、容器４１と蓋体４２との溶接箇所（蓋体４２の対向する２つの辺縁部４２ａ）に、ローラ形態の一対の電極４３を接触させつつ電極間に電流を印加し、更に容器４１を矢印Ａの方向に移動せることによるローラ電極４３の回転により、容器４１と蓋体４２との溶接箇所が連続的に溶接される。

このようなシーム溶接に用いられるローラ電極４３の形態としては、電極の外側に向かうにつれローラ内径が小さくなることにより、接触通電面４４に一定のテーパ角度を形成しており、且つその接触通電面４４は平坦面となっている。

尚、このようなシーム溶接用のローラ電極については、以下のような先行技術文献が公知となっている。

特開２００３−５３５５０号公報 特開２００３−３４０５７６号公報

なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

前記した背景技術で述べたように、従来の電子部品用パッケージでは、絶縁性容器と蓋体とを気密封止する手段として、シーム溶接により蓋体の辺縁部と容器とを接合する方法が用いられている。この際に用いられるローラ電極の接触通電面は平坦になっており、溶接の際には、印加電流値，溶接子となるローラ電極の回転速度やローラ電極による溶接部分への加圧値などのシーム溶接条件を最適化した上で作業を行う。

しかしながら、気密封止を確実に行うためにローラ電極間に印加する電流値を大きくすることが一般的に行われているが、電流値を大きくすると溶接時に発生する熱が高く又熱量も多くなることから、これらの影響により容器側の接合部付近に割れが発生する恐れがあった。このような不具合を回避するために溶接時の印加電流値を高くしつつ発生する熱を低く且つ熱量も少なくする方法としては、溶接中に溶接通電状態と冷却無通電状態とを交互に形成させる所謂半波通電方式を用いた方法が用いられることがあるが、電子部品用パッケージの小型化が進むにつれ、最適のシーム溶接条件を導き出すことが難しく、シーム溶接形態に半波通電方式を用いても気密封止不良の発生を抑止することが難しくなっている。

上記課題を解決するために本発明のシーム溶接用ローラ電極は、このローラ電極の接触通電面に、該ローラ電極の外側側面から内側側面に至る少なくとも１本の溝部が設けられており、
該溝部内には、耐熱絶縁性物質が充填又は挿入されており、且つ該ローラ電極の接触通電面側に露出した該耐熱絶縁性物質の表面の曲率は、該耐熱絶縁性物質両側の接触通電面の曲率と同じ曲率であることを特徴としている。

上記記載の本発明のシーム溶接用ローラ電極によれば、ローラ電極の接触通電面に溝部を形成することにより、シーム溶接の際にローラ電極の接触通電面と蓋体とが接触し且つ通電する部分と、溝部において蓋体はローラ電極と接触せず無通電となる部分をローラ電極において形成することができる。因って、通電溶接部分で生じた熱をローラ電極の無通電部分（溝部）が通過する間に十分に冷却できるので、熱により容器に生じる割れ等の不具合を最小限に抑止できる。

また、多種多様な大きさの電子部品用パッケージを気密封止する場合では、パッケージの大きさに合わせた最適なシーム溶接条件をパッケージ形態毎に導きだして溶接する必要があったが、本発明により、ローラ電極においても溶接形態のコントロールを行っているので、パッケージの大きさ毎に溶接条件を導き出す必要がなく、一通りの溶接条件で数種類のパッケージに対応できる。

因って、本発明によるシーム溶接用ローラ電極を用いることにより、歩留まりが良く且つ製造コストも低い電子部品を提供できる効果を奏する。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。 図１は、本発明のシーム溶接用ローラ電極の一形態を示した斜視図である。図２は、図１記載のシーム溶接用ローラ電極を用いたシーム溶接の形態を上方より示した平面図である。図３は本発明におけるシーム溶接用ローラ電極の他の形態を示した斜視図である。尚、各図において、本説明に必ずしも必要としない部品又は構造体は図示していない。又、各図を明確にするために一部部品又は構造体を誇張して図示してある。

図１及び図２に示すシーム溶接用のローラ電極１０は導電性の金属により一塊で形成されており、その形状は大略的には円筒形であり、その円筒中心には回転軸１１が付設されており、ローラ電極１０が回転する構造となっている。尚、形状は略円筒形だが、円筒の側面にあたる接触通電面１２は、ローラ電極１０の内側側面１３から外側側面１４に向かうにつれ円筒径が徐々に小さくなることにより一定のテーパ角度を有するように形成されている。

このローラ電極１０の接触通電面１２には、内側側面１３から外側側面１４にいたる直線状で且つ断面が矩形状の溝部１５が形成されている。本実施例では、ローラ電極１０の回転軸を対称軸として等間隔に６本の溝部１５を形成したローラ電極１０を開示した。

このようなローラ電極１０を用いたシーム溶接形態を説明する。電子部品を構成する容器２１には凹形状の内部空間が形成されており、その容器２１の内部空間の開口部周囲の容器側壁頂部に形成した金属層の上には、容器内部空間の開口部を全て覆う大きさの蓋体２２が配置され、この蓋体２２を金属層１９にシーム溶接により固着し、容器内部空間内に搭載した電子素子を気密封止することで電子部品を構成する。尚、前記金属層としては、例えば、タングステンやモリブデン等からなるメタライズ層、Ｎｉ層及びＡｕ層を順に積層してなる３層構造のものが用いられている。

蓋体２２の主構造体は、例えば４２アロイ、コバール又はリン青銅などの金属からなり、その外形形状の大まかな形態は、容器２１の開口形状に合わせた矩形平板形状をなしている。又、蓋体２２の主構造体である金属板の容器接合側主面には金属ろう材がクラッド化して形成されている。この金属ろう材は金属板面側からＮｉ層、Ａｕ−Ｓｎ層が順に積層され構成されているものであり、その厚みは、Ｎｉ層が２μｍ〜８μｍ、Ａｕ−Ｓｎ層が１０μｍ〜３０μｍである。また金属ろう材として使用する他の物質としては銀ろうが挙げられる。

このような容器２１と蓋体２２のシーム溶接に用いるローラ電極１０の接触通電面１２に溝部１５を形成することで、蓋体２２と容器２１とをシーム溶接により接合する際に、ローラ電極１０が、蓋体２２の辺縁部と金属層とが接触している部分を回転移動する領域において、ローラ電極１０の接触通電面１２と蓋体２２の辺縁部が接触通電し熱が発生する加熱溶接箇所と、ローラ電極１０の溝部１５によりローラ電極１０と蓋体２２が接触せず無通電のために熱が発生しない冷却箇所とが交互に生じるようになる。このように形態にすることにより、溶接部分の熱上昇を抑止でき、熱により容器２１の容器側壁頂部付近に生じる割れ等の不具合を最小限に抑止できる。

尚、容器２１と蓋体２２を気密封止するためには、蓋体２２の辺縁部のうちローラ電極１０の溝部１５により無通電となる箇所（冷却箇所）においても溶接されなくてはならないが、この部分はローラ電極１０の接触通電面１２が蓋体１３と接触通電する部分からの伝導熱により溶接されるので、蓋体２２の辺縁部全域においての溶接は可能となり、蓋体２２により容器２１の内部空間を確実に気密封止することができる。

又、パッケージの大きさが変化した場合においても、ローラ電極１０の大きさや溝部１５の大きさや形成本数を各々調整することにより、シーム溶接時の冷却能力を維持する。それにより極端な場合、サイズの異なるパッケージを同一ローラ電極でシーム溶接することが可能となる。

更に本実施例では断面形状が矩形状の溝部を形成したが、本発明における作用効果を奏することができるのであれば、Ｖ字形やＵ字形等他の断面形状の溝部でも構わない。更に又、冷却機能を強化するために溝部の幅を広くすることにより、外観上はローラ電極の接触通電面部分が凸形状に見えるような形態でも構わない。

尚、シーム溶接の際に、一定の加圧が必要となる場合がある。このような場合に用いるローラ電極としては、図３のように、溝部３５内に耐熱絶縁性の物質３６を充填又は挿入し、且つローラ電極３１の接触通電面３２側に露出した耐熱絶縁性物質３６の表面の曲率は耐熱絶縁性物質３６の両側の接触通電面３２の曲率と同じ曲率としたローラ電極３１とすることにより、シーム溶接時に一定の加圧が可能となる。溝部に耐熱絶縁性物質を形成する例としては、高耐熱性のガラス材を溝部に充填し固化して形成した形態であったり、又は耐熱性セラミックス材を溝部形状に加工し、そのセラミックス材を溝部に挿入して形成する形態がある。

図１は、本発明のシーム溶接用ローラ電極の一形態を示した斜視図である。 図２は、シーム溶接用ローラ電極を用いたシーム溶接の形態を上方より示した平面図である。 図３は、本発明におけるシーム溶接用ローラ電極の他の形態を示した斜視図である。 図４は、従来のシーム溶接用ローラ電極を用いたシーム溶接の形態を上方より示した平面図である。

符号の説明

１０・・・シーム溶接用のローラ電極
１２・・・接触通電面
１３・・・内側側面
１４・・・外側側面
１５・・・溝部
３６・・・絶縁性物質

Claims (1)

1. シーム溶接に用いられるローラ電極において、該ローラ電極の接触通電面には、該ローラ電極の外側側面から内側側面に至る少なくとも１本の溝部が設けられており、
   該溝部内には、耐熱絶縁性物質が充填又は挿入されており、且つ該ローラ電極の接触通電面側に露出した該耐熱絶縁性物質の表面の曲率は、該耐熱絶縁性物質両側の接触通電面の曲率と同じ曲率であることを特徴とするシーム溶接用ローラ電極。

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