JPS5949115A - 電気接触子の製造方法 - Google Patents
電気接触子の製造方法Info
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- JPS5949115A JPS5949115A JP15867482A JP15867482A JPS5949115A JP S5949115 A JPS5949115 A JP S5949115A JP 15867482 A JP15867482 A JP 15867482A JP 15867482 A JP15867482 A JP 15867482A JP S5949115 A JPS5949115 A JP S5949115A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電気接触子の製造方法に関する。
開閉器やしゃ断器等の電気接触子において接点と合金を
接合する方法とし各種の方法が使用されている。一般に
、接点径が約５σ以下の銀、銀−ニッケル等の非酸化物
系の接点の接合は、生産性の良いカシメ抵抗溶接（接点
自動溶接）が採用される。また、約５９以上の比較的大
電流を開閉する接触子では、強度が要求されるためにろ
う伺する方法が採用されている。
接合する方法とし各種の方法が使用されている。一般に
、接点径が約５σ以下の銀、銀−ニッケル等の非酸化物
系の接点の接合は、生産性の良いカシメ抵抗溶接（接点
自動溶接）が採用される。また、約５９以上の比較的大
電流を開閉する接触子では、強度が要求されるためにろ
う伺する方法が採用されている。
近年、超音波溶接機自体の性能向上により、約５戸以上
の接点接合にもその採用が検討され始めている。金属の
超音波溶接は、半導体分野において数１０μ〜数１００
μのアルミ線を溶接するワイヤボンダーに非常に多く使
用されている。この溶接は、アルミ線の酸化被膜を振動
と線自体の変形によって取シ除き接合するものである。
の接点接合にもその採用が検討され始めている。金属の
超音波溶接は、半導体分野において数１０μ〜数１００
μのアルミ線を溶接するワイヤボンダーに非常に多く使
用されている。この溶接は、アルミ線の酸化被膜を振動
と線自体の変形によって取シ除き接合するものである。
したがって、材料が変形しやすいことは、良好な溶接性
の条件でもある。超音波溶接の特徴上しては、短時間で
接合できること、ろう材やフラックスが不要であること
、電極の消耗が少ないこと等があげられるが、接点と合
金の接合においてはまだ実用化には至っていないようで
ある。その理由としては、超音波溶接の強度がろう付強
度よシも低いことが考えられ、このことは原理的にも実
験結果からも推定できる。しだがって、超音波溶接を接
点と合金との接合に適用するとしても、接合強度がろう
付強度と同等であることが保障されねばならない〇超音
波溶接の接合部は溶融せす、合金を作らないで塑性流動
によって金属分子がより一層相互に接近して接合される
。接合部の金属拡散は数ｌｔ程度である。これに対して
、ろう刊の接合部は合金を形成している。したがって、
超音波溶接の強度は、ろう伺の１５〜２ｆｌ ＃／ｍｍ
２に対して１０＃／１ｎｔｎ２８度と低いのが一般的で
ある。
の条件でもある。超音波溶接の特徴上しては、短時間で
接合できること、ろう材やフラックスが不要であること
、電極の消耗が少ないこと等があげられるが、接点と合
金の接合においてはまだ実用化には至っていないようで
ある。その理由としては、超音波溶接の強度がろう付強
度よシも低いことが考えられ、このことは原理的にも実
験結果からも推定できる。しだがって、超音波溶接を接
点と合金との接合に適用するとしても、接合強度がろう
付強度と同等であることが保障されねばならない〇超音
波溶接の接合部は溶融せす、合金を作らないで塑性流動
によって金属分子がより一層相互に接近して接合される
。接合部の金属拡散は数ｌｔ程度である。これに対して
、ろう刊の接合部は合金を形成している。したがって、
超音波溶接の強度は、ろう伺の１５〜２ｆｌ ＃／ｍｍ
２に対して１０＃／１ｎｔｎ２８度と低いのが一般的で
ある。
接点の超音波溶接を実施する場合には、第１図に示すよ
うに、まず、台金４は動かないように、ハイス又ハロー
レット目のついたアンビル２によって固定される。接点
３は、ホーン１側の振動方向５を有効に伝達するために
各種の固定方法が考えられる。これらの具体例を第２図
に示す。ここでａの方法は、接点３の外周を固定する方
法であるが、寸法公差を考えると振動伝達にロスがあり
、余り使用されていない。したがって、一般に使用され
るものは第２図す及びＣの方法であるＯｂの方法はホー
ン１の接点３との接触面をテーパー状に形成し、接点３
をこのテーパーによって固定するものであシ、またＣは
ホーン１にローレット目を設けて接点３を固定する。し
かし、この第２図す及びＣの方法で超音波溶接を実施す
ることによシろう付と同等の強度を得ようとすると多く
の問題が生じる。即ち、超音波溶接の条件を高める（例
えば溶接時間を長くする）と強度はそれに比例して上昇
する。しかし、単位当シ強度力１′月０ｋＬｉ／閾２以
上になると、接点自体の変形が犬きくなシ、約１５館／
ｍｍ２以上になると、ついには接点自体が破壊されてし
まう（第３図のａ、ｂ及び９を参照）。第３図中、破線
６は元の接点寸法を現わす。
うに、まず、台金４は動かないように、ハイス又ハロー
レット目のついたアンビル２によって固定される。接点
３は、ホーン１側の振動方向５を有効に伝達するために
各種の固定方法が考えられる。これらの具体例を第２図
に示す。ここでａの方法は、接点３の外周を固定する方
法であるが、寸法公差を考えると振動伝達にロスがあり
、余り使用されていない。したがって、一般に使用され
るものは第２図す及びＣの方法であるＯｂの方法はホー
ン１の接点３との接触面をテーパー状に形成し、接点３
をこのテーパーによって固定するものであシ、またＣは
ホーン１にローレット目を設けて接点３を固定する。し
かし、この第２図す及びＣの方法で超音波溶接を実施す
ることによシろう付と同等の強度を得ようとすると多く
の問題が生じる。即ち、超音波溶接の条件を高める（例
えば溶接時間を長くする）と強度はそれに比例して上昇
する。しかし、単位当シ強度力１′月０ｋＬｉ／閾２以
上になると、接点自体の変形が犬きくなシ、約１５館／
ｍｍ２以上になると、ついには接点自体が破壊されてし
まう（第３図のａ、ｂ及び９を参照）。第３図中、破線
６は元の接点寸法を現わす。
接点が変形、破壊することは製品性能が出す、製品価値
がなくなるので、この方法は採用できない。
がなくなるので、この方法は採用できない。
また、接点変形量の小さい許容できる範囲で溶接しよう
とすると、強度がろう付の場合と比較して低下するため
、電気的及び機械的な製品性能を維持することができな
い。
とすると、強度がろう付の場合と比較して低下するため
、電気的及び機械的な製品性能を維持することができな
い。
したがって、本発明は、超音波溶接を適用した場合の上
述のような欠点を除去すると共に、接点の変形のない且
つろう刊と同等の接合強度を持った電気接触子の製造方
法を提供することを目的とする。
述のような欠点を除去すると共に、接点の変形のない且
つろう刊と同等の接合強度を持った電気接触子の製造方
法を提供することを目的とする。
この目的は、本発明に従い、接点と合金との超音波溶接
にあたって接合部にすすを介在させ、溶接時間を延長す
ることによって達成できることがわかった。
にあたって接合部にすすを介在させ、溶接時間を延長す
ることによって達成できることがわかった。
上述したように、超音波溶接においては変形し。
とであり、シだがって摩擦係数の小さい材料の溶接又は
摩擦を低減させる物（例えは油等）を中間に介在させる
ことは良くないとされており、またすずメッキ自体は、
静止摩擦は大きいが加圧力を加えると摩擦係数が小さく
なり、すへりやすくなるため超音波溶接には不適当であ
ると考えらｆ’していたことからみて、すすの介在によ
る溶接性能の向上は予期できなかったことである。
摩擦を低減させる物（例えは油等）を中間に介在させる
ことは良くないとされており、またすずメッキ自体は、
静止摩擦は大きいが加圧力を加えると摩擦係数が小さく
なり、すへりやすくなるため超音波溶接には不適当であ
ると考えらｆ’していたことからみて、すすの介在によ
る溶接性能の向上は予期できなかったことである。
本発明によれば、すずメッキを合金に被覆すると−とで
接合部の摩擦係数は小さくなるが、溶接振動時間を余分
に加えることによって接合部のみの摩擦熱が大となり、
接点自体の変形を小さくし、接合強度を出すことができ
る。さらに、この熱によってすすと銀の合金の形成又は
銅若しくは亜鉛の拡散が促進され、強度がろう付強度と
同等になる０ 本発明では、合金にすずメッキを被覆する以外に、接点
にすずメッキしても、また台金と接点にすずメッキして
もよく、クラッドしても、或いは両者に間にすず箔を介
入させることによっても同様な結果を得ることができる
０介在させるすすの厚さは１〜１００μ、好ましくは１
０〜２０μ程度であってよい０ 本発明では、すすを介在させること釦よって溶接時間は
約３〜６倍程度長くする必要があるが、その時間は２秒
もかからない。
接合部の摩擦係数は小さくなるが、溶接振動時間を余分
に加えることによって接合部のみの摩擦熱が大となり、
接点自体の変形を小さくし、接合強度を出すことができ
る。さらに、この熱によってすすと銀の合金の形成又は
銅若しくは亜鉛の拡散が促進され、強度がろう付強度と
同等になる０ 本発明では、合金にすずメッキを被覆する以外に、接点
にすずメッキしても、また台金と接点にすずメッキして
もよく、クラッドしても、或いは両者に間にすず箔を介
入させることによっても同様な結果を得ることができる
０介在させるすすの厚さは１〜１００μ、好ましくは１
０〜２０μ程度であってよい０ 本発明では、すすを介在させること釦よって溶接時間は
約３〜６倍程度長くする必要があるが、その時間は２秒
もかからない。
本発明に従う超音波溶接は、例えば第１図に示すような
装置及び態様により行うことができるＯここで、■はホ
ーンであり、その接点と接する面にはピッチ０．５ｍｍ
、深さ０３繍のローレット目が設けられている。２はア
ノビルであって、ピッチ０．８ｍｍ＋ 深さ０．５順の
ローレット目が設けられている。３は銀カドミウム接点
で接合面に銀貼りか設けられておシ、太きさは５ ｍｍ
Ｘ ５ ｍｍ 、埋さは１０脳である。４は合金で、
６−４黄銅であり、板厚は２．３爺である０超音波溶接
機の出力は２４００Ｗで、加圧力約１５０！ｉ１′、振
動方向５は合金の長手方向に平行である。もちろん、こ
れらの溶接条件は任意に選定することができる０ 本発明の方法を適用できる台◇としては、銅、銅・鉄・
亜鉛、真中、モネルメタル、ニッケル等があげられる。
装置及び態様により行うことができるＯここで、■はホ
ーンであり、その接点と接する面にはピッチ０．５ｍｍ
、深さ０３繍のローレット目が設けられている。２はア
ノビルであって、ピッチ０．８ｍｍ＋ 深さ０．５順の
ローレット目が設けられている。３は銀カドミウム接点
で接合面に銀貼りか設けられておシ、太きさは５ ｍｍ
Ｘ ５ ｍｍ 、埋さは１０脳である。４は合金で、
６−４黄銅であり、板厚は２．３爺である０超音波溶接
機の出力は２４００Ｗで、加圧力約１５０！ｉ１′、振
動方向５は合金の長手方向に平行である。もちろん、こ
れらの溶接条件は任意に選定することができる０ 本発明の方法を適用できる台◇としては、銅、銅・鉄・
亜鉛、真中、モネルメタル、ニッケル等があげられる。
まだ、接点材料としては、銀、硬銅、Ｃｕ−Ｃｄ、 Ｃ
ｕ”Ａｇ％Ａｇ−Ａ、ｕ、 Ａ、ｇ−Ｃｄ、 Ａｇ−Ｎ
ｉ、Ａｇ−８ｎ、 Ａｕ７Ａｇ−Ｐｔ等の接点合乍、さ
らにはこれらの酸化物型をあげることができる０本発明
の方法では、特に、合金の硬い材料にすずメッキを被覆
することは、溶接性、製品性能、生産工稈の点からみて
製造上簡単で且つ有効な方法である。
ｕ”Ａｇ％Ａｇ−Ａ、ｕ、 Ａ、ｇ−Ｃｄ、 Ａｇ−Ｎ
ｉ、Ａｇ−８ｎ、 Ａｕ７Ａｇ−Ｐｔ等の接点合乍、さ
らにはこれらの酸化物型をあげることができる０本発明
の方法では、特に、合金の硬い材料にすずメッキを被覆
することは、溶接性、製品性能、生産工稈の点からみて
製造上簡単で且つ有効な方法である。
以下、いくつかの実施例によシ本発明をさらに詳述する
。
。
まず第１図に示す装置を用い、各種の表面処理をした合
金と接点とを溶接し、接合強度及び接点の変形量を測定
した。溶接は、ホーンとアンビルのローレット部が接点
及び合金にくい込む量（全追い込み量）を一定処設定し
、設定値に達したときに溶接をしゃ断するように行った
０ 溶接の条件及び合金の表面処理は次の通りである０ 台金： Ｂ ｓ ｎ ２Ａ ２１−Ｉ （真中）２０を
接点： Ａｇ−Ｃｄ０ （銀酸化カドミウム）５喘×５
調×１．０瑞空気圧： ２．５ ｋｇ／ｃｒｌ （１５
０ｋｇ）追い込み量：０．４１〜０，４２聴 合金の表面処理： にメッキなし、脱脂のみ １１：Ａｇメッキ１μ ｍ ： Ｓｎメッキ１μ（アルカリすず浴）ＩＶ ：
Ｓｎメッキ１μ（酸性すず浴）Ｖ ： Ｎｉメッキ１μ 得られた結果を第４図及び前記の第１表に要約する。
金と接点とを溶接し、接合強度及び接点の変形量を測定
した。溶接は、ホーンとアンビルのローレット部が接点
及び合金にくい込む量（全追い込み量）を一定処設定し
、設定値に達したときに溶接をしゃ断するように行った
０ 溶接の条件及び合金の表面処理は次の通りである０ 台金： Ｂ ｓ ｎ ２Ａ ２１−Ｉ （真中）２０を
接点： Ａｇ−Ｃｄ０ （銀酸化カドミウム）５喘×５
調×１．０瑞空気圧： ２．５ ｋｇ／ｃｒｌ （１５
０ｋｇ）追い込み量：０．４１〜０，４２聴 合金の表面処理： にメッキなし、脱脂のみ １１：Ａｇメッキ１μ ｍ ： Ｓｎメッキ１μ（アルカリすず浴）ＩＶ ：
Ｓｎメッキ１μ（酸性すず浴）Ｖ ： Ｎｉメッキ１μ 得られた結果を第４図及び前記の第１表に要約する。
第１表
これらの結果から、す］゛メメツ施した物は、メッキな
しのものに比べて、接点の変形も小さく、強度は約１．
８倍に向上しており、はぼろう付強度と同等であること
がわかる○すずメッキの市、気メッキ方法を変えても、
同様に良好な結果が得られた。銀メッキ及びニッケルメ
ッキについては、強度の向上は見られるが、接点の変形
が大きいため効果があるとはいえない。
しのものに比べて、接点の変形も小さく、強度は約１．
８倍に向上しており、はぼろう付強度と同等であること
がわかる○すずメッキの市、気メッキ方法を変えても、
同様に良好な結果が得られた。銀メッキ及びニッケルメ
ッキについては、強度の向上は見られるが、接点の変形
が大きいため効果があるとはいえない。
次に、合金のメッキなしとすずメッキを施した場合につ
いて、溶接時間を変化させた他は前記の試験の場合と同
様の条件により合金と接点との溶接を行い、その接合強
度、接点変形針等を測定した。得られた結果を第５図に
示す。第５図中、Ａは変形量オーバー域、Ｂは接点が切
断される域、Ｃはアンビルが動かされ、正確な溶接がな
されていない域を示す。これらの結果から、両合金との
溶接時間の増加に比例して接合強度、全追い込み量とも
増加している。さらに、メッキなしの場合は接点の変化
量も増加し、２００館の強度以上になると急激に増加し
、約２５０７ｉで接点の変形許容限度をオーバーｊ、、
４００／ｉでは接点が破壊されてしまう。しかし、すず
メッキを施した場合は、接点の変形はほとんどなく、溶
接時間は約４〜５倍必要とするが、ろう伺強度と同程Ｈ
（ｙの強＋１ｆ（＋５７ｉ／ｍｍ２以上）を得ることが
できる０ さらに、各種の接点材質と台金ｉ′Ａ”Ａについて超音
波溶接性を実験した０結果を前記の第２表に要約する。
いて、溶接時間を変化させた他は前記の試験の場合と同
様の条件により合金と接点との溶接を行い、その接合強
度、接点変形針等を測定した。得られた結果を第５図に
示す。第５図中、Ａは変形量オーバー域、Ｂは接点が切
断される域、Ｃはアンビルが動かされ、正確な溶接がな
されていない域を示す。これらの結果から、両合金との
溶接時間の増加に比例して接合強度、全追い込み量とも
増加している。さらに、メッキなしの場合は接点の変化
量も増加し、２００館の強度以上になると急激に増加し
、約２５０７ｉで接点の変形許容限度をオーバーｊ、、
４００／ｉでは接点が破壊されてしまう。しかし、すず
メッキを施した場合は、接点の変形はほとんどなく、溶
接時間は約４〜５倍必要とするが、ろう伺強度と同程Ｈ
（ｙの強＋１ｆ（＋５７ｉ／ｍｍ２以上）を得ることが
できる０ さらに、各種の接点材質と台金ｉ′Ａ”Ａについて超音
波溶接性を実験した０結果を前記の第２表に要約する。
いずれも合金にすずメッキを被覆することによシ接合強
度を向上させることがわかる０なお、第２表中、例えば
接点１３において、ＡｇＳ ｎ ０２／Ａｇとは接点母
材がＡｇ５ｎＯｚでＡｇ張りという意味であシ（Ｄ、Ｅ
項も同様）、また台Ｎｏ、 ５において、Ｂｓ／Ａｇ
０１１は台金がＢｓでＡｇメッキ１μという意味である
。（台Ｎα６〜１１の項も同様）。
度を向上させることがわかる０なお、第２表中、例えば
接点１３において、ＡｇＳ ｎ ０２／Ａｇとは接点母
材がＡｇ５ｎＯｚでＡｇ張りという意味であシ（Ｄ、Ｅ
項も同様）、また台Ｎｏ、 ５において、Ｂｓ／Ａｇ
０１１は台金がＢｓでＡｇメッキ１μという意味である
。（台Ｎα６〜１１の項も同様）。
第２表
０１５〜 条件・ＵＳＷ ２４００Ｗ以上では、
本発明の方法を接点と合金との接合について説明したが
、基本的には被加工物を変形させずに接合強度を向上さ
せることができることからみて、多くの適用範囲がある
。例えば、真中側と鉄拐七の超音波溶接を実施しようと
する場合に、両拐料に又は硬い材料（鉄相）の側のみに
すすメッキすることで、メッキがない場合よりも接合強
度の向上を計ることができる。
本発明の方法を接点と合金との接合について説明したが
、基本的には被加工物を変形させずに接合強度を向上さ
せることができることからみて、多くの適用範囲がある
。例えば、真中側と鉄拐七の超音波溶接を実施しようと
する場合に、両拐料に又は硬い材料（鉄相）の側のみに
すすメッキすることで、メッキがない場合よりも接合強
度の向上を計ることができる。
第１図は、電気接点の超音波溶接の実施を例示するつも
りであり、ａは正面図、ｈは側面図である○ 第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は、それぞれホ
ーン先端部での接点材料の固定方法を例示するものであ
る。 第３図（ａ）、 （ｂ）、（ｃ）は、それぞれ超音波溶
接後の接点の変形及び破壊を例示するものである０第４
図は、超音波溶接による接点と合金との接合強度を示す
グラフである。 第５図は、超音波溶接におけるすずメッキの有無の効果
を示すグラフである。 １・・・ホーン、２・・・アンビル、３・・・接点、４
・・・台金、５・・・ホーンの振動方向、６・・・元の
接点の寸法。 特許出願人 富士電機製造株式会社
りであり、ａは正面図、ｈは側面図である○ 第２図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は、それぞれホ
ーン先端部での接点材料の固定方法を例示するものであ
る。 第３図（ａ）、 （ｂ）、（ｃ）は、それぞれ超音波溶
接後の接点の変形及び破壊を例示するものである０第４
図は、超音波溶接による接点と合金との接合強度を示す
グラフである。 第５図は、超音波溶接におけるすずメッキの有無の効果
を示すグラフである。 １・・・ホーン、２・・・アンビル、３・・・接点、４
・・・台金、５・・・ホーンの振動方向、６・・・元の
接点の寸法。 特許出願人 富士電機製造株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）接点と合金とを超音波溶接により接合させて電気
接触子を製造するにあたり、少なくとも接合部にすすを
介在させることを特徴とする電気接触子の製造方法。 （２、特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、
接点及び合金の少なくとも一方がすずメッキされ又はす
すをクラッドされていることを特徴とする方法。 （３）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、
接点と合金との間にすず箔を介在させることを特徴とす
る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15867482A JPS5949115A (ja) | 1982-09-11 | 1982-09-11 | 電気接触子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15867482A JPS5949115A (ja) | 1982-09-11 | 1982-09-11 | 電気接触子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5949115A true JPS5949115A (ja) | 1984-03-21 |
| JPH0435850B2 JPH0435850B2 (ja) | 1992-06-12 |
Family
ID=15676882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15867482A Granted JPS5949115A (ja) | 1982-09-11 | 1982-09-11 | 電気接触子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5949115A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014222277A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 日本電産サンキョー株式会社 | 光学装置および光学装置の製造方法 |
| WO2020175030A1 (ja) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 三菱電機株式会社 | 接触子、接触子の製造方法、遮断器および開閉器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS536095A (en) * | 1976-07-06 | 1978-01-20 | Mitsubishi Electric Corp | Radiant ray applied measurement device |
-
1982
- 1982-09-11 JP JP15867482A patent/JPS5949115A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS536095A (en) * | 1976-07-06 | 1978-01-20 | Mitsubishi Electric Corp | Radiant ray applied measurement device |
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|---|---|---|---|---|
| JP2014222277A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 日本電産サンキョー株式会社 | 光学装置および光学装置の製造方法 |
| WO2020175030A1 (ja) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | 三菱電機株式会社 | 接触子、接触子の製造方法、遮断器および開閉器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0435850B2 (ja) | 1992-06-12 |
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