JP4572984B2 - Laser welding structure and laser welding method - Google Patents
Laser welding structure and laser welding method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4572984B2 JP4572984B2 JP2009011904A JP2009011904A JP4572984B2 JP 4572984 B2 JP4572984 B2 JP 4572984B2 JP 2009011904 A JP2009011904 A JP 2009011904A JP 2009011904 A JP2009011904 A JP 2009011904A JP 4572984 B2 JP4572984 B2 JP 4572984B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- conductive member
- laser welding
- laser
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
本発明は、レーザ溶接構造およびレーザ溶接方法に関し、特にCuまたはCu合金からなるリードと導電部材とをレーザ光で溶接するレーザ溶接構造およびレーザ溶接方法に関する。 The present invention relates to a laser welding structure and a laser welding method, and more particularly to a laser welding structure and a laser welding method for welding a lead made of Cu or a Cu alloy and a conductive member with a laser beam.
レーザ光を利用したレーザ溶接は、数ms程度の短時間で溶接工程が完了するという利点がある。一方、レーザ光は銅(Cu)やCu合金に対する反射率が大きいため、CuやCu合金はレーザ光のエネルギーを吸収しにくい。また、CuやCu合金は、熱伝導率が高いため、レーザ光の照射によって溶融した部分が再凝固しやすく、凝固にともなうクラックが生じやすいという問題がある。 Laser welding using laser light has the advantage that the welding process is completed in a short time of about several ms. On the other hand, since laser light has a high reflectance with respect to copper (Cu) or a Cu alloy, Cu or Cu alloy hardly absorbs the energy of the laser light. Further, since Cu and Cu alloys have high thermal conductivity, there is a problem that a portion melted by irradiation with laser light is easily re-solidified, and cracks are easily caused by solidification.
そこで、特許文献1では、重ね合わせた二つの部材の先端部分を溶接することが開示されている。また、特許文献2では、レーザ光に代えて電子ビームによりCuやCu合金を溶接することが開示されている。さらに、特許文献3では、めっき層を形成したCuからなる部材の先端を斜めに切除することにより、レーザ光による溶接の実現を図っている。特許文献4では、溶接の対象となる部材を薄板化あるいは折り曲げることにより、この部材に弾性力を付与している。 Therefore, Patent Document 1 discloses welding the tip portions of two superimposed members. Patent Document 2 discloses that Cu or a Cu alloy is welded by an electron beam instead of a laser beam. Furthermore, in patent document 3, the front-end | tip of the member which consists of Cu which formed the plating layer is cut off diagonally, and the implementation | achievement of the welding by a laser beam is aimed at. In Patent Document 4, an elastic force is applied to a member to be welded by thinning or bending the member.
しかしながら、特許文献1の場合、溶接の対象となる部材は筒状であることを前提としている。そのため、例えば狭小な間隔で配置された半導体装置のリードと導電部材との溶接などに適用は困難である。また、特許文献1の場合、レーザ光の反射率の大きなCuやCu合金を用いることについては想定していない。特許文献2の場合、電子ビームによる溶接の際に、溶接の対象となる部材に電流が流れるおそれがある。そのため、例えば半導体装置のリードと導電部材とを電子ビームにより溶接する場合、半導体装置の素子破壊を招くおそれがある。また、電子ビームによる溶接は、溶接部分を真空状態にする必要があるため、装置の大型化や複雑化を招くという問題がある。さらに、特許文献3の場合、溶接の対象となる部材は、端部を板厚方向に対し斜めに切除する必要があり、量産性の低下を招くという問題がある。また、特許文献4の場合、溶接の対象となる部材は、端部を薄く加工する必要があったり、曲げ工程が必要であったりと、量産性の低下を招くという問題がある。 However, in Patent Document 1, it is assumed that the member to be welded is cylindrical. For this reason, it is difficult to apply, for example, welding between leads of a semiconductor device arranged at a narrow interval and a conductive member. In the case of Patent Document 1, it is not assumed that Cu or a Cu alloy having a high laser beam reflectivity is used. In the case of Patent Document 2, current may flow through a member to be welded during welding with an electron beam. Therefore, for example, when the lead of the semiconductor device and the conductive member are welded by an electron beam, there is a risk of element destruction of the semiconductor device. In addition, welding with an electron beam has a problem in that the apparatus is increased in size and complexity because the welded portion needs to be in a vacuum state. Furthermore, in the case of Patent Document 3, it is necessary to cut the end of the member to be welded obliquely with respect to the plate thickness direction, which causes a problem that mass productivity is reduced. In addition, in the case of Patent Document 4, there is a problem that the member to be welded has a problem in that the productivity is reduced when the end portion needs to be processed thin or a bending process is required.
そこで、本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化および複雑化ならびに加工性の低下を招くことなく、CuまたはCu合金で形成された溶接対象を微少な範囲でレーザ溶接し、溶接時のクラックが低減されるレーザ溶接構造およびレーザ溶接方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is to weld an object formed of Cu or a Cu alloy without causing an increase in size and complexity of the apparatus and a decrease in workability. An object of the present invention is to provide a laser welding structure and a laser welding method in which laser welding is performed in a minute range and cracks during welding are reduced.
請求項1または7記載の発明では、レーザ光が照射されるリードに例えば無電解Ni−P(ニッケル−リン)または電気NiめっきなどNiを含む材料からなるNiめっき層を形成している。リードにこのようなNiめっき層を形成することにより、リードをCuまたはCu合金で形成する場合でも、レーザ光の反射率が低下すなわちエネルギーの吸収率が増大する。また、Niめっき層は、CuまたはCu合金よりも融点が低いため、溶融時の種となる部分が容易に形成される。したがって、装置の大型化および複雑化を招くことなく、CuまたはCu合金で形成されたリードおよび導電部材を微少な範囲でレーザ溶接することができる。 In the first or seventh aspect of the invention, the Ni plating layer made of a material containing Ni such as electroless Ni—P (nickel-phosphorus) or electric Ni plating is formed on the lead irradiated with the laser beam. By forming such a Ni plating layer on the lead, even when the lead is formed of Cu or Cu alloy, the reflectance of the laser beam is lowered, that is, the energy absorption rate is increased. Further, since the Ni plating layer has a melting point lower than that of Cu or Cu alloy, a portion that becomes a seed at the time of melting is easily formed. Therefore, the lead and the conductive member formed of Cu or Cu alloy can be laser-welded in a minute range without increasing the size and complexity of the apparatus.
また、請求項1または7記載の発明では、溶接部は、先端が凸状の曲線形状に形成される。これにより、レーザ光の照射により溶融した部分が再凝固する際、結晶は中心へ向けて生成し、溶接部には圧縮方向の応力が加わる。さらに、先端が凸状の曲線形状の溶接部を形成することにより、リードの先端の形状に関わらずレーザ光による溶接が可能となる。したがって、量産性の低下を招くことなくCuまたはCu合金で形成されたリードおよび導電部材をレーザ光で溶接することができるとともに、溶接時の溶融部分の再凝固にともなうクラックの生成を低減することができる。 In the invention according to claim 1 or 7 , the welded portion is formed in a curved shape having a convex tip. As a result, when the portion melted by the irradiation of the laser beam resolidifies, crystals are generated toward the center, and stress in the compression direction is applied to the welded portion. Further, by forming a curved welded portion with a convex tip, welding with a laser beam is possible regardless of the shape of the tip of the lead. Therefore, leads and conductive members formed of Cu or Cu alloy can be welded with laser light without causing a decrease in mass productivity, and the generation of cracks accompanying re-solidification of the melted part during welding is reduced. Can do.
請求項2記載の発明では、導電部材の厚さt2は、リードの厚さt1の2倍以上に設定されている。リードと導電部材とを溶接するとき、導電部材に重ねられたリードにレーザ光が照射される。導電部材の厚さt2がリードの厚さt1の2倍より小さいとき、照射されたレーザ光によってリードだけでなく導電部材まで溶融するおそれがある。導電部材が溶融すると、溶接部の先端を凸状の曲線形状に形成することが困難になる。したがって、t2≧2×t1とすることにより、レーザ光によってリードと導電部材とを安定して溶接することができる。 According to the second aspect of the present invention, the thickness t2 of the conductive member is set to be not less than twice the thickness t1 of the lead. When the lead and the conductive member are welded, the laser beam is irradiated to the lead superimposed on the conductive member. When the thickness t2 of the conductive member is smaller than twice the thickness t1 of the lead, the irradiated laser beam may melt not only the lead but also the conductive member. When the conductive member melts, it becomes difficult to form the tip of the welded portion into a convex curved shape. Therefore, by setting t2 ≧ 2 × t1, the lead and the conductive member can be stably welded by the laser beam.
請求項3記載の発明では、導電部材の幅w2は、リードの幅w1より大きく設定されている。リードと導電部材とを溶接するとき、導電部材に重ねられたリードにレーザ光が照射される。導電部材に対するリードの幅が大きくなると、適正な位置あわせが困難になるだけでなく、溶接部の先端を凸状の曲線形状に形成することが困難になる。溶接部の先端の形状が凸状の曲線形状でなくなると、溶接部において再凝固時にクラックが生じやすくなる。したがって、w2>w1とすることにより、レーザ光によってリードと導電部材とを安定して溶接することができる。 In the present invention, the width w2 of the conductive member is set larger than the width w1 of the lead. When the lead and the conductive member are welded, the laser beam is irradiated to the lead superimposed on the conductive member. When the width of the lead with respect to the conductive member is increased, not only proper alignment is difficult, but it is also difficult to form the tip of the welded portion in a convex curved shape. If the shape of the tip of the welded portion is not a convex curved shape, cracks are likely to occur during resolidification in the welded portion. Therefore, by setting w2> w1, the lead and the conductive member can be stably welded by the laser beam.
請求項4記載の発明では、リードの先端に面取り部を有している。リードの先端にレーザ光を照射することにより形成される溶接部の先端における形状は、リードの先端の形状によって変化する。リードの先端に面取り部を設けることにより、溶接部の先端は適正な凸状の曲線形状を形成しやすくなる。したがって、溶接部における再凝固時のクラックの生成を低減することができる。 In the invention according to claim 4, the lead has a chamfered portion at the tip. The shape of the tip of the weld formed by irradiating the tip of the lead with laser light varies depending on the shape of the tip of the lead. By providing a chamfered portion at the tip of the lead, the tip of the welded portion can easily form an appropriate convex curved shape. Therefore, the generation of cracks at the time of resolidification in the welded portion can be reduced.
請求項5または6記載の発明では、面取り部は角部を切除した形状または凸状の曲線形状である。このように面取り部を形成することにより、溶接部の先端はリード部の面取り部に沿って適正な凸状の曲線形状を形成する。したがって、溶接部における再凝固時のクラックの生成を低減することができる。また、請求項5の発明では、面取り部は角部を切除した形状であるので、例えばフレームと一体に形成されているリードをフレームから打ち抜くとき、リードの打ち抜きとともに面取り部が容易に形成される。したがって、工数の増大を招くことなく面取り部を形成することができる。
請求項8記載の発明では、Niめっき層はリードの先端面を含むリードの全体に設けられている。そのため、照射されたレーザ光によって溶融する部分は拡大する。したがって、溶接部の生成を促すことができる。
In the invention according to claim 5 or 6, the chamfered portion has a shape obtained by cutting off a corner portion or a convex curved shape. By forming the chamfered portion in this manner, the tip of the welded portion forms an appropriate convex curved shape along the chamfered portion of the lead portion. Therefore, the generation of cracks at the time of resolidification in the welded portion can be reduced. Further, in the invention of claim 5, since the chamfered portion has a shape in which a corner portion is cut off, for example, when a lead formed integrally with the frame is punched from the frame, the chamfered portion is easily formed together with the punching of the lead. . Therefore, the chamfered portion can be formed without increasing the number of steps.
In the invention according to claim 8 , the Ni plating layer is provided on the entire lead including the tip end face of the lead. Therefore, the part melted by the irradiated laser beam is enlarged. Therefore, generation of a welded portion can be promoted.
請求項9記載の発明では、レーザ光の照射範囲の直径はリードの幅の1/2以上である。そして、レーザ光の照射範囲には、リードの先端が含まれている。レーザ光をリードの先端を含む範囲に照射することにより、リードの先端から突出する溶接部が形成される。そして、レーザ光の照射範囲の直径をリードの幅の1/2以上とすることにより、レーザ光はリードの先端を含む広範囲に照射される。リードの幅がレーザ光の照射範囲の直径に対して大きくなると、溶接部の先端を適正な凸状の曲線形状に形成することが困難になる。溶接部の先端の形状が凸状の曲線形状でなくなると、溶接部において再凝固時にクラックが生じやすくなる。したがって、レーザ光の照射範囲の直径をリードの幅の1/2以上と設定することにより、レーザ光によってリードと導電部材とを安定して溶接することができる。 In the ninth aspect of the present invention, the diameter of the laser light irradiation range is ½ or more of the width of the lead. The laser light irradiation range includes the tip of the lead. By irradiating the range including the tip of the lead with laser light, a welded portion protruding from the tip of the lead is formed. Then, by setting the diameter of the laser light irradiation range to be ½ or more of the lead width, the laser light is irradiated over a wide range including the tip of the lead. When the width of the lead is larger than the diameter of the laser beam irradiation range, it becomes difficult to form the tip of the welded portion in an appropriate convex curved shape. If the shape of the tip of the welded portion is not a convex curved shape, cracks are likely to occur during resolidification in the welded portion. Therefore, by setting the diameter of the laser light irradiation range to be ½ or more of the lead width, the lead and the conductive member can be stably welded by the laser light.
請求項10記載の発明では、レーザ光の照射時に照射部位へ不活性ガスを供給することにより、溶融した溶接部の表面張力が変化する。この表面張力は、照射部位へ供給される不活性ガスによって変化する。表面張力を変化させることにより、溶融した部分が再凝固するとき、中心側への結晶の成長が促される。したがって、再凝固時におけるクラックの生成を低減することができる。
請求項11記載の発明では、リードに照射するレーザ光の出力は徐々に低下させる。これにより、溶融した溶接部の温度変化は小さくなる。したがって、再凝固時におけるクラックの生成を低減することができる。
In the tenth aspect of the present invention, the surface tension of the molten welded portion is changed by supplying an inert gas to the irradiated portion at the time of laser beam irradiation. This surface tension varies depending on the inert gas supplied to the irradiation site. By changing the surface tension, crystal growth is promoted toward the center when the melted portion resolidifies. Therefore, the generation of cracks during re-solidification can be reduced.
In the invention described in
以下、本発明のレーザ溶接構造およびレーザ溶接方法の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態おいて実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるレーザ溶接構造を適用したレーザ溶接部を図1に示す。図1に示すレーザ溶接部10は、例えば図2に示すようにモータ11と一体に組み付けられているモールド集積回路装置12に適用される。モールド集積回路装置12は、図3に示すように樹脂パッケージ13に封止された処理部14および制御部15を有している。処理部14は、例えばマイクロコンピュータを構成するCPUやメモリなどの多ピンの集積回路チップ16が設けられている。制御部15は、例えばパワーMOSFETなどのパワー素子17が設けられている。処理部14の集積回路チップ16が搭載されている基板18と、制御部15のパワー素子17が設けられている基板19とは、例えばAu(金)などからなるボンディングワイヤ21によって電気的に接続されている。モールド集積回路装置12は、樹脂パッケージ13から外側へ突出する複数のリード22およびリード30を有している。リード22は、Auなどからなる細線のボンディングワイヤ23によって処理部14の基板18と電気的に接続されている。また、リード30は、Al(アルミニウム)などからなる太線ワイヤ24によって制御部15のパワー素子17と電気的に接続されている。リード22は、図2に示すようにモータ11に設けられている導電部材40と接続される。
Hereinafter, a plurality of embodiments of a laser welding structure and a laser welding method of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
A laser welded portion to which the laser welding structure according to the first embodiment of the present invention is applied is shown in FIG. A laser welded
次に、図1に基づいてレーザ溶接部10について詳細に説明する。レーザ溶接部10は、モールド集積回路装置12のリード30と、モータ11の導電部材40との接続部分に構成される。すなわち、レーザ溶接構造であるレーザ溶接部10は、リード30および導電部材40を構成要素として備えている。このリード30と導電部材40とは、溶接部50において接続されている。溶接部50は、リード30の先端から導電部材40側へ形成されている。溶接部50は、図1(B)に示すように先端51が円弧形状に形成されている。なお、本明細書中において溶接部50の先端51は、凸状の曲線形状として円弧形状を例示している。しかし、溶接部50の先端51は、真の円弧形状に限らず、凸状の曲線形状であれば他の類似する曲線形状でもよい。以下、本明細書中では、凸状の曲線形状として円弧形状を例に説明する。このように、溶接部50は、先端51部分すなわちリード30のモールド集積回路装置12とは反対側の端部が円弧形状に形成される。溶接部50は、図1(A)の下方、すなわち導電部材40側の一部が導電部材40に潜り込んで形成されている。このような溶接部50により、リード30と導電部材40とは電気的および機械的に接続されている。
Next, the laser welded
リード30は、図4(A)に示すようにリード本体31およびめっき層32を有している。リード本体31は、Cu(銅)またはCu合金から薄板状に形成されている。めっき層32は、例えば無電解Ni−P(ニッケル−リン)めっきまたは電気NiめっきなどのNiを含む材料からなり、リード本体31の少なくとも厚さ方向の両端面および幅方向の両端面に設けられている。すなわち、めっき層32は、リード本体31の先端面33を除く各面に形成されている。一方、導電部材40は、導電部材本体41およびめっき層42を有している。導電部材本体41は、リード本体31と同様にCuまたはCu合金から薄板状に形成されている。めっき層42は、Sn(錫)めっきからなり、導電部材本体41の少なくとも厚さ方向の両端面および幅方向の両端面に設けられている。なお、導電部材40のめっき層42は、Snめっきに限らず、その他のめっきでもよい。
The
図2に示すようにレーザ溶接部10によりリード30と導電部材40とを溶接する場合、図4に示すようにめっき層42を有する導電部材40にめっき層32を有するリード30が重ねられる。導電部材40に重ねられたリード30には、レーザ照射装置60からレーザ光が照射される。レーザ照射装置60は、例えばYAGレーザなどを照射する。レーザ照射装置60から照射されるレーザ光は、図4(B)に示すようにリード30の先端面33を含む円形状の照射範囲61に照射される。リード30にレーザ光を照射することにより、リード30とともに導電部材40が溶融し、溶接部50が形成される。リード30および導電部材40の溶融によって形成される溶接部50は、図1に示すように先端51が円弧形状に形成される。
As shown in FIG. 2, when the
詳細には、リード30にレーザ照射装置60からレーザ光を照射すると、リード本体31に先立ってめっき層32が溶融する。これは、CuまたはCu合金からなるリード本体31に比較して、Niめっきからなるめっき層32はレーザ光の反射率が低くかつ融点が低いからである。このように、リード本体31に先立ってめっき層32が溶融することにより、リード30にはめっき層32によって溶融の種となる部分が生成する。リード本体31は、この溶融しためっき層32によっての溶融が促される。レーザ光の照射により溶融した部分は、さらに導電部材40のめっき層42および導電部材本体41を溶融しつつ導電部材本体41へ潜り込む。これにより、リード30と導電部材40とを接続する溶接部50が形成される。
Specifically, when the
次に、レーザ溶接部10を構成するリード30および導電部材40の寸法、ならびに照射されるレーザ光の照射条件を説明する。
めっき層32を含むリード30の板厚をt1とし、めっき層42を含む導電部材40の板厚をt2としたとき、t2≧2×t1であることが望ましい。これは、導電部材40の板厚t2が十分でないとき、リード30に照射されたレーザ光の出力が大きいと、導電部材40はリード30とは反対側の面まで溶融するおそれがある。そのため、導電部材40の板厚t2をリード30の板厚t1の2倍以上に設定することにより、レーザ光の出力に関わらず、導電部材40の溶融が回避される。また、めっき層32を含むリード30の幅をw1とし、めっき層42を含む導電部材40の幅をw2としたとき、w2>w1であることが望ましい。これは、導電部材40の幅w2が十分でないとき、リード30と導電部材40との位置あわせが困難になるだけでなく、溶接部50の先端51が適正な円弧形状になりにくいからである。そのため、導電部材40の幅w2をリード30の幅w1より大きく設定することにより、リード30と導電部材40との位置あわせが容易になるとともに、溶接部50の先端形状を適正な円弧形状とすることができる。
Next, the dimensions of the
When the plate thickness of the
レーザ光の照射範囲61は、リード30の先端面33を含む円形状の範囲に設定されている。これとともに、レーザ光の照射範囲61の径dは、リード30の幅w1の1/2以上に設定されている。すなわち、d≧w1/2である。但し、レーザ光の照射範囲61は、リード30の幅w1を超えることは望ましくない。したがって、w1>d≧w1/2であることが望ましい。このように、レーザ光の照射範囲61をリード30の先端面33を含む径dと設定することにより、溶接部50の先端51は適正な円弧形状となる。言い換えると、リード30の先端面33よりもモールド集積回路装置12側へ大きくずれた位置にレーザ光を照射したり、レーザ光の照射範囲61の径dがリード30の幅w1に対し極端に小さくなると、溶接部50の先端51は適正な円弧形状とならない。
The laser
以上のような条件を満たすようにレーザ光は照射される。なお、第1実施形態における各部の寸法の具体例は次の通りである。リード30の板厚t1および幅w1は、それぞれt1=0.25mm、w1=0.6mmである。導電部材40の板厚t2および幅w2は、それぞれt2=0.5mm、w2=0.8mmである。レーザ光は、リード30の先端面33から0.15mmの位置に径d=0.3mmの範囲で照射される。また、リード30のめっき層32の厚さは3μmから7μmであり、導電部材40のめっき層42の厚さは0.8μmから1.5μmである。めっき層32およびめっき層42の厚さは、上記の例に関わらず、任意の範囲で形成することができる。また、リード30や導電部材40の板厚および幅、ならびにレーザ光の照射位置などについても、上述の条件を満たす範囲で任意に寸法を変更可能である。
Laser light is irradiated so as to satisfy the above conditions. In addition, the specific example of the dimension of each part in 1st Embodiment is as follows. The plate thickness t1 and width w1 of the
上記のような条件を満たすようにレーザ光を照射することにより、図1に示すように溶接部50の先端51は適正な円弧形状を形成する。このように溶接部50をリード30から突出するとともに先端51の形状を円弧形状にすることにより、図5に示すように溶接部50の内部の結晶52は中心側へ収縮する方向へ成長する。すなわち、レーザ光の照射によって溶融しためっき層32、リード本体31、めっき層42および導電部材本体41の混合物からなる溶接部50は、レーザ光の照射を停止することにより再び結晶化して凝固する。この凝固時に生成する結晶52は、溶接部50の先端51の形状を円弧状にすることにより、中心側へ向けて成長する。これにより、溶接部50には、再凝固時に中心側へ収縮する応力が加わる。その結果、溶接部50の再凝固時におけるクラックの生成が低減される。
By irradiating the laser beam so as to satisfy the above conditions, the
一方、図6に示すようにリード130と導電部材140とを重ねた後、リード130の先端から離れた部分にレーザ光を照射する従来例の場合、溶接部150の再凝固時に生成する結晶151は、レーザ光の照射の停止によって照射面へ向けて成長する。そのため、溶接部150には、外向きの収縮応力が加わる。その結果、溶接部150の再凝固時にクラック152の生成を招く。
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the case of the conventional example in which the
以上説明したように、第1実施形態では、レーザ光が照射されるリード30にNiめっきからなるめっき層32を形成している。リード30にめっき層32を形成することにより、リード本体31をCuまたはCu合金で形成する場合でも、レーザ光の反射率が低下し、リード30へのエネルギーの吸収率が増大する。また、Niめっきからなるめっき層32は、リード本体31よりも融点が低いため、溶融時の種となる部分が容易に形成される。したがって、電子ビームによる溶接などのように装置の大型化および複雑化を招くことなく、レーザ光を用いてリード30と導電部材40とを溶接することができる。
第1実施形態では、リード30と導電部材40とをレーザ溶接することにより、微少な範囲での溶接が可能である。そのため、モータ11とモールド集積回路装置12との一体化のように、微少な間隔でリード30が配列されているモールド集積回路装置12とモータ11の導電部材40との溶接を確実に実施することができる。
As described above, in the first embodiment, the
In the first embodiment, the
第1実施形態では、溶接部50は、先端51が円弧形状に形成されている。これにより、レーザ光の照射により溶融した溶接部50が再凝固する際、溶接部50の結晶は中心へ向けて生成し、溶接部50には圧縮方向の応力が加わる。したがって、溶接時の溶融部分の再凝固にともなうクラックの生成を低減することができる。また、リード30の先端に溶接部50を形成し、溶接部50の先端51を円弧形状とすることにより、リード30の先端を斜めに切断する必要がない。したがって、量産性の低下を招くことなくCuまたはCu合金で形成されたリード30と導電部材40とをレーザ光で溶接することができる。
In the first embodiment, the welded
第1実施形態では、リード30はNiめっきからなるめっき層32を有している。リード30は、導電部材40との反対側において太線ワイヤ24によってパワー素子17と接続されている。Niめっきからなるめっき層32は、Alからなる太線ワイヤ24との親和性も高い。したがって、リードにめっき層32を形成することにより、溶接部50によって導電部材40と接続することができるとともに、パワー素子17と接続する太線ワイヤ24との接続性も向上することができる。
In the first embodiment, the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態によるレーザ溶接構造を図7に示す。
第2実施形態では、レーザ溶接構造は、図7に示すようにリード30の先端面33にもめっき層32が設けられている。すなわち、めっき層32は、リード30の厚さ方向の両端面および幅方向の両端面だけでなく、先端面33にも設けられている。このように、めっき層32をリード30の先端面33にも設けることにより、融点が低いめっき層32が拡大する。これにより、レーザ光の照射時に融点の低いめっき層32において、溶融の種となる部分の形成が容易になる。したがって、溶接部50の生成を促すことができる。
第2実施形態のようにリード30の先端面33にめっき層32を設ける場合、リード30を図示しないフレームから打ち抜いた後、めっき層32を形成することが望ましい。この場合、リード30は、先端面33を除く各面にめっき層32を形成しておいてもよい。
(Second Embodiment)
A laser welding structure according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the second embodiment, in the laser welding structure, a
When the
(第3、第4実施形態)
本発明の第3、第4実施形態によるレーザ溶接構造をそれぞれ図8または図9に示す。
第3実施形態では、図8に示すようにリード30は、面取り部34を有している。面取り部34は、リード30の先端面33における角部を切除して形成されている。すなわち、リード30の先端は、レーザ光の照射範囲61の周囲が平面状に切除されている。図8では、レーザ光の照射によって形成される溶接部50を破線で示している。
第4実施形態では、図9に示すようにリード30は、面取り部35を有している。面取り部35は、リード30の円弧形状の先端面33として設けられている。すなわち、リード30の先端は、レーザ光の照射範囲61を含めて円弧形状に形成されている。図9では、レーザ光の照射によって形成される溶接部50を破線で示している。
(Third and fourth embodiments)
Laser welding structures according to third and fourth embodiments of the present invention are shown in FIGS. 8 and 9, respectively.
In the third embodiment, the
In the fourth embodiment, the
このように、第3実施形態ではリード30に角部を切除した面取り部34を設け、第4実施形態ではリード30の先端に円弧形状の面取り部35を設けている。このように面取り部34および面取り部35を設けることにより、レーザ光の照射時に溶融した溶接部50の先端51はリード30の先端面33の形状に近似する。その結果、溶接部50の先端51は、より適正な円弧形状を形成しやすくなる。したがって、溶接部50におけるクラックの生成を低減することができる。また、面取り部34、35を簡単な形状とすることにより、図示しないフレームからのリード30の打ち抜きと同時に面取り部34、35を形成することができる。
As described above, in the third embodiment, the
(その他の実施形態)
図10に示すように、レーザ照射装置60をガス供給ノズル63に収容し、レーザ光を照射するとき、ガス供給ノズル63からレーザ光の照射部分へ不活性ガスを供給してもよい。不活性ガスとしては、N2(窒素)やAr(アルゴン)などを適用可能である。溶接部50となるレーザ光の照射部分へ不活性ガスを供給することにより、溶融した溶接部50の表面張力が変化する。この表面張力は、溶接部50へ供給される不活性ガスによって変化する。表面張力を変化させることにより、溶接部50が再凝固するとき、中心側への結晶の成長が促される。したがって、溶接部50の再凝固時におけるクラックの生成を低減することができる。
(Other embodiments)
As shown in FIG. 10, when the
また、図11(B)に示すように、レーザ光の出力は、溶接部50を溶融した後、徐々に低下させてもよい。図11(A)に示す通常のレーザ光照射時に比較して、図11(B)に示すように溶接部50へ照射したレーザ光の出力を徐々に低下させることにより、溶融した溶接部50の温度の低下も緩やかになる。そのため、溶融した溶接部50が再凝固するとき、結晶はゆっくりと中心側へ成長する。したがって、溶接部50の再凝固時において溶接部50には中心側への応力が発生し、クラックの生成を低減することができる。
上記の複数の実施形態で説明したレーザ溶接部10の適用先は一例であり、モータ11とモールド集積回路装置12との溶接に限らず、その他のCu合金のリードと導電部材との溶接に適用することができる。
Further, as shown in FIG. 11B, the laser beam output may be gradually decreased after the welded
The application destination of the
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。 The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
図面中、10はレーザ溶接部(レーザ溶接構造)、30はリード、32はめっき層(Niめっき層)、33は先端面、34、35は面取り部、40は導電部材、42はめっき層、50は溶接部、51は先端を示す。
In the drawings, 10 is a laser welded portion (laser welded structure), 30 is a lead, 32 is a plated layer (Ni plated layer), 33 is a tip surface, 34 and 35 are chamfered portions, 40 is a conductive member, 42 is a plated layer,
Claims (11)
前記リードと接続され、CuまたはCu合金からなる導電部材と、
前記リードと前記導電部材との間をレーザ溶接により接続し、先端側が凸状の曲線形状に形成されている溶接部と、
を備えることを特徴とするレーザ溶接構造。 A lead made of Cu or Cu alloy having a Ni plating layer;
A conductive member connected to the lead and made of Cu or Cu alloy;
A connection between the lead and the conductive member is connected by laser welding, and a welding portion in which the tip side is formed in a convex curved shape,
A laser welding structure comprising:
前記導電部材に重ねられた前記リードの前記導電部材と反対側の端面において前記リードの先端にレーザ光を照射し、前記リードから突出して先端が凸状の曲線形状の溶接部を形成する工程と、 Irradiating a tip of the lead with a laser beam on an end surface of the lead opposite to the conductive member of the lead superimposed on the conductive member, and forming a curved welded portion protruding from the lead and having a convex tip. ,
を含むことを特徴とするレーザ溶接方法。 A laser welding method comprising:
前記Niめっき層は、前記リードの厚さ方向の両端面、前記リードの幅方向の両端面、および先端側の端面を覆っていることを特徴とする請求項7記載のレーザ溶接方法。 8. The laser welding method according to claim 7, wherein the Ni plating layer covers both end faces in the thickness direction of the leads, both end faces in the width direction of the leads, and end faces on the front end side.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009011904A JP4572984B2 (en) | 2008-05-08 | 2009-01-22 | Laser welding structure and laser welding method |
DE102009013110.8A DE102009013110B4 (en) | 2008-03-20 | 2009-03-13 | Laser welding structure and laser welding process |
US12/382,633 US8415027B2 (en) | 2008-03-20 | 2009-03-19 | Laser welding structure |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008122191 | 2008-05-08 | ||
JP2009011904A JP4572984B2 (en) | 2008-05-08 | 2009-01-22 | Laser welding structure and laser welding method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009291838A JP2009291838A (en) | 2009-12-17 |
JP4572984B2 true JP4572984B2 (en) | 2010-11-04 |
Family
ID=41540508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009011904A Active JP4572984B2 (en) | 2008-03-20 | 2009-01-22 | Laser welding structure and laser welding method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4572984B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012200088A (en) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Denso Corp | Motor drive device and electrically driven power steering device using the same |
JP5814991B2 (en) * | 2012-10-01 | 2015-11-17 | 日本特殊陶業株式会社 | Temperature sensor |
JP2016190255A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 株式会社デンソー | Joined body, joining method and joining device |
CN114406466B (en) * | 2022-03-28 | 2022-07-12 | 深圳市卓汉材料技术有限公司 | Soldering method, soldering structure of elastic electric contact terminal, and electronic device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08218137A (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-27 | Kobe Steel Ltd | Copper or copper alloy member excellent in laser weldability |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6475699A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-22 | Fujitsu Ltd | Method for preventing exfoliation of plating film and method for processing metal with high energy beam |
-
2009
- 2009-01-22 JP JP2009011904A patent/JP4572984B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08218137A (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-27 | Kobe Steel Ltd | Copper or copper alloy member excellent in laser weldability |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009291838A (en) | 2009-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8415027B2 (en) | Laser welding structure | |
JP4262672B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US6444489B1 (en) | Semiconductor chip assembly with bumped molded substrate | |
US20150294870A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP5319571B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR102452097B1 (en) | Lead frame and semi-conductor device | |
US20090008775A1 (en) | Semiconductor device with welded leads and method of manufacturing the same | |
JP2007123395A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP4722757B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
CN109427721B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP2004174522A (en) | Composite solder, production method therefor, and electronic equipment | |
JP4572984B2 (en) | Laser welding structure and laser welding method | |
US9006958B2 (en) | Piezoelectric device | |
JP2008028286A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP6038439B2 (en) | Chip resistor, chip resistor mounting structure | |
JP2010253493A (en) | Method and apparatus for parallel seam welding | |
US7646089B2 (en) | Semiconductor package, method for manufacturing a semiconductor package, an electronic device, method for manufacturing an electronic device | |
JP2009016794A (en) | Capless package and its production method | |
JP2009147123A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method therefor | |
JP5381816B2 (en) | Wire bonding method | |
JP4155574B2 (en) | Semiconductor device mounting apparatus and electronic component | |
JP2005101165A (en) | Flip chip mounting structure, substrate for mounting the same, and method of manufacturing the same | |
JP4201060B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2010153569A (en) | Laser device and manufacturing method therefor | |
JP2001053097A (en) | Method for forming stud bump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100312 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100720 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100802 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4572984 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |