JP4963143B2 - Metal-to-metal joining method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、すずまたはすず合金などからなるめっき層を備えた金属と、他の金属とを接合する金属同士の接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、自動車などに配索されるワイヤハーネスは、電線と該電線の端部に取り付けられる端子金具と、を備えている。前記電線は、銅などの金属からなる芯線と、該芯線を被覆する絶縁性の被覆部と、を備えている。端子金具は、導電性の金属からなる母材の表面に、すずなどからなるめっき層が形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、前記端子金具と前記電線とを電気的及び機械的に接続する際には、端子金具の一部分を前記電線にかしめるなどしてきた。このため、例えば、自動車などに前記ワイヤハーネスが配索された際に、該自動車の走行中の振動などによって、前記端子金具と電線との電気的な接続が、断線する恐れが生じる。
【0004】
また、半田などを用いたろう付けによって、前記端子金具と前記電線とを電気的及び機械的に接続することも考えられる。半田などを用いたろう付けを用いても、該自動車の走行中の振動などによって前記端子金具と電線との電気的な接続が断線する恐れが生じ、かつ経年変化などによって前記端子金具と電線との電気的な接続が断線する恐れがあった。
【0005】
したがって、本発明の目的は、表面にめっき層が形成された金属に他の金属を確実に接合できる金属同士の接合方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の金属同士の接合方法は、表面にすずまたはすず合金からなるめっき層が形成された第1金属と、該第1金属とは別体の銅または銅合金からなる第2金属と、を接合する接合方法において、前記第1金属のめっき層に、前記第1及び第2金属とは別体の第3金属を重ね、該第3金属にさらに前記第2金属を重ねて、互いに接合されていない前記第1〜第3金属に対して超音波溶着を行うことで、前記第3金属を介して前記第1金属と前記第2金属とを接合し、前記第3金属は、板状の板部材であり、前記板部材は、インジウム、ビスマス、鉛、カドミウムのうち一つの金属若しくは二つ以上を含んだ合金またははんだからなることを特徴としている。
【0008】
請求項2に記載の本発明の金属同士の接合方法は、表面にめっき層が形成された第1金属と、該第1金属とは別体の第2金属と、を接合する接合方法において、前記第1金属のめっき層に、前記第1及び第2金属とは別体の第3金属を重ね、該第3金属にさらに前記第2金属を重ねて、互いに接合されていない前記第1〜第3金属に対して超音波溶着を行うことで、前記第3金属を介して前記第1金属と前記第2金属とを接合し、前記第3金属は、板状の板部材と、粒状に形成されかつ前記めっき層の厚みより大きい金属粒と、であることを特徴としている。
【0010】
請求項3に記載の本発明の金属同士の接合方法は、請求項2に記載の金属同士の接合方法において、前記板部材は、インジウム、ビスマス、鉛、カドミウムのうち一つの金属若しくは二つ以上を含んだ合金またははんだからなることを特徴としている。
【0011】
請求項4に記載の本発明の金属同士の接合方法は、請求項2に記載の金属同士の接合方法において、前記第1金属は黄銅からなり、第2金属は銅からなり、前記金属粒は黄銅からなることを特徴としている。
【0012】
請求項5に記載の本発明の金属同士の接合方法は、請求項2ないし請求項4のうち何れか一項に記載の金属同士の接合方法において、前記めっき層は、すずまたはすず合金からなることを特徴としている。
【0013】
請求項1に記載した本発明の金属同士の接合方法によれば、第1金属のめっき層に第3金属を重ね、さらに第3金属に第2金属を重ねて超音波溶着を行う。なお、前記第3金属は、前記めっき層に馴染みやすい(くっつき易い)ものであるのが望ましい。このため、めっき層と第3金属とが確実に接合し、第3金属と第2金属とが確実に接合する。
【0014】
また、第3金属が板状の板部材であるため、該第3金属と、第1及び第2金属双方と、の接触面積が大きくなる。このため、第3金属と、第1及び第2金属双方と、を確実に接合できる。
【0015】
請求項2に記載した本発明の金属同士の接合方法によれば、第1金属のめっき層を第3金属に重ね、さらに第3金属に第2金属を重ねて超音波溶着を行う。なお、前記第3金属は、前記めっき層に馴染みやすい(くっつき易い)ものであるのが望ましい。このため、めっき層と第3金属とが確実に接合し、第3金属と第2金属とが確実に接合する。また、第3金属としてめっき層の厚みより大きな金属粒と、板状の板部材と、を用いる。このため、該板部材と、第1及び第2金属双方と、の接触面積が大きくなるので、超音波溶着を行うと、第3金属と第1及び第2金属双方とを確実に接合できる。さらに、金属粒が、めっき層の厚みより大きいので、超音波溶着を行うと前記金属粒がめっき層を突き破り第1金属の母材と第2金属との双方と確実に接合する。
【0017】
請求項3に記載した本発明の金属同士の接合方法によれば、板部材が、インジウム、ビスマス、鉛、カドミウムなどからなる。このため、板部材の融点が比較的低くなり、かつめっき層との馴染みが良くなる。したがって、超音波接合を行うと、第3金属が、第1及び第2金属双方と確実に接合する。
【0018】
請求項4に記載した本発明の金属同士の接合方法によれば、金属粒が、黄銅からなるので、黄銅からなる第1金属と銅からなる第2金属との双方と、確実に接合する。
【0019】
請求項5に記載した本発明の金属同士の接合方法によれば、第1金属のめっき層に第3金属を重ね、さらに第3金属に第2金属を重ねて超音波溶着を行う。このため、めっき層と第3金属とが確実に接合し、第3金属と第2金属とが確実に接合する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態にかかる金属同士の接合方法を、図1ないし図4を参照して説明する。第1の実施形態にかかる金属同士の接合方法は、図1に示す電線モジュール1を組み立てる方法である。電線モジュール1は、図1に示すように、第1金属としての金属片2と、被覆電線3と、第3金属としての板部材4と、を備えている。
【0021】
金属片2は、板状の母材5と、該母材5の一方または両方の表面に形成されためっき層6と、を備えて、比較的薄い薄板状に形成されている。母材5は、導電性を有する金属からなる。図示例では、母材5は黄銅からなる。めっき層6は、すずまたはすず合金からなる。図示例では、めっき層6は、すずからなる。
【0022】
被覆電線3は、断面形状が丸形に形成されている。被覆電線3は、断面丸形の第2金属としての芯線7と、この芯線7を被覆する被覆部8と、を備えている。芯線7は、前記金属片2とは勿論別体でかつ導電性を有する金属からなる。芯線7は、一本の導電性の導線または、複数の導電性の導線が撚られて構成されている。
【0023】
芯線7は、可撓性を有している。芯線7を構成する導線は、銅または銅合金などからなる。図示例では、芯線7を構成する導線は、銅からなる。即ち、図示例では、芯線7は、銅からなる。被覆部8は、絶縁性と可撓性とを有する合成樹脂からなる。
【0024】
板部材4は、金属片2と芯線7との双方と勿論別体で、かつ比較的薄い薄板状に形成されている。板部材4は、比較的融点の低い金属からなる。板部材4は、前記芯線7を構成する金属と前記めっき層6を構成する金属との双方と、比較的馴染みの良い(合金に成りやすいまたはくっつき易い)金属からなる。
【0025】
板部材4は、インジウム(In)、ビスマス(Bi)、鉛(Pb)、カドミウム(Cd)のうち一つの金属からなるのが望ましい、または、板部材4は、インジウム(In)、ビスマス(Bi)、鉛(Pb)、カドミウム(Cd)のうち二つ以上の合金からなるのが望ましい、または、板部材4は、すずと鉛の合金であるはんだからなるのが望ましい。図示例では、板部材4は、インジウム(In)からなる。
【0026】
前記電線モジュール1は、金属片2のめっき層6に板部材4が重なり、更に該板部材4に芯線7が重なった状態で、金属片2と板部材4とが互いに接合し、板部材4と芯線7とが互いに接合している。このとき、前記板部材4を構成する金属は、芯線7内に拡散している。
【0027】
前記電線モジュール1は、前記金属片2と、板部材4と、芯線7とが、超音波溶着機によって互いに固定されて得られる。超音波溶着機は、図4に示すように、チップ20(工具ホーンともいう)と、このチップ20に相対するアンビル21と、図示しない発振機と、振動子と、ホーンなどを備えている。
【0028】
超音波溶着機は、チップ20とアンビル21との間に互いに溶着する溶着対象物を挟み、これらのチップ20とアンビル21とを互いに近づける方向に加圧した状態で、発振機で振動子を振動させてこの振動をホーン経由でチップ20に伝える。そして、超音波溶着機は、チップ20とアンビル21との間に挟んだ溶着対象物に超音波振動を加えて該対象物を溶着させる。
【0029】
前記電線モジュール1を組み立てる際、即ち、金属片2と板部材4と芯線7とを固定する際には、予め被覆部8の一部分を除去して芯線7の一部分を露出させておく。なお、図示例では、被覆電線3の端部3aに位置する被覆部8を除去している。
【0030】
そして、図4に示すように、めっき層6がチップ20に相対するように、アンビル21に金属片2を重ねる。金属片2のめっき層6に板部材4を重ね、該板部材4に芯線7を重ねる。芯線7にチップ20の先端面を接触させる。こうして、チップ20とアンビル21との間に、金属片2と板部材4と芯線7とを挟む。
【0031】
そして、チップ20とアンビル21とを互いに近づける方向に加圧した後、発振機で振動子を振動させてこの振動をホーン経由でチップ20に伝える。芯線7と板部材4との間と、板部材4とめっき層6との間と、に前述した振動が生じて、比較的融点の低い金属からなるので板部材4の一部分が溶ける。チップ20とアンビル21とが互いに近づく方向に加圧されているので、溶けた板部材4の一部分は、芯線7を構成する銅内に拡散する。こうして、板部材4は、芯線7と金属結合する。
【0032】
また、板部材4とめっき層6との間とに前述した振動が生じており、板部材4はめっき層6と合金になり易い(くっつき易い)金属からなるので、板部材4とめっき層6とは溶融しないで固相のまま互いに金属結合する。こうして、前記板部材4と芯線7とは、所謂超音波溶着(超音波溶接または超音波接合ともいう)によって互いに接合され、板部材4とめっき層6即ち金属片2とは所謂超音波溶着(超音波溶接または超音波接合ともいう)によって互いに接合される。そして、前述した構成の電線モジュール1を得る。
【0033】
前述した電線モジュール1を組み立てる金属同士の接合方法は、例えば、表面にすずなどからなるめっき層が形成された金属としての端子金具に、他の金属としての被覆電線3の芯線7を接合する場合に、好適である。
【0034】
次に、本発明の発明者は、前記金属同士の接合方法で得られた電線モジュール1の接合箇所の断面に、EPMA(Electron Probe Microanalyser)を用いて、X線分光分析を施した。このX線分光分析によって、図2及び図3に示す結果が得られた。図2は、図3に示す実際に得られたX線分光分析の結果を、模式的に示す図である。また、図2中には、図1などと同一部分には、同一符号を付している。さらに、図2中に平行斜線で示す部分は板部材4を示しており、図3中に白っぽく見える部分は同じく板部材4を示している。
【0035】
図2及び図3に示すように、図2中の平行斜線で示す板部材4及び図3中の白っぽく見える板部材4が、芯線7内に拡散している。このため、前述したX線分光分析によって、板部材4と芯線7とが確実に金属的に接合していることが明らかとなった。
【0036】
本実施形態によれば、芯線7とめっき層6との間に比較的融点の低く、芯線7とめっき層6との双方と馴染み易い板部材4を挿入して、金属片2と芯線7とを超音波溶着する。このため、表面にすずなどからなるめっき層6が施されて、銅と接合しづらい金属片2を、該金属片2とは別体の芯線7と確実に接合できる。
【0037】
板部材4が、板状に形成されている。このため、該板部材4と金属片2との接触面積が大きくなり、前記板部材4と芯線7との接触面積が大きくなる。このため、板部材4と金属片2とを確実に接合でき、板部材4と芯線7とを確実に接合できる。したがって、互いに接合しづらくかつ別体の金属片2と芯線7とをより確実に接合できる。
【0038】
次に、参考例にかかる金属同士の接合方法を、図5ないし図7を参照して説明する。なお、前述した第1の実施形態と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。参考例にかかる金属同士の接合方法で組み立てる電線モジュール1は、図5及び図6に示すように、板部材4の代わりに、第3金属として金属粒10を多数用いる。
【0039】
金属粒10は、勿論、金属片2と芯線7との双方とは別体でかつ粒状に形成されている。金属粒10は、図6に示すように、めっき層6の厚みTより寸法Lが大きい。前記寸法Lは、金属粒10の最も長い寸法を示している。なお、寸法Lは、本明細書に記した金属粒10の大きさを示している。
【0040】
本明細書に記したように金属粒10がめっき層6の厚みTより大きいということは、金属粒10の少なくとも最も長い寸法Lがめっき層6の厚みTより大きいということを示している。なお、図示例では、金属粒10は、球状または楕円体状に形成されており、前記寸法Lは、球状の金属粒10の直径または楕円体状の金属粒10の長径となっている。
【0041】
金属粒10は、導電性を有し、かつめっき層6と同等の堅さまたはめっき層6よりやや硬い金属からなる。図示例では、金属粒10は、黄銅からなる。なお、図示例では、金属粒10は球状または楕円体状であるが、本発明では、金属粒10は適宜の形状に形成されても良いことは勿論である。
【0042】
本参考例にかかる接合方法で得られる電線モジュール1は、図5に示すように、金属片2のめっき層6に芯線7が重なり、かつ、図6に示すように、金属粒10がめっき層6を突き破って母材5と芯線7との双方と接合している。
【0043】
本参考例にかかる金属同士の接合方法においても、前述した第1の実施形態と同様に、前記金属片2と、金属粒10と、芯線7とが、超音波溶着機によって互いに固定されて得られる。
【0044】
前記電線モジュール1を組み立てる際、即ち、金属片2と金属粒10と芯線7とを固定する際には、予め被覆部8の一部分を除去して芯線7の一部分を露出させておく。なお、図示例では、被覆電線3の端部3aに位置する被覆部8を除去している。
【0045】
そして、図7に示すように、めっき層6がチップ20に相対するように、アンビル21に金属片2を重ね、めっき層6に金属粒10を多数置く。さらに、めっき層6と金属粒10との双方に、芯線7を重ねる。芯線7にチップ20の先端面を接触させる。こうして、チップ20とアンビル21との間に、金属片2と金属粒10と芯線7とを挟む。
【0046】
そして、チップ20とアンビル21とを互いに近づける方向に加圧した後、発振機で振動子を振動させてこの振動をホーン経由でチップ20に伝える。芯線7とめっき層6との間に前述した振動が生じる。前記金属粒10がめっき層6と同等の堅さであるまたは前記めっき層6より硬いので、金属粒10がめっき層6の一部を削り取る。そして、前記金属粒10は、寸法Lが厚みTより大きいので、めっき層6を突き破って、母材5と芯線7との双方と接触する。
【0047】
また、芯線7とめっき層6との間に前述した振動が生じているため、金属粒10が母材5と芯線7との双方と接触すると、前記金属粒10と、母材5と芯線7との双方とは溶融しないで固相のまま互いに金属結合する。こうして、金属粒10と芯線7とは、所謂超音波溶着(超音波溶接または超音波接合ともいう)によって互いに接合され、金属粒10と金属片2とは所謂超音波溶着(超音波溶接または超音波接合ともいう)によって互いに接合される。そして、前述した構成の電線モジュール1を得る。
【0048】
さらに、本参考例の金属同士の接合方法も、前述した第1の実施形態と同様に、例えば、表面にすずなどからなるめっき層が形成された金属としての端子金具に、他の金属としての被覆電線3の芯線7を接合する場合に、好適である。
【0049】
本参考例によれば、芯線7とめっき層6との間に、寸法Lが厚みTより大きくかつめっき層6と同等か該めっき層6より硬い金属粒10を、多数を置いて、金属片2と芯線7とを超音波溶着する。金属粒10がめっき層6を突き破るので、該金属粒10が母材5と芯線7との双方に確実に接合する。このため、表面にめっき層6が施されて、銅と接合しづらい金属片2を、該金属片2とは別体の芯線7と確実に接合できる。
【0050】
また、金属粒10が、めっき層6の厚みTより大きくかつめっき層6と同等か該めっき層6より硬いので、該金属粒10がめっき層6を確実に突き破る。このため、金属粒10が、母材5と芯線7との双方と確実に接触して、これら母材5と芯線7との双方と確実に接合する。
【0051】
次に、本発明の第2の実施形態にかかる金属同士の接合方法を、図8ないし図13を参照して説明する。なお、前述した第1の実施形態及び参考例と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態にかかる金属同士の接合方法で組み立てる電線モジュール1は、図8及び図9に示すように、第3金属として、板部材4と多数の金属粒10との双方を用いる。勿論、板部材4と多数の金属粒10とは、それぞれ、金属片2と芯線7との双方とは別体である。
【0052】
本実施形態で用いられる金属粒10は、図10から図13に示すように、熱処理などによって、板部材4内にうめ込まれている。さらに、金属粒10は、図13に示すように、一部分が板部材4の両面から突出している。
【0053】
図10及び図11は、金属粒10を多数うめ込んだ板部材4の断面を、電子顕微鏡を用いて拡大して観察した結果である。なお、図10は、図11に示す実際に得られた結果を、模式的に示す図である。
【0054】
また、図10及び図11中では、板部材4を構成する金属を示している部分には符号Aを付し、金属粒10を構成する金属を示している部分には符号Bを付している。なお、図11では、符号Aで示す部分は、比較的黒くなっているとともに、符号Bで示す部分は、前記符号Aで示す部分より白っぽくなっている。
【0055】
図10及び図11に示すように、金属粒10を構成する金属が、板部材4を構成する金属内に、多数分布している。このため、金属粒10が板部材4内に多数分布していることが明らかとなり、金属粒10が板部材4に多数うめ込まれていることが明らかとなった。
【0056】
また、本実施形態で用いられる金属粒10は、図9に示すように、寸法Lが合金層11の厚みTaより大きい。なお、合金層11は、めっき層6と板部材4とからなり、後述する超音波溶着する際の熱などによって前記めっき層6と板部材4とが混ざり合って形成される。また、金属粒10は、図13に示すように、寸法Lが板部材4の厚みTbより大きい。このため、金属粒10は、前述した第2の実施形態と同様に、寸法Lがめっき層6の厚みTより大きい。なお、前記寸法Lは、金属粒10の最も長い寸法を示している。こうして、金属粒10は、板部材4と合金層11とめっき層6の厚みTb,Ta,Tより大きい。
【0057】
金属粒10は、導電性を有し、かつめっき層6と同等の堅さまたはめっき層6よりやや硬い金属からなる。図示例では、金属粒10は、黄銅からなる。なお、図示例では、金属粒10は球状または楕円体状であるが、本発明では、金属粒10は適宜の形状に形成されても良いことは勿論である。
【0058】
本実施形態にかかる接合方法で得られる電線モジュール1は、図8に示すように、金属片2のめっき層6に板部材4が重なりかつ該板部材4に芯線7が重なっている。さらに、図9に示すように、金属片2と板部材4と芯線7との接合箇所では、金属粒10が合金層11を突き破って母材5と芯線7との双方と接合しているとともに、前述した第1の実施形態と同様に、前記板部材4を構成する金属が芯線7内に拡散している。
【0059】
本実施形態にかかる金属同士の接合方法においても、前述した第1の実施形態及び参考例と同様に、前記金属片2と、金属粒10をうめ込んだ板部材4と、芯線7とが、超音波溶着機によって互いに固定されて得られる。
【0060】
前記電線モジュール1を組み立てる際、即ち、金属片2と金属粒10と板部材4と芯線7とを固定する際には、予め被覆部8の一部分を除去して芯線7の一部分を露出させておく。なお、図示例では、被覆電線3の端部3aに位置する被覆部8を除去している。
【0061】
そして、図12に示すように、めっき層6がチップ20に相対するように、アンビル21に金属片2を重ね、該金属片2のめっき層6に金属粒10を多数うめ込んだ板部材4を重ねる。さらに、該板部材4に芯線7を重ねる。芯線7にチップ20の先端面を接触させる。こうして、チップ20とアンビル21との間に、金属片2と金属粒10をうめ込んだ板部材4と芯線7とを挟む。
【0062】
そして、チップ20とアンビル21とを互いに近づける方向に加圧した後、発振機で振動子を振動させてこの振動をホーン経由でチップ20に伝える。芯線7と板部材4との間と、板部材4とめっき層6との間に前述した振動が生じる。比較的融点の低い金属からなるので、板部材4の特に前記チップ20とアンビル21との間に位置する一部分が溶ける。チップ20とアンビル21とが互いに近づく方向に加圧されているので、溶けた板部材4の一部分は、芯線7を構成する銅内に拡散する。こうして、板部材4は、芯線7と金属結合する。
【0063】
板部材4とめっき層6との間に前述した振動が生じているため、めっき層6の特に前記チップ20とアンビル21との間に位置する一部分が溶ける。さらに、板部材4がめっき層6と合金に成りやすい金属からなるので、板部材4とめっき層6とは互いに混ざり合って合金層11となる。
【0064】
また、前記金属粒10がめっき層6と同等の堅さであるまたは前記めっき層6より硬いので、金属粒10がめっき層6の一部を削り取る。そして、金属粒10は、めっき層6を突き破って、母材5と芯線7との双方と接触する。
【0065】
また、芯線7とめっき層6との間に前述した振動が生じているため、金属粒10は、母材5と芯線7との双方と接触すると、これら母材5と芯線7との双方と溶融しないで固相のまま金属結合する。こうして、チップ20とアンビル21とが互いに近づく方向に加圧され、かつ前述した振動が付与されているので、金属粒10は、芯線7と母材5即ち金属片2との双方と所謂超音波溶着(超音波溶接または超音波接合ともいう)によって接合される。こうして、金属片2と芯線7とは、所謂超音波溶着(超音波溶接または超音波接合ともいう)によって互いに接合される。そして、前述した構成の電線モジュール1を得る。
【0066】
さらに、本実施形態の金属同士の接合方法も、前述した第1及び第2の実施形態と同様に、例えば、表面にすずなどからなるめっき層が形成された金属としての端子金具に、他の金属としての被覆電線3の芯線7を接合する場合に、好適である。
【0067】
本実施形態によれば、芯線7とめっき層6との間に、寸法Lが厚みTより大きくかつめっき層6と同等か該めっき層6より硬い金属粒10を多数うめ込んだ板部材4を置いて、金属片2と芯線7とを超音波溶着する。めっき層6と板部材4とが合金層11をなし、かつ金属粒10がめっき層6を突き破り母材5と芯線7との双方と接合する。したがって、表面にめっき層6が施されて、芯線7と接合しづらい金属片2を、該金属片2とは別体の芯線7と確実に接合できる。
【0068】
また、板部材4が、板状に形成されている。このため、該板部材4と金属片2との接触面積が大きくなり、前記板部材4と芯線7との接触面積が大きくなる。このため、板部材4と金属片2とを確実に接合でき、板部材4と芯線7とを確実に接合できる。したがって、互いに接合しづらくかつ別体の金属片2と芯線7とをより確実に接合できる。
【0069】
さらに、金属粒10が、合金層11の厚みTaより大きくかつめっき層6の厚みTより大きい。また、金属粒10が、めっき層6と同等か該めっき層6より硬いので、金属粒10が、母材5と芯線7との双方と確実に接触して、これら母材5と芯線7との双方と確実に接合する。
【0070】
前述した第1及び第2の実施形態では、金属片2に被覆電線3の芯線7を接合する場合を示している。しかしながら、本発明では、被覆電線3の芯線7に限らず、金属片2に多種多様な導電性の金属を接合しても良いことは勿論である。
【0071】
また、本発明では、図14に示すように、アンビル21に金属片2を重ね、該金属片2のめっき層6に金属粒10を多数置き、さらに板部材4を重ねて、該板部材4に芯線7を重ねて、超音波溶着を施して、電線モジュール1を組み立てるようにしても良い。
【0072】
この場合、金属粒10は、勿論寸法Lがめっき層6の厚みより大きい。この場合、板部材4の一部分が芯線7内に拡散するとともに、金属粒10がめっき層6を突き破って母材5と超音波溶着する。こうして、表面にめっき層6が施されて、芯線7と接合しづらい金属片2を、該金属片2とは別体の芯線7と確実に接合できる。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の本発明は、第1金属のめっき層に第3金属を重ね、さらに第3金属に第2金属を重ねて超音波溶着を行う。このため、めっき層と第3金属とが確実に接合し、第3金属と第2金属とが確実に接合する。したがって、表面にめっき層が施された第1金属と、この第1金属とは別体の第2金属と、を確実に接合できる。
【0074】
また、第3金属が板状の板部材であるため、該第3金属と、第1及び第2金属双方と、の接触面積が大きくなる。このため、第3金属と、第1及び第2金属双方と、を確実に接合できる。したがって、表面にめっき層が施された第1金属と、この第1金属とは別体の第2金属と、を確実に接合できる。
【0075】
請求項2に記載の本発明は、第1金属のめっき層に第3金属を重ね、さらに第3金属に第2金属を重ねて超音波溶着を行う。このため、めっき層と第3金属とが確実に接合し、第3金属と第2金属とが確実に接合する。したがって、表面にめっき層が施された第1金属と、この第1金属とは別体の第2金属と、を確実に接合できる。また、第3金属としてめっき層の厚みより大きな金属粒と、板状の板部材と、を用いる。このため、該板部材と、第1及び第2金属双方と、の接触面積が大きくなるので、超音波溶着を行うと、第3金属と第1及び第2金属双方とを確実に接合できる。さらに、金属粒が、めっき層の厚みより大きいので、超音波溶着を行うと前記金属粒が第1金属の母材と前記第2金属との双方と確実に接合する。したがって、表面にめっき層が施された第1金属と、この第1金属とは別体の第2金属と、を確実に接合できる。
【0077】
請求項3に記載の発明は、板部材が、インジウム、ビスマス、鉛、カドミウムなどからなる。このため、板部材の融点が比較的低くなり、かつめっき層との馴染みが良くなる。したがって、超音波接合を行うと、第3金属が、第1及び第2金属双方と確実に接合する。したがって、表面にめっき層が施された第1金属と、この第1金属とは別体の第2金属と、を確実に接合できる。
【0078】
請求項4に記載の発明は、金属粒が黄銅からなるので、黄銅からなる第1金属と銅からなる第2金属との双方と確実に接合する。したがって、表面にめっき層が施された第1金属と、この第1金属とは別体の第2金属と、を確実に接合できる。
【0079】
請求項5に記載の発明は、第1金属のめっき層に第3金属を重ね、さらに第3金属に第2金属を重ねて超音波溶着を行う。このため、めっき層と第3金属とが確実に接合し、第3金属と第2金属とが確実に接合する。したがって、表面にめっき層が施された第1金属と、この第1金属とは別体の第2金属と、を確実に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかる金属同士の接合方法で組み立てられる電線モジュールを示す斜視図である。
【図2】図1に示された電線モジュールの接合箇所にX線分光分析を施して得られた結果を模式的に示す図である。
【図3】図1に示された電線モジュールの接合箇所にX線分光分析を施して得られた結果を示す図である。
【図4】図1に示された電線モジュールの分解斜視図である。
【図5】 参考例にかかる金属同士の接合方法で組み立てられる電線モジュールを示す斜視図である。
【図6】図5中のVI−VI線に沿った断面図である。
【図7】図5に示された電線モジュールの分解斜視図である。
【図8】 本発明の第2の実施形態にかかる金属同士の接合方法で組み立てられる電線モジュールを示す斜視図である。
【図9】図8中のIX−IX線に沿った断面図である。
【図10】図8に示された電線モジュールの板部材の断面を拡大した状態を模式的に示す図である。
【図11】図8に示された電線モジュールの板部材の断面を拡大した状態を示す図である。
【図12】図8に示された電線モジュールの分解斜視図である。
【図13】図12中のXIII−XIII線に沿った断面図である。
【図14】本発明の変形例の金属同士の接合方法で組み立てられる電線モジュールの分解斜視図である。
【符号の説明】
2 金属片(第1金属)
4 板部材(第3金属)
6 めっき層
7 芯線(第2金属)
10 金属粒(第3金属)
T めっき層の厚み
L 金属粒の寸法(大きさ)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for joining metals, which joins a metal having a plating layer made of tin or a tin alloy, and another metal.
[0002]
[Prior art]
For example, a wire harness routed in an automobile or the like includes an electric wire and a terminal fitting attached to an end portion of the electric wire. The electric wire includes a core wire made of a metal such as copper and an insulating covering portion that covers the core wire. In the terminal fitting, a plating layer made of tin or the like is formed on the surface of a base material made of a conductive metal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when the terminal fitting and the electric wire are electrically and mechanically connected, a part of the terminal fitting is caulked on the electric wire. For this reason, for example, when the wire harness is routed in an automobile or the like, there is a risk that the electrical connection between the terminal fitting and the electric wire is broken due to vibration or the like while the automobile is running.
[0004]
It is also conceivable to electrically and mechanically connect the terminal fitting and the electric wire by brazing using solder or the like. Even when brazing using solder or the like is used, there is a risk that the electrical connection between the terminal fitting and the electric wire may be broken due to vibration during traveling of the automobile, and the terminal fitting and the electric wire may be damaged due to secular change or the like. There was a risk that the electrical connection would break.
[0005]
Therefore, the objective of this invention is providing the joining method of the metals which can join another metal reliably to the metal by which the plating layer was formed in the surface.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problems and achieve the object, the metal-to-metal bonding method according to
[0008]
The metal-to-metal bonding method of the present invention according to
[0010]
The metal-to-metal bonding method according to the third aspect of the present invention is the following. 2 The metal-to-metal bonding method according to
[0011]
[0012]
The metal-to-metal joining method of the present invention according to claim 5 2 In the metal-to-metal bonding method according to any one of
[0013]
According to the metal-to-metal bonding method of the first aspect of the present invention, ultrasonic welding is performed by superimposing the third metal on the plating layer of the first metal and further superimposing the second metal on the third metal. In addition, it is desirable that the third metal is easy to become familiar with (attach to) the plating layer. For this reason, a plating layer and a 3rd metal join reliably, and a 3rd metal and a 2nd metal join reliably.
[0014]
The second Since the three metals are plate-like plate members, the contact area between the third metal and both the first and second metals is increased. For this reason, a 3rd metal and both the 1st and 2nd metal can be joined reliably.
[0015]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The metal-to-metal bonding method according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The metal-to-metal joining method according to the first embodiment is a method of assembling the
[0021]
The
[0022]
The covered
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
In the
[0027]
The
[0028]
In the ultrasonic welding machine, an object to be welded is sandwiched between the
[0029]
When the
[0030]
Then, as shown in FIG. 4, the
[0031]
Then, after pressurizing the
[0032]
In addition, the vibration described above is generated between the
[0033]
The metal-to-metal joining method for assembling the
[0034]
Next, the inventor of the present invention performed X-ray spectroscopic analysis using EPMA (Electron Probe Microanalyser) on the cross section of the joining portion of the
[0035]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0036]
According to the present embodiment, the
[0037]
The
[0038]
next, Reference example A method for joining the metals will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as 1st Embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted. Reference example As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the
[0039]
Of course, the
[0040]
As described in this specification, the fact that the
[0041]
The
[0042]
Reference example As shown in FIG. 5, the
[0043]
Reference example Also in the joining method between the metals, the
[0044]
When the
[0045]
Then, as shown in FIG. 7, the
[0046]
Then, after pressurizing the
[0047]
Moreover, since the vibration mentioned above has arisen between the
[0048]
further, Reference example In the same way as in the first embodiment described above, for example, the metal wire having a plating layer made of tin or the like is formed on the metal terminal fitting, and the core wire of the covered
[0049]
Reference example According to the above, between the
[0050]
Further, since the
[0051]
Next, the first of the present invention 2 A metal-to-metal joining method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. The first mentioned above Embodiments and reference examples The same components as those in FIG. As shown in FIGS. 8 and 9, the
[0052]
As shown in FIGS. 10 to 13, the
[0053]
10 and 11 show the results of observing the cross section of the
[0054]
Further, in FIGS. 10 and 11, a part indicating the metal constituting the
[0055]
As shown in FIGS. 10 and 11, a large number of metals constituting the
[0056]
Further, the
[0057]
The
[0058]
As shown in FIG. 8, the
[0059]
Also in the method for joining metals according to the present embodiment, as described above. First embodiment and reference example Similarly, the
[0060]
When the
[0061]
Then, as shown in FIG. 12, the
[0062]
Then, after pressurizing the
[0063]
Since the vibration described above is generated between the
[0064]
Further, since the
[0065]
Moreover, since the vibration mentioned above has arisen between the
[0066]
In addition, the metal-to-metal bonding method of the present embodiment is similar to the first and second embodiments described above, for example, to other metal terminal fittings having a plating layer made of tin or the like formed on the surface. It is suitable when joining the
[0067]
According to this embodiment, the
[0068]
The
[0069]
Further, the
[0070]
Mentioned above 1st and 2nd In the embodiment, the case where the
[0071]
Further, in the present invention, as shown in FIG. 14, the
[0072]
In this case, the
[0073]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, ultrasonic welding is performed by superimposing the third metal on the plating layer of the first metal and further superimposing the second metal on the third metal. For this reason, a plating layer and a 3rd metal join reliably, and a 3rd metal and a 2nd metal join reliably. Therefore, the 1st metal by which the plating layer was given to the surface and the 2nd metal separate from this 1st metal can be joined certainly.
[0074]
Also, Since the third metal is a plate-like plate member, the contact area between the third metal and both the first and second metals is increased. For this reason, a 3rd metal and both the 1st and 2nd metal can be joined reliably. Therefore, the 1st metal by which the plating layer was given to the surface and the 2nd metal separate from this 1st metal can be joined certainly.
[0075]
[0077]
[0078]
[0079]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an electric wire module assembled by a metal joining method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a result obtained by performing X-ray spectroscopic analysis on a joint portion of the electric wire module shown in FIG. 1;
3 is a view showing a result obtained by performing X-ray spectroscopic analysis on a joint portion of the electric wire module shown in FIG. 1; FIG.
4 is an exploded perspective view of the electric wire module shown in FIG. 1. FIG.
[Figure 5] Reference example It is a perspective view which shows the electric wire module assembled by the joining method of the metals concerning.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
7 is an exploded perspective view of the electric wire module shown in FIG.
[Fig. 8] Fig. 8 2 It is a perspective view which shows the electric wire module assembled with the joining method of the metals concerning embodiment of this.
9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
10 is a view schematically showing an enlarged state of a cross section of a plate member of the electric wire module shown in FIG. 8. FIG.
11 is a view showing a state in which a cross section of a plate member of the electric wire module shown in FIG. 8 is enlarged. FIG.
12 is an exploded perspective view of the electric wire module shown in FIG. 8. FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
FIG. 14 is an exploded perspective view of an electric wire module assembled by a metal-to-metal joining method according to a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Metal piece (first metal)
4 Plate member (third metal)
6 Plating layer
7 Core wire (second metal)
10 Metal grains (third metal)
T Plating layer thickness
L Dimensions of metal particles (size)
Claims (5)
前記第1金属のめっき層に、前記第1及び第2金属とは別体の第3金属を重ね、該第3金属にさらに前記第2金属を重ねて、互いに接合されていない前記第1〜第3金属に対して超音波溶着を行うことで、前記第3金属を介して前記第1金属と前記第2金属とを接合し、
前記第3金属は、板状の板部材であり、
前記板部材は、インジウム、ビスマス、鉛、カドミウムのうち一つの金属若しくは二つ以上を含んだ合金またははんだからなることを特徴とする金属同士の接合方法。In a joining method of joining a first metal having a plating layer made of tin or a tin alloy formed on a surface thereof and a second metal made of copper or a copper alloy separate from the first metal,
The first metal that is not joined to each other is stacked on the first metal plating layer by stacking a third metal separate from the first and second metals, and further stacking the second metal on the third metal . by performing the ultrasonic welding for the third metal, and bonding the second metal and the first metal over the third metal,
The third metal is a plate- like plate member ,
The metal plate joining method , wherein the plate member is made of one metal of indium, bismuth, lead, cadmium, an alloy containing two or more, or solder .
前記第1金属のめっき層に、前記第1及び第2金属とは別体の第3金属を重ね、該第3金属にさらに前記第2金属を重ねて、互いに接合されていない前記第1〜第3金属に対して超音波溶着を行うことで、前記第3金属を介して前記第1金属と前記第2金属とを接合し、
前記第3金属は、板状の板部材と、粒状に形成されかつ前記めっき層の厚みより大きい金属粒と、であることを特徴とする金属同士の接合方法。In the joining method of joining the first metal having the plating layer formed on the surface and the second metal separate from the first metal,
The first metal that is not joined to each other is stacked on the first metal plating layer by stacking a third metal separate from the first and second metals, and further stacking the second metal on the third metal . by performing the ultrasonic welding for the third metal, and bonding the second metal and the first metal over the third metal,
The third metal is a plate- like plate member and metal particles formed in a granular shape and larger than the thickness of the plating layer.
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