JP6634262B2 - Horn, anvil, ultrasonic bonding tool, and method for manufacturing power storage element. - Google Patents
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Description
本発明は、金属同士の超音波接合に用いられるホーン、アンビル、ホーン及びアンビルを備える超音波接合ツール、及び、蓄電素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a horn, an anvil, an ultrasonic bonding tool including a horn and an anvil used for ultrasonic bonding between metals, and a method for manufacturing a power storage element.
従来から、ホーンを用いて電極タブ、集電箔等の接合対象ワークを超音波接合する超音波接合装置が知られている(特許文献1参照)。前記超音波接合装置に用いられるホーンは、図9及び図10に示すように、複数の凸部101を有するフェース102を備える。具体的に、ホーン100のフェース102は、振動方向から見ると円弧状のベース形状を有している(図10参照)。このフェース102には、X状の凹パターン103が形成されている。図9に示す例では、X状の凹パターン103が、振動方向に十個並び、振動直交方向に三個並ぶ。これにより、フェース102には、振動方向と振動直交方向とに並ぶ複数の凸部101が構成される。より具体的に、フェース102は、矩形状の輪郭を有し、この輪郭の長辺方向(振動方向)と短辺方向(振動直交方向)とに並ぶ複数の凸部101を有する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic bonding apparatus that ultrasonically bonds a workpiece to be bonded such as an electrode tab and a current collector foil using a horn has been known (see Patent Document 1). The horn used in the ultrasonic bonding apparatus includes a
このホーン100は、アンビルに載置された接合対象ワークをフェース102で押圧して超音波振動することで、接合対象ワークを接合する。このとき、複数の凸部101が接合対象ワークに食い込んだ状態でホーン100が超音波振動するため、フェース102と接合対象ワークとの間にバリ等の異物が発生する。この異物が、接合後の接合対象ワークに付着したままだと、該接合対象ワークを組み込んだ製品等において品質、性能等を保てない場合がある。このため、前記製品等の品質等を保つためには、接合対象ワークから異物を除去しなければならないが、この異物がホーン100(フェース102)と接合対象ワークとの間から四方に規則性なく排出されるため、フェース102の周方向の全域において排出された異物を吸引等によって除去する必要がある。このため、異物の除去作業の効率が悪かった。
The
そこで、本発明は、超音波接合によって生じる異物を所定の方向に排出できるホーン、アンビル、超音波接合ツール、及び、蓄電素子の製造方法を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a horn, an anvil, an ultrasonic bonding tool, and a method for manufacturing a power storage element, which can discharge foreign substances generated by ultrasonic bonding in a predetermined direction.
本発明に係るホーンは、
第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であってアンビルとともに接合対象物を挟み込んで超音波振動を前記接合対象物に伝達する面部を備え、
前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び該第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記面部における前記第一端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部同士の間が前記第一端に向けて開放し、
互いの間を前記第一端に向けて開放させた隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔は、前記第二端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔より広い。
The horn according to the present invention,
A surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in the first direction, and a surface portion that transmits an ultrasonic vibration to the object by sandwiching the object together with the anvil,
The surface portion has a plurality of projections arranged in the first direction and the second direction orthogonal to the first direction between the first end and the second end, and each has a top and a base,
Between the convex portions adjacent in the second direction in a region including the first end in the surface portion, is open toward the first end,
The interval between the bases of the adjacent protrusions that are opened to each other toward the first end is the distance between the bases of the protrusions adjacent to each other in the second direction within a region including the second end. Wider than the interval.
接合対象物を超音波接合するときに面部の複数の凸部が接合対象物に食い込んだ状態でホーンが超音波振動することで、面部と接合対象物との間で発生したバリ等の異物は、各凸部の基部側に移動する。このため、上記構成によれば、ホーンの面部と接合対象物との間で発生したバリ等の異物が、ホーンが超音波振動して基部にぶつかることで、基部同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに移動し、これにより、前記異物を面部の第一端側から排出させることができる。 When the horn is ultrasonically vibrated while the plurality of projections on the surface are biting into the object to be joined when ultrasonically joining the object to be joined, foreign substances such as burrs generated between the surface and the object to be joined are removed. Then, it moves to the base side of each convex part. For this reason, according to the above configuration, foreign matter such as burrs generated between the surface portion of the horn and the object to be joined, the horn strikes the base portion by ultrasonic vibration, and there is no space between the base portions or a narrow place. To the place where the distance is wide, whereby the foreign matter can be discharged from the first end side of the surface portion.
また、前記ホーンでは、
前記面部は、第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士を接続する低部を有し、
互いの間を前記第一端に向けて開放する前記凸部の間の低部は、平面状であってもよい。
In the horn,
The surface has a lower portion connecting the bases of the protrusions adjacent in the second direction,
The lower part between the convex parts which open each other toward the first end may be planar.
かかる構成によれば、第一端を含む領域において平面状の低部によって第二方向に隣り合う凸部の基部同士の間隔が十分に確保され、これにより、面部と接合対象物との間で発生した異物を第一端側からより確実に排出させることができる。 According to this configuration, in the region including the first end, the space between the bases of the protrusions adjacent to each other in the second direction is sufficiently ensured by the planar lower portion, and thereby, between the surface and the object to be joined. The generated foreign matter can be more reliably discharged from the first end side.
また、前記ホーンでは、
互いの間を前記第一端に向けて開放させた隣り合う前記凸部の前記基部の間隔は、前記第二端側から前記第一端に向かうにつれて第二方向に拡大することが好ましい。
In the horn,
It is preferable that an interval between the bases of the adjacent protrusions that are opened to each other toward the first end increases in a second direction from the second end to the first end.
かかる構成によれば、ホーンが超音波振動したときの基部間にある異物が、基部同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに、より円滑に移動でき、これにより、面部と接合対象物との間で発生した異物を第一端側からより効率よく排出させることができる。 According to this configuration, the foreign matter between the bases when the horn is ultrasonically vibrated can move more smoothly from a place where there is no gap or a gap between the bases to a place where the gap is wide, thereby joining with the surface part. Foreign matter generated between the target object and the target object can be more efficiently discharged from the first end side.
また、前記ホーンでは、
第二方向に並ぶ前記凸部の列は、第一方向において二列設けられ、
前記二列のうちの前記第一端側の列における凸部のそれぞれと、前記二列のうちの前記第二端側の列における凸部のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なっていてもよい。
In the horn,
The rows of the protrusions arranged in the second direction are provided in two rows in the first direction,
Each of the projections in the row on the first end side of the two rows and each of the projections in the row on the second end side of the two rows are shifted in the second direction, and At least a part may be overlapped in two-way viewing.
このように、第一端側の列を構成する各凸部と、第二端側の列を構成する各凸部とが、その一部を相手側の列の凸部間に交互に入り込ませるように配置(いわゆる千鳥状に配置)されていても、第一端側の列において互いの間を第一端に向けて開放させた隣り合う凸部の基部同士の間隔が、第二端側の列において第二方向に隣り合う凸部の基部同士の間隔より広いことで、面部と接合対象物との間で発生した異物を第一端側から排出させることができる。 In this manner, each of the protrusions forming the first end row and each of the protrusions forming the second end row alternately enter a portion between the protrusions of the mating row. (The so-called staggered arrangement), the distance between the bases of the adjacent protrusions that are opened toward the first end in the row on the first end side is the second end side Is wider than the distance between the bases of the protrusions adjacent to each other in the second direction in the second row, foreign matter generated between the surface portion and the object to be joined can be discharged from the first end side.
また、前記ホーンでは、
第二方向に並ぶ前記凸部の列は、第一方向において複数列設けられ、
第一方向に隣り合う前記凸部の列同士において、前記第一端に近い前記凸部の列における第二方向に隣り合う前記凸部の基部同士の間隔は、前記第二端に近い前記凸部の列における第二方向に隣り合う前記凸部の基部同士の間隔より大きくてもよい。
In the horn,
A plurality of rows of the protrusions arranged in the second direction are provided in the first direction,
In the rows of the protrusions adjacent in the first direction, the interval between the bases of the protrusions adjacent in the second direction in the row of the protrusions near the first end is the protrusion near the second end. The distance between the bases of the protrusions adjacent to each other in the second direction in the row of parts may be larger than the distance between the bases.
かかる構成によっても、ホーンの面部と接合対象物との間で発生したバリ等の異物が、ホーンが超音波振動して基部にぶつかることで、基部同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに移動するため、前記異物を面部の第一端側から排出させることができる。 Even with such a configuration, foreign matter such as burrs generated between the surface portion of the horn and the object to be joined, the horn strikes the base portion by ultrasonic vibration, so that the base portion has no or narrow space. Since the foreign matter moves to a wide place, the foreign matter can be discharged from the first end of the surface portion.
また、本発明に係るアンビルは、
第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって超音波振動が付与されるホーンとともに接合対象物を挟み込む面部を備え、
前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び該第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記面部における前記第一端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部同士の間が前記第一端に向けて開放し、
互いの間を前記第一端に向けて開放させた隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔は、前記第二端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔より広い。
Further, the anvil according to the present invention,
A surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in the first direction, the surface portion sandwiching the object to be joined with a horn to which ultrasonic vibration is applied,
The surface portion has a plurality of projections arranged in the first direction and the second direction orthogonal to the first direction between the first end and the second end, and each has a top and a base,
Between the convex portions adjacent in the second direction in a region including the first end in the surface portion, is open toward the first end,
The interval between the bases of the adjacent protrusions that are opened to each other toward the first end is the distance between the bases of the protrusions adjacent to each other in the second direction within a region including the second end. Wider than the interval.
接合対象物を超音波接合するときに、アンビルの面部の複数の凸部が接合対象物に食い込んだ状態で該アンビルと共に接合対象物を挟み込むホーンが超音波振動することで、接合対象物も超音波振動し、これにより、アンビルの面部と接合対象物との間でバリ等が発生する。この発生したバリ等の異物は、各凸部の基部側に移動するため、上記構成によれば、アンビルの面部と接合対象物との間で発生したバリ等の異物が、接合対象物が超音波振動することでアンビルの各凸部の基部にぶつかり、これにより、基部同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに移動する。その結果、上記構成のアンビルによれば、前記異物を面部の第一端側から排出させることができる。 When the object to be joined is ultrasonically joined, the horn that sandwiches the object to be joined with the anvil while the plurality of protrusions on the surface of the anvil bite into the object to be joined is ultrasonically vibrated. Due to acoustic vibration, burrs and the like are generated between the surface portion of the anvil and the object to be joined. Since the generated foreign matter such as burrs moves to the base side of each convex portion, according to the above configuration, the foreign matter such as burrs generated between the surface portion of the anvil and the object to be welded becomes extremely small when the object to be welded becomes superfluous. By vibrating the sound waves, the anvils hit the bases of the respective protrusions, whereby the bases move from a place where there is no gap or a narrow place to a place where the gap is wide. As a result, according to the anvil configured as described above, the foreign matter can be discharged from the first end of the surface.
また、本発明に係る超音波接合ツールは、
超音波振動が付与されるホーンと、
該ホーンとともに接合対象物を挟み込むアンビルと、を備え、
前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方は、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって前記接合対象物と接する面部を備え、
前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び該第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記面部における前記第一端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部同士の間が前記第一端に向けて開放し、
互いの間を前記第一端に向けて開放させた隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔は、前記第二端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔より広い。
Further, the ultrasonic bonding tool according to the present invention,
A horn to which ultrasonic vibration is applied,
An anvil that sandwiches the object to be joined together with the horn,
At least one of the horn and the anvil includes a surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in a first direction, and a surface portion in contact with the object to be joined,
The surface portion has a plurality of projections arranged in the first direction and the second direction orthogonal to the first direction between the first end and the second end, and each has a top and a base,
Between the convex portions adjacent in the second direction in a region including the first end in the surface portion, is open toward the first end,
The interval between the bases of the adjacent protrusions that are opened to each other toward the first end is the distance between the bases of the protrusions adjacent to each other in the second direction within a region including the second end. Wider than the interval.
接合対象物を超音波接合するときにホーン及びアンビルの少なくとも一方の面部の複数の凸部が接合対象物に食い込んだ状態でホーンが超音波振動することで、前記面部と接合対象物との間で発生したバリ等の異物は、各凸部の基部側に移動する。このため、上記構成によれば、ホーン及びアンビルの少なくとも一方の面部と接合対象物との間で発生したバリ等の異物が、ホーンの超音波振動によって基部にぶつかることで、基部同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに移動し、これにより、前記異物を面部の第一端側から排出させることができる。 When the horn ultrasonically vibrates in a state where the plurality of protrusions on at least one surface of the horn and the anvil bite into the object to be joined when ultrasonically joining the object to be joined, the horn and the anvil can be bonded between the surface and the object to be joined. Foreign matter such as burrs generated in the step moves to the base side of each convex portion. For this reason, according to the above configuration, a foreign substance such as a burr generated between at least one surface of the horn and the anvil and the object to be joined hits the base by ultrasonic vibration of the horn, so that the distance between the bases is reduced. The foreign matter can be discharged from the first end side of the surface portion by moving from the narrow or narrow place to the wide place.
また、本発明に係る蓄電素子の製造方法は、
重ねられた状態の電極体及び集電体をホーンとアンビルとによって挟み込んで該ホーンに超音波振動を付与することで前記電極体と前記集電体とを超音波接合すること、を備え、
前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方は、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって前記接合対象物と接する面部を備え、
前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び該第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記面部における前記第一端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部同士の間が前記第一端に向けて開放し、
互いの間を前記第一端に向けて開放させた隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔は、前記第二端を含む領域内で第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の間隔より広い。
Further, the method for manufacturing a power storage element according to the present invention,
Ultrasonically bonding the electrode body and the current collector by sandwiching the electrode body and the current collector in a stacked state with a horn and an anvil and applying ultrasonic vibration to the horn,
At least one of the horn and the anvil includes a surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in a first direction, and a surface portion in contact with the object to be joined,
The surface portion has a plurality of projections arranged in the first direction and the second direction orthogonal to the first direction between the first end and the second end, and each has a top and a base,
Between the convex portions adjacent in the second direction in a region including the first end in the surface portion, is open toward the first end,
The interval between the bases of the adjacent protrusions that are opened to each other toward the first end is the distance between the bases of the protrusions adjacent to each other in the second direction within a region including the second end. Wider than the interval.
かかる構成によれば、ホーン及びアンビルの少なくとも一方の面部と電極体又は集電体との間で生じた異物が前記面部の第一端側から排出される。このため、第一端側から排出される異物を吸引等することによって該異物を効果的に除去することができ、これにより、超音波接合で生じた異物の電極体及び集電体からの十分な除去を容易に行うことができる。その結果、前記異物に起因する性能の低下等の少ない蓄電素子が得られる。 According to this configuration, the foreign matter generated between at least one of the horn and the anvil and the electrode body or the current collector is discharged from the first end of the surface. Therefore, the foreign matter can be effectively removed by, for example, sucking the foreign matter discharged from the first end side, whereby the foreign matter generated by the ultrasonic bonding can be sufficiently removed from the electrode body and the current collector. Removal can be easily performed. As a result, it is possible to obtain a power storage element in which the performance is hardly reduced due to the foreign matter.
また、前記蓄電素子の製造方法では、
前記超音波接合において、前記面部における前記第二端から第一端に向かう方向は、前記電極体において前記集電体と超音波接合される部位から該部位に最も近い該電極体の端縁に向かう方向と同じであることが好ましい。
Further, in the method for manufacturing a power storage element,
In the ultrasonic bonding, the direction from the second end to the first end of the surface portion is from the part of the electrode body that is ultrasonically bonded to the current collector to the edge of the electrode body closest to the part. Preferably, it is the same as the direction in which it heads.
かかる構成によれば、ホーン及びアンビルの少なくとも一方の面部と電極体又は集電体との間で生じた異物の排出方向が電極体の端縁に近い側を向いているため、排出された前記異物が電極体に付着し難くなり、これにより、該電極体からの前記異物のより十分な除去が可能になる。 According to such a configuration, the discharge direction of the foreign matter generated between at least one surface portion of the horn and the anvil and the electrode body or the current collector is directed to a side closer to the edge of the electrode body. Foreign matter is less likely to adhere to the electrode body, thereby enabling more sufficient removal of the foreign matter from the electrode body.
以上より、本発明によれば、超音波接合によって生じる異物を所定の方向に排出できるホーン、アンビル、超音波接合ツール、及び、蓄電素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a horn, an anvil, an ultrasonic bonding tool, and a method for manufacturing a power storage element that can discharge foreign substances generated by ultrasonic bonding in a predetermined direction.
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図7を参照しつつ説明する。尚、本実施形態の各構成部材(各構成要素)の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The names of the components (components) in the present embodiment are those in the present embodiment, and may be different from the names of the components (components) in the background art.
本実施形態に係る超音波接合ツールは、図6に示すように、超音波振動が付与されるホーン2と、ホーン2と共に接合対象物を挟み込むアンビル3と、を備える。これらホーン2及びアンビル3は、超音波接合装置等に取り付けられ、金属部材同士の超音波接合に用いられる。本実施形態のホーン2及びアンビル3は、蓄電素子を製造する際の電極体と集電体とを超音波接合するのに用いられる。
As shown in FIG. 6, the ultrasonic welding tool according to the present embodiment includes a
ホーン2は、図1に示すように、所定の方向(図1における上下方向)に延びる柱状のホーン本体部20と、ホーン本体部20の先端に設けられるホーン面部(面部)21とを、備える。
As shown in FIG. 1, the
ホーン本体部20は、超音波接合装置等に固定される部位である。本実施形態のホーン本体部20は、例えば、矩形状の断面を有する角柱状の部位である。先端部(図1における上端部)は、ホーン2を超音波接合装置等によって超音波振動させるときの振幅方向に長いより扁平な矩形状の断面を有する。
The
ホーン面部21は、アンビル3と共に接合対象物を挟み込んで超音波振動を接合対象物に伝達する部位である。具体的に、ホーン面部21は、ホーン本体部20の先端において該ホーン本体部20の延びる方向と直交する面方向に広がる面状の部位である。本実施形態のホーン面部21は、図2に示すように、前記延びる方向から見て、略矩形状の輪郭を有する。詳しくは、ホーン面部21は、所定の方向に並ぶ第一端211及び該第一端211と反対側の第二端212を有する。また、ホーン面部21は、第一端211の一方側の端部と第二端212の一方側の端部とを接続する第三端213と、第一端211の他方側の端部と第二端212の他方側の端部とを接続する第四端214と、を有する。第一端211及び第二端212は、第三端213及び第四端214より長い。これら第一〜第四端211〜214によって、前記略矩形状の輪郭が形成されている。以下では、ホーン面部21において、第一端211と第二端212とが並ぶ(対向する)方向を第一方向、第三端213と第四端214とが並ぶ(対向する)方向を第二方向、第一方向及び第二方向と直交する方向(ホーン面部21と直交する方向)を第三方向と称する。
The
ホーン面部21は、第一端211と第二端212との間において第一方向及び第二方向に並び且つそれぞれが頂部51及び基部52を有する複数の凸部5を有する。このホーン面部21における第一端211を含む領域内で第二方向に隣り合う凸部5の基部52同士の間は、第一端211に向けて開放している。そして、ホーン面部21において、互いの間を第一端211に向けて開放させた隣り合う凸部5の基部52同士の間隔は、第二端212を含む領域内で第二方向に隣り合う凸部5の基部52同士の間隔より広い。詳しくは、以下の通りである。
The
ホーン面部21において、第二方向に並ぶ凸部5の列は、第一方向において二列設けられている。以下では、前記二列のうちの第一端211側の列を第一列53と称し、第一列53を構成する凸部5を第一凸部531と称する。また、前記二列のうちの第二端212側の列を第二列54と称し、第二列54を構成する凸部5を第二凸部541と称する。
In the
第一凸部531は、四角錐形状を有する。詳しくは、第一凸部531は、第三方向視において、第一方向の対角線が第二方向の対角線より長い略菱形の底面を有し且つ対角線の交点と該第一凸部531の先端(頂点)とが第三方向に並ぶ四角錐である。尚、第一凸部531において、前記先端を含む部位が頂部51であり、前記菱形の底面を含む部位が基部52である。
The first
第一列53は、複数の第一凸部531が菱形の底面の第二方向の対角同士を接するように並ぶことによって構成されている。そして、第一列53の中央部には、第一凸部531一つ分の間隔が設けられている。尚、本実施形態の第一列53における両端の第一凸部531は、第二方向に半分にされた形状である。
The
また、第二方向に隣り合う第一凸部531間には、第二方向に隣り合う第一凸部531の基部52同士を接続する低部55(図2においてハッチングされた部位を参照)が設けられている。即ち、ホーン面部21は、低部55を有する。この低部55は、平面状である。本実施形態の第一列53では、互いの間を第一端211に向けて開放させた隣り合う第一凸部531の基部52同士の間隔は、第二端212側から第一端211に向かうにつれて第二方向に拡大している。このように、本実施形態の低部55は、互いの間を第一端211に向けて開放する第一凸部531の間に設けられているため、三角形の平面状である。また、第一列53において第二方向に第一凸部531一つ分の間隔が設けられた位置の低部56(図2においてハッチングされた部位を参照)も、平面状である。この低部56も、第一方向の中央位置から第一端211に向かうにつれて第二方向の幅が増大する。
Further, between the first
第二凸部541は、三角錐形状を有する。詳しくは、第二凸部541は、第三方向視において、二辺が他の一辺より長い二等辺三角形の底面を有する三角錐である。尚、第二凸部541において、先端(頂点)を含む部位が頂部51であり、前記二等辺三角形の底面を含む部位が基部52である。
The second
第二列54は、複数の第二凸部541が二等辺三角形の底角(短辺と長辺とのなす角)同士を接し、且つ、各第二凸部541が第一列53の各第一凸部531間に入り込んだ状態で並ぶことによって構成されている。そして、第一列53における前記間隔が設けられた部位に配置された第二凸部541は、第二方向に半分にされた形状である。
In the
以上のように、第一列53における第一凸部531のそれぞれと、第二列54における第二凸部541のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なっている。
As described above, each of the
アンビル3は、図3に示すように、超音波接合装置等に固定されるブロック状のアンビル本体部30と、ホーン2及びアンビル3が超音波接合装置等に固定されたときにホーン面部21と対向するアンビル面部(面部)31と、アンビル本体部30から延びてアンビル面部31を支持する支持部32と、を備える。
As shown in FIG. 3, the
アンビル面部31は、超音波振動が付与されるホーン2とともに接合対象物を挟み込む部位である。本実施形態のアンビル面部31の構成は、図4に示すように、ホーン面部21の構成と同一である。尚、図4において、ホーン面部21と同じ構成は、同じ符号としている。
The
次に、ホーン2及びアンビル3を用いた蓄電素子の製造方法について図5〜図7も参照しつつ説明する。
Next, a method for manufacturing a power storage element using the
正極と負極とがセパレータによって絶縁された状態で巻回されることで電極体11が形成される。
The
次に、電極体11の端部において積層されている金属箔(正極又は負極を構成する金属箔)12と、集電体13とが、クリップ14を介して超音波接合される。具体的には、クリップ14によって積層された金属箔12を挟み込み、この挟み込んだ状態のクリップ14に集電体13の一部を重ねた状態で、図6に示すように、超音波接合装置等に取り付けられたホーン2とアンビル3との間(詳しくは、対向するホーン面部21とアンビル面部31との間)に配置される。このとき、ホーン面部21及びアンビル面部31における第二端212側から第一端211に向かう方向が支持部32からアンビル本体部30に向かう方向(図6における右向き)と一致するように、ホーン2及びアンビル3が超音波接合装置等に取り付けられる。ホーン2は、この姿勢で超音波接合装置等に取り付けられることで、ホーン面部21の第二方向と一致する方向に該超音波接合装置等によって超音波振動させられる。
Next, the metal foil (metal foil constituting the positive electrode or the negative electrode) 12 laminated at the end of the
この超音波接合時において、ホーン2及びアンビル3に対して電極体11の端縁に近い側(図6に示す例では、ホーン2及びアンビル3の右側)において、超音波接合時に面部(ホーン面部21、アンビル面部31)と接合対象物(本実施形態の例では、電極体11、集電体13等)との間で生じたバリ等の異物の吸引が行われる。
At the time of this ultrasonic bonding, a surface portion (a horn surface portion) on the side near the edge of the
続いて、ホーン2とアンビル3との間隔を狭めて集電体13、クリップ14、積層された金属箔12を所定の圧力で挟み、ホーン2を超音波振動させる。この状態では、ホーン面部21及びアンビル面部31における第二端212から第一端211に向かう方向が、電極体11において集電体13と超音波接合される部位から該部位に最も近い該電極体11の端縁に向かう方向と同じである。
Subsequently, the gap between the
このように超音波接合された電極体11と集電体13とは、外部端子15と共に矩形板状の蓋板16に組み付けられる。そして、集電体13が絶縁部材17によって絶縁された(覆われた)状態で扁平な有底角筒状のケース本体18に収容され、蓋板16の周縁部とケース本体18の開口周縁部とが溶接され、蓄電素子10が完成する(図7参照)。
The
以上のホーン2、アンビル3、超音波接合ツール1によれば、接合対象物を超音波接合するときに面部(ホーン面部21、アンビル面部31)の複数の凸部5が接合対象物に食い込んだ状態でホーン2が超音波振動することで、面部21、31と接合対象物との間で発生したバリ等の異物は、各凸部5の基部52側に移動する。このため、上記構成によれば、面部21、31と接合対象物との間で発生したバリ等の異物が、ホーン2の超音波振動によって基部52にぶつかることで、基部52同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに移動し、これにより、前記異物を面部21、31の第一端211側から排出させることができる。
According to the
また、本実施形態の面部21、31において第一端211と隣接する低部55は、平面状である。このため、第一端211を含む領域において平面状の低部55によって第二方向に隣り合う凸部5の基部52同士の間隔が十分に確保され、これにより、面部21、31と接合対象物との間で発生した異物を第一端211側からより確実に排出させることができる。
Further, in the
また、本実施形態の面部21、31では、互いの間を第一端211に向けて開放させた隣り合う凸部5(第一凸部531)の基部52の間隔は、第二端212側から第一端211に向かうにつれて第二方向に拡大している。このため、ホーン2が超音波振動したときの基部52間にある異物が、基部52同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに、より円滑に移動でき、これにより、面部21、31と接合対象物との間で発生した異物を第一端211側からより効率よく排出させることができる。
In the
また、本実施形態の面部21、31のように、第一列53における第一凸部531のそれぞれと、第二列54における第二凸部541のそれぞれとが、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なっている(即ち、各第一凸部531と、各第二凸部541とが、その一部を相手側の列の凸部間に交互に入り込ませるような千鳥状に配置されていても)、第一列53において互いの間を第一端に向けて開放させた隣り合う第一凸部531の基部52同士の間隔が、第二列54において第二方向に隣り合う第二凸部541の基部52同士の間隔より広いことで、面部21、31と接合対象物との間で発生した異物を第一端211側から排出させることができる。
Further, like the
また、本実施形態のホーン2及びアンビル3を用いた蓄電素子10の製造方法によれば、ホーン2及びアンビル3の少なくとも一方の面部21、31と電極体11又は集電体13等の接合対象物との間で生じた異物が面部21、31の第一端211側から排出される。このため、第一端211側から排出される異物を吸引等することによって該異物を効果的に除去することができ、これにより、超音波接合で生じた異物の電極体11及び集電体13等の接合対象物からの十分な除去を容易に行うことができる。その結果、前記異物に起因する性能の低下等の少ない蓄電素子10が得られる。
In addition, according to the method of manufacturing the
また、前記蓄電素子の製造方法では、ホーン2及びアンビル3の少なくとも一方の面部21、31と電極体11又は集電体13との間で生じた異物の排出方向が電極体11の端縁に近い側を向いているため、排出された前記異物が電極体11等に付着し難くなり、これにより、該電極体11からの前記異物のより十分な除去が可能になる。
Further, in the method for manufacturing the electric storage element, the discharge direction of the foreign matter generated between at least one of the
尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。 It should be noted that the electric storage device of the present invention is not limited to the above embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment, and a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Further, a part of the configuration of an embodiment can be deleted.
上記実施形態のホーン面部21とアンビル面部31とは、同じ構成であるが、この構成に限定されない。ホーン面部21とアンビル面部31とのいずれか一方の面部が上記実施形態の構成を有していれば、他方の面部は、異なる構成であってもよい。
The
面部(ホーン面部21、アンビル面部31)が有する凸部5の具体的な形状は、限定されない。上記実施形態の凸部5は、三角錐及び四角錐であるが、円錐、多角錘等であってもよい。即ち、ホーン2の凸部5は、ホーン2が超音波振動したときに、該超音波振動を接合対象物に伝達できる形状等であればよく、アンビル3の凸部5は、ホーン2が超音波振動したときに、接合対象物が動くのを抑えるように該接合対象物に食い込む形状であればよい。
The specific shape of the
また、面部21、31において複数の凸部5のそれぞれは、全て同じ形状でもよく、異なる形状であってもよい。
Further, each of the plurality of
また、上記実施形態の面部21、31において、第二方向に並ぶ凸部5の列は、二列であるが、この構成に限定されない。第二方向に並ぶ凸部5の列は、三列以上であってもよい。
In the
また、上記実施形態の面部21、31では、複数の凸部5が隙間無く、いわゆる千鳥状に配置されているが、この構成に限定されない。第一端211を含む領域における第二方向に隣り合う凸部5(基部52)同士の間隔が、第二端212を含む領域における第二方向に隣り合う凸部5(基部52)同士の間隔より大きければ、隣り合う凸部5間に隙間が設けられていてもよい。
Further, in the
この場合、図8に示すように、第一方向に隣り合う凸部5の列同士において、第一端211に近い凸部5の列における第二方向に隣り合う凸部5の基部同士の間隔は、第二端212に近い凸部5の列における第二方向に隣り合う凸部5の基部同士の間隔より大きい構成が好ましい。かかる構成によれば、面部21、31と接合対象物との間で発生したバリ等の異物が、ホーン2の超音波振動によって基部52にぶつかることで、基部52同士の間隔の無い若しくは狭いところから前記間隔の広いところに移動するため、前記異物を面部21、31の第一端211側から効率よく排出させることができる。
In this case, as shown in FIG. 8, between the rows of the
上記実施形態の低部55、56は、平面状であるが、この構成に限定されない。低部55、56は、周囲に配置される凸部5より低ければ、他の形状であってもよい。
Although the
1…超音波接合ツール、2…ホーン、20…ホーン本体部、21…ホーン面部(面部)、211…第一端、212…第二端、213…第三端、214…第四端、3…アンビル、30…アンビル本体部、31…アンビル面部、32…支持部、5…凸部、51…頂部、52…基部、53…第一列、531…第一凸部、54…第二列、541…第二凸部、55、56…低部、10…蓄電素子、11…電極体、12…金属箔、13…集電体、14…クリップ、15…外部端子、16…蓋板、17…絶縁部材、18…ケース本体、100…ホーン、101…凸部、102…フェース、103…凹パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic welding tool, 2 ... Horn, 20 ... Horn main body part, 21 ... Horn surface part (surface part), 211 ... First end, 212 ... Second end, 213 ... Third end, 214 ... Fourth end, 3 ... anvil, 30 ... anvil body part, 31 ... anvil surface part, 32 ... support part, 5 ... convex part, 51 ... top part, 52 ... base part, 53 ... first row, 531, ... first convex part, 54 ... second row , 541: second convex portion, 55, 56: low portion, 10: power storage element, 11: electrode body, 12: metal foil, 13: current collector, 14: clip, 15: external terminal, 16: lid plate, 17 insulating member, 18 case body, 100 horn, 101 convex part, 102 face, 103 concave pattern
Claims (5)
前記面部は、それぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を前記第一端と前記第二端との間に有し、
前記複数の凸部は、第一方向と直交する第二方向に並ぶ凸部の列が第一方向に二列となるように配置され、
前記二列の凸部の列のうちの第一端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれと、前記二列の凸部の列のうちの第二端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なり、
前記面部は、前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士を接続する平面状の低部を複数有し、
前記複数の低部のそれぞれは、前記第二端側から前記第一端に向かうにつれて第二方向に拡大し、
前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第一端における間隔は、前記第二端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第二端における間隔より広い、
ホーン。 A surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in the first direction, and a surface portion that transmits an ultrasonic vibration to the object by sandwiching the object together with the anvil,
The surface has a plurality of protrusions which their respective has a top and base between said second end and said first end,
The plurality of protrusions are arranged such that a row of protrusions arranged in a second direction orthogonal to the first direction becomes two rows in the first direction,
Each of the convex portions in the row of convex portions on the first end side of the two rows of convex portions, and the row of convex portions on the second end side of the two rows of convex portions. Each of the protrusions is displaced in the second direction, and at least partially overlaps when viewed in the second direction,
The surface portion has a plurality of planar low portions connecting the base portions of the convex portions adjacent in the second direction in the row of the convex portions on the first end side,
Each of the plurality of lower portions is enlarged in the second direction from the second end side toward the first end,
Interval in the first end of said base portion between adjacent pairs of the projections in the second direction in the row of the convex portion of the first end side, adjacent to the second direction in the row of the convex portion of the second end side Wider than the interval at the second end between the bases of the protrusions,
Horn.
前記面部は、それぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を前記第一端と前記第二端との間に有し、
前記複数の凸部は、第一方向と直交する第二方向に並ぶ凸部の列が第一方向に二列となるように配置され、
前記二列の凸部の列のうちの第一端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれと、前記二列の凸部の列のうちの第二端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なり、
前記面部は、前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士を接続する平面状の低部を複数有し、
前記複数の低部のそれぞれは、前記第二端側から前記第一端に向かうにつれて第二方向に拡大し、
前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第一端における間隔は、前記第二端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第二端における間隔より広い、アンビル。 A surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in the first direction, the surface portion sandwiching the object to be joined with a horn to which ultrasonic vibration is applied,
The surface has a plurality of protrusions which their respective has a top and base between said second end and said first end,
The plurality of protrusions are arranged such that a row of protrusions arranged in a second direction orthogonal to the first direction becomes two rows in the first direction,
Each of the convex portions in the row of convex portions on the first end side of the two rows of convex portions, and the row of convex portions on the second end side of the two rows of convex portions. Each of the protrusions is displaced in the second direction, and at least partially overlaps when viewed in the second direction,
The surface portion has a plurality of planar low portions connecting the base portions of the convex portions adjacent in the second direction in the row of the convex portions on the first end side,
Each of the plurality of lower portions is enlarged in the second direction from the second end side toward the first end,
Interval in the first end of said base portion between adjacent pairs of the projections in the second direction in the row of the convex portion of the first end side, adjacent to the second direction in the row of the convex portion of the second end side An anvil wider than a distance between the bases of the protrusions at the second end .
該ホーンとともに接合対象物を挟み込むアンビルと、を備え、
前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方は、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって前記接合対象物と接する面部を備え、
前記面部は、それぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を前記第一端と前記第二端との間に有し、
前記複数の凸部は、第一方向と直交する第二方向に並ぶ凸部の列が第一方向に二列となるように配置され、
前記二列の凸部の列のうちの第一端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれと、前記二列の凸部の列のうちの第二端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なり、
前記面部は、前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士を接続する平面状の低部を複数有し、
前記複数の低部のそれぞれは、前記第二端側から前記第一端に向かうにつれて第二方向に拡大し、
前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第一端における間隔は、前記第二端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第二端における間隔より広い、超音波接合ツール。 A horn to which ultrasonic vibration is applied,
An anvil that sandwiches the object to be joined together with the horn,
At least one of the horn and the anvil includes a surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in a first direction, and a surface portion in contact with the object to be joined,
The surface has a plurality of protrusions which their respective has a top and base between said second end and said first end,
The plurality of protrusions are arranged such that a row of protrusions arranged in a second direction orthogonal to the first direction becomes two rows in the first direction,
Each of the convex portions in the row of convex portions on the first end side of the two rows of convex portions, and the row of convex portions on the second end side of the two rows of convex portions. Each of the protrusions is displaced in the second direction, and at least partially overlaps when viewed in the second direction,
The surface portion has a plurality of planar low portions connecting the base portions of the convex portions adjacent in the second direction in the row of the convex portions on the first end side,
Each of the plurality of lower portions is enlarged in the second direction from the second end side toward the first end,
Interval in the first end of said base portion between adjacent pairs of the projections in the second direction in the row of the convex portion of the first end side, adjacent to the second direction in the row of the convex portion of the second end side An ultrasonic bonding tool wider than an interval between the bases of the protrusions at the second end .
前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方は、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって前記接合対象物と接する面部を備え、
前記面部は、それぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を前記第一端と前記第二端との間に有し、
前記複数の凸部は、第一方向と直交する第二方向に並ぶ凸部の列が第一方向に二列となるように配置され、
前記二列の凸部の列のうちの第一端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれと、前記二列の凸部の列のうちの第二端側の凸部の列における前記凸部のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なり、
前記面部は、前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士を接続する平面状の低部を複数有し、
前記複数の低部のそれぞれは、前記第二端側から前記第一端に向かうにつれて第二方向に拡大し、
前記第一端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第一端における間隔は、前記第二端側の凸部の列において第二方向に隣り合う前記凸部の前記基部同士の前記第二端における間隔より広い、蓄電素子の製造方法。 Ultrasonically bonding the electrode body and the current collector by sandwiching the electrode body and the current collector in a stacked state with a horn and an anvil and applying ultrasonic vibration to the horn,
At least one of the horn and the anvil includes a surface portion having a first end and a second end opposite to the first end in a first direction, and a surface portion in contact with the object to be joined,
The surface has a plurality of protrusions which their respective has a top and base between said second end and said first end,
The plurality of protrusions are arranged such that a row of protrusions arranged in a second direction orthogonal to the first direction becomes two rows in the first direction,
Each of the convex portions in the row of convex portions on the first end side of the two rows of convex portions, and the row of convex portions on the second end side of the two rows of convex portions. Each of the protrusions is displaced in the second direction, and at least partially overlaps when viewed in the second direction,
The surface portion has a plurality of planar low portions connecting the base portions of the convex portions adjacent in the second direction in the row of the convex portions on the first end side,
Each of the plurality of lower portions is enlarged in the second direction from the second end side toward the first end,
Interval in the first end of said base portion between adjacent pairs of the projections in the second direction in the row of the convex portion of the first end side, adjacent to the second direction in the row of the convex portion of the second end side A method for manufacturing a power storage element, wherein the distance between the bases of the protrusions at the second end is wider than the distance between the bases.
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