JP2018069298A - 芯線と接合対象物との接合方法、超音波接合装置、芯線と接合対象物との接合物 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波接合するための押付部を片持ち支持する超音波接合装置を用いて、複数の素線を含む芯線と接合対象物とをより確実に接合できるようにすることを目的とする。
【解決手段】接合対象物（例えば、端子２０）を載置状に支持し、接合対象物上に芯線１２を重ね合せ、片持ち状に支持された押付部３４で、芯線１２を接合対象物に向けて押付けた状態で、芯線１２と接合対象物とを超音波接合する。超音波接合する際、押付部３４の押付面３５が押付部３４を片持ち支持する側に向うのに従って押付け方向に向うように傾くと共に、接合対象物の接合面を、押付部３４を片持ち支持する側に向うのに従って押付け方向に向うように傾けた状態とする。
【選択図】図９

Description

この発明は、複数の素線を含む芯線を、接合対象物に超音波接合する技術に関する。

特許文献１は、アンビルと超音波ホーンとの間で、端子の電線接合部と電線の芯線を挟込んで超音波接合する技術を開示している。

特開２０１４−１４３１７７号公報

しかしながら、特許文献１に開示のように、端子の電線接合部と電線の芯線との超音波接合する場合、超音波振動エネルギーが芯線と端子との接合部分にうまく伝達されず、両者を接合できない場合がある。

本願発明者は、端子と芯線との接合をうまく行えない原因の１つは、超音波振動エネルギーを伝達する超音波ホーンが傾いてしまい、超音波ホーンとアンビルとの間から芯線が逃げてしまうことであると気づいた。

すなわち、超音波接合装置としては、超音波ホーンを片持ち支持する構成のものと、両持ち支持する構成のものとが存在する。超音波ホーンを片持ち支持する構成のもので、芯線及び端子を加圧すると、超音波ホーンが傾いてしまうことがある。この場合、超音波ホーンが芯線を押す方向に対して当該超音波ホーンが芯線を押圧する面が傾いてしまうため、芯線に対して当該芯線を押し出す方向に力が働く。これにより、芯線が端子に超音波接合される前に、芯線が押出されてしまい、超音波接合が失敗する恐れがある。なお、後者の超音波接合装置は、超音波ホーンを前後２方向で支持する構成となるため、大がかりでかつ装置コストが大となってしまう。

そこで、本発明は、超音波接合するための押付部を片持ち支持する超音波接合装置を用いて、複数の素線を含む芯線と接合対象物とをより確実に接合できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様は、複数の素線を含む芯線と接合対象物とを超音波接合する芯線と接合対象物との接合方法であって、（ａ）前記接合対象物を載置状に支持する工程と、（ｂ）前記接合対象物上に前記芯線を重ね合せる工程と、（ｃ）片持ち状に支持された押付部で、前記芯線を前記接合対象物に向けて押付けた状態で、前記芯線と前記接合対象物とを超音波接合する工程とを備え、前記工程（ｃ）において、前記押付部の押付面が押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾くと共に、前記接合対象物の接合面を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態とする。

第２の態様は、第１の態様に係る芯線と接合対象物との接合方法であって、前記接合対象物を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態で支持可能な載置部に載置状に支持する。

第３の態様は、第２の態様に係る芯線と接合対象物との接合方法であって、前記載置部として、前記載置部のうち前記押付部を片持ち支持する側とは反対側寄りの部分に、前記押付部を片持ち支持する側の部分よりも突出する複数の凸部が形成されているものを用いる。

第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様に係る芯線と接合対象物との接合方法であって、前記芯線を、前記接合対象物としての端子に超音波接合する。

上記課題を解決するため、第５の態様に係る超音波接合装置は、接合対象物を載置状態で支持する載置部と、前記載置部上で、前記接合対象物に重ね合された芯線を前記接合対象物に向けて押付ける押付部と、前記押付部を片持ち状に支持した状態で前記押付部に超音波振動を付与する超音波振動付与部とを備え、前記超音波振動付与部は、前記押付部で前記芯線を前記接合対象物に向けて押付ける際に、前記押付部の押付面が押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾く態様で前記押付部を片持ち状に支持しており、前記載置部は、前記接合対象物を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態で支持するものである。

第６の態様は、第５の態様に係る超音波接合装置であって、前記載置部のうち前記押付部を片持ち支持する側とは反対側寄りの部分に、前記押付部を片持ち支持する側の部分よりも突出する複数の凸部が形成されているものである。

上記課題を解決するため、第７の態様に係る芯線と接合対象物との接合物は、複数の素線を含む芯線と、前記芯線と重ね合わされた状態で前記芯線と超音波接合された接合対象物とを備え、前記接合対象物のうち前記芯線とは反対側の部分であって前記芯線と超音波接合された領域の一方側に対応する部分に、複数の凹部が形成されているものである。

第１の態様によると、片持ち状に支持された押付部で、前記芯線を前記接合対象物に向けて押付けた状態で、前記芯線と前記接合対象物とを超音波接合すると、押付部が傾き、押付部の押付面は、押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾く。そこで、前記接合対象物の接合面を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態とすると、押付部の押付面と接合対象物の接合面とはなるべく平行な位置関係となる。すると、超音波接合する際に、芯線が押付部と接合対象物との間から押出され難くなる。これにより、超音波接合するための押付部を片持ち支持する超音波接合装置を用いて、複数の素線を含む芯線と接合対象物とをより確実に接合できるようになる。

第２の態様によると、接合対象物を載置部に支持すれば、その接合面を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態とすることができる。

第３の態様によると、複数の凸部によって接合対象物を滑り止めした状態で載置状に支持しつつ、接合対象物を、押付部を片持ち支持する側に向うのに従って押付部の押付け方向に向うように傾けた状態で支持することができる。

第４の態様によると、複数の素線を含む芯線と端子とをより確実に接合できる。

第５の態様によると、片持ち状に支持された押付部で、前記芯線を前記接合対象物に向けて押付けた状態で、前記芯線と前記接合対象物とを超音波接合すると、押付部が傾き、押付部の押付面は、押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾く。そこで、載置部を、前記接合対象物を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態で支持する構成とすると、押付部の押付面と接合対象物の接合面とはなるべく平行な位置関係となる。すると、超音波接合する際に、芯線が押付部と接合対象物との間から押出され難くなる。これにより、超音波接合するための押付部を片持ち支持する超音波接合装置を用いて、複数の素線を含む芯線と接合対象物とをより確実に接合できるようになる。

第６の態様によると、複数の凸部によって接合対象物を滑り止めした状態で載置状に支持しつつ、接合対象物を、押付部を片持ち支持する側に向うのに従って押付部の押付け方向に向うように傾けた状態で支持することができる。

第７の態様によると、載置部の複数の凸部によって、接合対象物を滑り止めした状態で載置状に支持しつつ、接合対象物を傾けた状態で支持して、芯線と接合対象物とを超音波接合したものとして、芯線と接合対象物との接合物を得ることができる。

背景技術において芯線と端子の電線接続部とを超音波接合する様子を示す説明図である。 固着力が十分なサンプルについて、超音波接合中の経過時間と押付部の高さ及び溶接パワーとの関係を示す図である。 固着力が不十分なサンプルについて、超音波接合中の経過時間と押付部の高さ及び溶接パワーとの関係を示す図である。 背景技術において各素線と端子との関係を示す説明図である。 超音波接合装置を示す概略斜視図である。 アンビルの載置部に端子を支持した状態を示す概略斜視図である。 載置部の形成方法の一例を示す説明図である。 超音波接合工程を示す説明図である。 超音波接合工程を示す説明図である。 芯線と端子との接合物を示す概略斜視図である。 芯線と端子との接合物を示す概略断面図である。 第１変形例に係る超音波接合装置を示す概略図である。 第２変形例に係る超音波接合装置を示す概略図である。 第３変形例に係る端子を示す概略図である。 第２変形例に係る端子を示す概略図である。 実施形態において芯線と端子とを超音波接合した複数のサンプルの固着力を示す図である。

＜背景に関する説明＞
説明の便宜上、本技術の背景について説明する。図１は、芯線１２と、端子２０の電線接続部２２とを超音波接合する様子を示す説明図である。

電線１０は、芯線１２と、被覆１４とを備えている。電線１０の端部の被覆１４が除去され、電線１０の端部に芯線１２が露出している。芯線１２は、複数の素線の集合体（通常は、撚り合せ体）によって構成されている。

端子２０は、金属板をプレス成形等することによって形成されている。端子２０の一端部には、板状部分を含む電線接続部２２が形成されている。この電線接続部２２の一方主面（接合面）に芯線１２が超音波接合される。

超音波接合装置３０は、載置部３２と、押付部３４とを備える。載置部３２上には、電線接続部２２が載置状に支持されると共に、電線接続部２２上に芯線１２が配設される。

上記押付部３４は、超音波振動付与部３６により片持ち状に支持されており、押付部３４が、芯線１２を電線接続部２２に向けて押付ける。当該超音波振動付与部３６は、押付部３４に超音波振動を付与する。

そして、載置部３２と押付部３４との間で、電線接続部２２と芯線１２との重ね合せ物を挟み込んだ状態で、押付部３４に超音波振動を付与する。すると、電線接続部２２と芯線１２とが超音波接合される。

本願発明者が、上記のような超音波接合装置３０を用いて、芯線１２と電線接続部２２とを超音波接合したものを複数製造したところ、多数のサンプルのうちの一部で固着力が著しく小さいものが発生することが判明した。なお、固着力とは、端子と電線の引っ張り強度である。

固着力が十分なサンプルについて、その超音波接合中の経過時間と押付部３４の高さ及び溶接パワー（接合箇所に付与されるパワー）との関係を観察したところ、図２に示すように、時間の経過と共に押付部３４の高さが小さくなり、かつ、これに伴い溶接パワーも増加していることが判明した。

一方、固着力が不十分となったサンプルについて、同様に、その超音波接合中の経過時間と押付部３４の高さ及び溶接パワー（接合箇所に付与されるパワー）との関係を観察したところ、図３に示すようなった。この場合、時間の経過と共に押付部３４の高さは小さくなるが、途中で接合箇所に付与されるパワーが上昇しない状態となっていることが判明した。

本願発明者が上記原因について検討したところ、図４に示すように、超音波振動によって、芯線１２を構成する複数の素線１２ａのうち電線接続部２２に近いものが当該電線接続部２２に対して滑ることが原因であることがわかった。すなわち、芯線を構成する個々の素線１２ａは、比較的細い線状体であるため、ある程度の引っ張り方向の力には耐えることができるが、圧縮方向の力が加わると比較的容易に曲ってしまう。このため、上記のように超音波接合しようとすると、複数の素線１２ａのうち電線接続部２２に近くにあるものは、逐次その基端側に移動してしまう。このため、超音波接合中において、電線接続部２２の接触対象部分と芯線１２の接触対象部分とが逐次変動してしまうことになり、両者の金属原子を結合可能な程度まで接近させた接触面積を広げることが困難となる。また、複数の素線１２ａのうち電線接続部２２に近いものは、超音波振動によってその基端側に向けてずれていくため、芯線１２と電線接続部２２との接触面積が小さくなってしまう。

本願発明者は、さらに検討を行い、上記のように芯線１２が電線接続部２２に対して滑る原因は、片持ち状に支持した押付部３４を芯線１２等に対して押付けると、押付部３４の基端部がその先端部よりも押付け方向に対して下がるように傾斜してしまうことにあると究明した。すなわち、押付部３４が上記のように傾いてしまうと、電線接続部２２の接合面と押付部３４の押付面との間に、芯線１２の基端部側に向けて徐々に開く隙間が生じてしまう。この状態で、押付部３４を加圧すると、芯線１２が押付部３４の先端側（接合面と押付面との間で徐々に開く側）に押出されてしまう。これにより、芯線１２が電線接続部２２に対して滑ってしまうのである。

本願発明者は、上記のように究明された原因から、押付部３４の押付面が押付部３４を片持ち支持する側に向うのに従って押付部３４の押付け方向に向うように傾くのであれば、接合対象物である電線接続部２２の接合面を、押付面３５と同方向に傾ける、すなわち、押付部３４を片持ち支持する側に向うのに従って押付部３４の押付け方向に向うように傾けた状態とすればよいことに想到した。これにより、押付部３４だけが押付け力に応じて傾く場合と比較して、電線接続部２２の接合面と押付部３４の押付面とが芯線１２の基端部側に向けて徐々に開く度合は小さくなり、芯線１２が押付部３４の先端側に押出され難くなるからである。

これにより、超音波接合中に、芯線１２と電線接続部２２等の接合対象物との間で素線１２ａがずれ難くなり、芯線１２の端部と電線接続部２２等の接合対象物とをなるべく大きい接合強度で接合できることになる。この場合、押付部３４の押付面と電線接続部２２の接合面とは平行になることもあれば、平行とならない場合もあり得る。

以下、より具体的な実施形態に係る接合対象物と芯線との接合方法、超音波接合装置、端子と芯線との接合物について説明する。

＜超音波接合装置＞
上記接合物を製造するのに適した超音波接合装置の一例について説明する。図５は超音波接合装置１３０を示す概略斜視図である。

まず、接合対象となる芯線１２と端子２０について説明しておく。

芯線１２は、複数の素線１２ａの集合物である。通常、複数の素線１２ａは撚り合わされている。素線１２ａは、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属線によって形成されている。芯線１２の外周には、樹脂の押出被覆等によって被覆１４が形成されている。つまり、芯線１２は、電線１０の芯線１２である。電線１０の端部において被覆１４が除去され、電線１０の端部に芯線１２の端部が露出している。芯線１２の周囲に被覆１４が形成されていることは必須ではない。芯線１２として、金属線が筒状に編まれた編組線が用いられてもよい。

端子２０は、銅、銅合金等の金属板をプレス成形等することによって形成された部材であり、相手側接続部２１と、電線接続部２２とを備える。

相手側接続部２１は、相手側端子、車両の金属ボディ等の相手側の導電部分に接続される部分である。ここでは、相手側接続部２１は、板状部分（ここでは円板）にボルト挿通用の孔２１ｈを形成した構成とされている。つまり、ここでは、端子２０として、アース端子等に用いられる丸形端子を想定している。相手側接続部２１は、その他、タブ又はピン状のオス端子形状、又は、円筒状、角筒状のメス端子形状等に形成されていてもよい。

電線接続部２２は、電線１０に接続される部分である。電線接続部２２は、上記相手側接続部２１の一端部に連設された部分であり、芯線接続部２３と、被覆接続部２４とを備える。芯線接続部２３は、相手側接続部２１に近い側に設けられ、被覆接続部２４は、相手側接続部２１から遠い側に設けられている。

芯線接続部２３は、板状の底部２３ａと、その両側の一対の側壁部２３ｂとを備える。底部２３ａは、上記相手側接続部２１に繋がっており、一対の側壁部２３ｂは、底部２３ａの両側部から底部２３ａの一方主面側に向けて立設されている。そして、一対の側壁部２３ｂの間で、底部２３ａの一方主面に芯線１２が超音波接合される。なお、一対の側壁部２３ｂは、省略されてもよい。

被覆接続部２４は、底部２４ａと、一対のかしめ片２４ｂとを備える。底部２４ａは、上記底部２３ａに繋がって相手側接続部２１とは反対側に延出している。一対のかしめ片２４ｂは、底部２４ａの両側部から底部２４ａの一方主面側に立上がっている。そして、被覆１４の端部が底部２４ａの一方主面上に配設された状態で、一対のかしめ片２４ｂが内向きにかしめ変形される。これにより、底部２４ａと一対のかしめ片２４ｂとの間で、被覆１４の端部がかしめ固定される。なお、被覆接続部２４は、省略されてもよい。

超音波接合装置１３０は、上記芯線１２と端子２０とを超音波接合するためのものであり、載置部１３２と、押付部３４と、超音波振動付与部３６とを備える。載置部１３２は、接合対象物である端子２０の電線接続部２２を載置状態で支持可能に構成されている。押付部３４は、電線接続部２２に重ね合された芯線１２の端部を電線接続部２２に向けて押付可能に構成されている。超音波振動付与部３６は、押付部３４を片持ち状に支持した状態で押付部３４に超音波振動を付与可能に構成されている。そして、載置部１３２と押付部３４との間で電線接続部２２と芯線１２との重ね合せ物を挟み込んだ状態で、それらを超音波接合できるようになっている。

より具体的に説明する。

載置部１３２は、アンビルとも呼ばれる部材であり、端子２０の芯線接続部２３の底部２３ａを載置状態で支持可能に構成されている。載置部１３２の上面には、端子２０の芯線接続部２３の底部２３ａを載置状態で支持する載置面１３３が形成されている。載置部１３２自体の形状は、例えば、直方体ブロック形状の一端側の両角部が切除された形状（上側から見るとホームベース形状）に形成されている。載置部１３２の形状は、底部２３ａを載置状態で支持できる形状であれば、特に限定されない。図５等では載置部３２は、簡略化した形状で描かれている。

載置面１３３は、接合対象物である底部２３ａを、押付部３４を片持ち支持する側（ここでは、芯線１２の先端側）に向うのに従って、押付部３４の押付け方向（ここでは、下方向）に向うように傾く態様で支持する形状に形成されている。より具体的には、載置面１３３は、芯線１２の先端側の部分が、芯線１２の基端側の部分に対し段部１３３Ｓを介して凹む形状に形成されている。この載置面１３３上に底部２３ａを載置して当該底部２３ａに下向きの力を加えると、図６に示すように、底部２３ａのうち芯線１２の基端側部分が段部１３３Ｓの上側位置に支持された状態で、底部２３ａのうち芯線１２の先端側部分が載置面１３３のうち芯線１２の先端側の凹部１３３ｇ内に落込むように移動する。これにより、底部２３ａが芯線１２の先端側に向けて下向き傾斜する姿勢で、載置面１３３上に支持される。

なお、載置面１３３は、滑らかな面であってもよいし、底部２３ａに対する滑りを抑制するため、細かい凹凸が形成された面であってもよい。図５では、載置面１３３のうち段部１３３Ｓを介して高い部分には、４角錐状の凸部１３３Ｐが隙間無く並ぶように形成された様子を示している。つまり、ここでは、載置面１３３のうち押付部３４を片持ち支持する側とは反対側寄りの部分に、押付部３４を片持ち支持する側の部分よりも突出する複数の凸部１３３Ｐが形成された構成とされている。

なお、載置部の上面の全体に複数の凸部が形成されている構成において、当該載置部の上面に底部２３ａを傾斜姿勢に支持するための構成に変更する場合には、図７に示すように、載置部の上面に形成された複数の凸部１３３Ｐのうち芯線１２の先端側領域に形成された凸部１３３Ｐの部分のみを切削除去し、載置部の上面のうち芯線１２の基端側の凸部１３３Ｐを残せば、上記載置部１３２を製造することができるこの場合、載置部１３２のうちのうち芯線１２の先端側部分では、その基端側部分よりも凸部１３３Ｐの高さ寸法分低い位置で底部２３ａを支持でき、もって、当該底部２３ａを傾斜姿勢で支持できる。この場合、一般的に用いられている載置部を簡易かつ僅かな加工で、底部２３ａを傾斜姿勢で支持する載置部１３２とすることができる。

押付部３４は、ソノトロード等と呼ばされる部材であり、載置部１３２に対して間隔をあけて対向する位置、ここでは、載置部１３２の載置面１３３の上方位置で、当該載置面１３３に対して接近離隔移動可能に設けられている。押付部３４の下部には、底部２３ａ上に重ね合された芯線１２の端部を押付ける押付面３５が形成されている。初期姿勢では、押付面３５は、押付け方向に対して直交する姿勢（ここでは、押付方向は、重力方向であるため、当該重力方向に対して垂直な水平姿勢）とされている。押付部３４自体の形状は、例えば、縦長板形状で、その前面（電線側の面）が上端側及び下端側に向けて徐々に基端側（端子の先端側）に傾斜する形状に形成されている。押付部３４の形状は、上記底部２３ａの上側から芯線１２を押付けることが可能な形状であれば、特に限定されない。図５等では押付部３４は簡略化した形状で描かれている。

なお、押付部３４の押付面３５は、滑らかな面であってもよいし、芯線１２に対する滑りを抑制するため、細かい凹凸が形成された面であってもよい。図６では、押付面３５には、その幅方向に沿って延びるＶ字状の凸部３５Ｐが芯線１２の延在方向に沿って並列状に形成された様子を示している。この場合、押付部３４は、当該凸部３５Ｐが形成された領域で芯線１２を底部２３ａに向けて押付ける。

超音波振動付与部３６は、長尺状に形成されており、その一端部が押付部３４の外周の一部に連結されている。換言すれば、押付部３４の外周の一部から外方に突出するように超音波振動付与部３６が連結されている。また、超音波振動付与部３６の他端部は、流体シリンダ（油圧シリンダ、エアシリンダ）、リニアモータ等のリニアアクチュエータによって構成される昇降駆動部３８に水平姿勢で連結されている。そして、昇降駆動部３８の駆動によって、超音波振動付与部３６及びその先端部の押付部３４が載置部１３２に向けて下降し、又は、載置部１３２から離れる方向に上昇する。

昇降駆動部３８の駆動によって押付部３４を下降させると、押付部３４は、載置部１３２に載置された底部２３ａ及び芯線１２に当接すると、下方への移動が規制される。一方、押付部３４のうち超音波振動付与部３６が連結された部分に対しては、下方へ移動させようとする力が作用する。すると、超音波振動付与部３６自体の変形、又は、その両端の連結箇所の変形等によって、押付面３５は、片持ち支持される側（超音波振動付与部３６が連結された側）に向うのに従って、下方（押付け方向）に向うように傾斜する。つまり、超音波振動付与部３６は、押付部３４を所定の押付け方向に向けて押付けると、押付面３５を上記傾斜姿勢に姿勢変更可能な状態で、押付部３４を支持している。

また、上記超音波振動付与部３６は、超音波振動を発生させる超音波振動発生源３７を有しており、当該超音波振動子３９で発生した超音波振動が押付部３４を介して芯線１２及び底部２３ａに付与される。通常、超音波振動は、芯線１２の延在方向に沿った方向の振動として、芯線１２及び底部２３ａに付与される。

なお、上記載置部１３２の両側部には、端子２０を両側から押えて支持する補助支持部７０が設けられ、載置部１３２に対して被覆接続部２４が延出する側の下部には、当該被覆接続部２４を載置状に支持する補助載置部７２が設けられている。これらの補助支持部７０及び補助載置部７２は省略されてもよい。

＜接合対象物と芯線との接合方法＞
上記超音波接合装置１３０を利用して、接合対象物である端子２０と芯線とを接合する方法について説明する。

まず、接合対象物としての端子２０の底部２３ａを載置部１３２上で載置状に支持する（図５及び図６参照、工程（ａ））。

次に、底部２３ａ上に芯線１２を重ね合せる（図８参照、工程（ｂ））。

そして、図８に示すように、昇降駆動部３８の駆動によって、片持ち支持された押付部３４を下降させ、押付面３５を芯線１２に接触させる。これにより、押付部３４により、芯線１２を底部２３ａに向けて押付ける。昇降駆動部３８の駆動により、押付部３４をさらに下降させ、図９に示すように、押付部３４により、芯線１２を底部２３ａに向けて強く押付ける。この状態で、超音波振動付与部３６からの超音波振動を、押付面３５を介して芯線１２と底部２３ａとの接触部に伝達し、両者を超音波接合する（工程（ｃ））。

ここで、押付部３４が下方に向う力は、芯線１２及び底部２３ａを介して下方の載置部１３２によって受止められる。また、押付部３４は、下方に向う超音波振動付与部３６によって片持ち状に支持され、当該超音波振動付与部３６側より下方に向う力を受ける。このため、押付面３５は、片持ち支持される側である超音波振動付与部３６側に向うのに従って下方に傾斜する姿勢になろうとする。なお、図８における傾き姿勢、超音波振動付与部３６の変形状態等は誇張して描いている。

また、芯線１２の延在方向において、載置部１３２における凸部１３３Ｐが形成された領域Ｒ１の中心Ｃ１は、押付部３４における凸部３５Ｐが形成された領域Ｒ２の中心Ｃ２よりも、芯線１２の基端側寄りに位置している。このため、芯線１２及び底部２３ａは、芯線１２の先端側、すなわち、押付部３４が支持される超音波振動付与部３６側に向うのに従って下方に傾斜する姿勢になろうとする。

結果、押付面３５が上記のように傾斜姿勢になろうとするのと同じ傾き方向で、底部２３ａ及び芯線１２も傾こうとする。

このため、底部２３ａのうち接合面である上面と押付面３５との間が、押付部３４を片持ち支持する側とは反対側に向けて徐々に開き難くなり、芯線１２が底部２３ａと押付面３５との間から押出され難くなる。この状態で、超音波振動を付与することで、芯線１２と底部２３ａとを有効に超音波接合することができる。

＜接合対象物と芯線との接合物について＞
図１０は製造された接合対象物（ここでは端子２０）と芯線１２との接合物の一例を示す概略斜視図であり、図１１は同接合物の概略断面図である。

端子２０と芯線１２との接合物は、上記電線１０の芯線１２と端子２０とが超音波接合された構成とされている。具体的には、芯線１２と底部２３ａとが、上記のように重ね合された状態で加圧されて超音波接合されている。両者の接合部は、芯線１２と底部２３ａとが扁平な状態で重なった構造となる。なお、芯線１２と底部２３ａとは超音波接合され、複数の素線１２ａ同士も超音波接合される。芯線１２の外向き面と底部２３ａの外向き面とは、平行になることもあれば、平行とならない場合もあり得る。いずれにせよ、底部２３ａの接合対象面を上記方向に傾斜させない場合と比較すると、芯線１２の外向き面と底部２３ａの外向き面とは平行な関係に近くなる。

また、上記超音波接合装置１３０を用いた構成では、載置面１３３は、底部２３ａを主として芯線１２の基端側寄りの位置で載置状に支持し、これに対して、押付面３５は、より芯線１２の延在方向に沿って広い領域で当該芯線１２を押付ける。このため、底部２３ａのうち芯線１２とは反対側の外向き面であって芯線１２と超音波接合された領域の一方側（芯線１２の延在方向に沿って基端側寄りの領域）に、上記凸部１３３Ｐの形状が転写された複数の凹部２３ｑが形成されている。また、芯線１２のうち底部２３ａとは反対側の外向き部分には、当該凹部２３ｑが形成された領域よりも広い領域に凸部３５Ｐの形状が転写された複数の凹部１２ｑが形成されている。なお、この例では、凹部２３ｑは、芯線１２の基端側に偏った領域に形成されているが、押付部３４を片持ち支持する側が芯線１２の基端側であれば、凹部は、芯線１２の先端側に偏った領域に形成されていることもあり得る。

なお、上記被覆接続部２４は、被覆１４の端部にかしめ固定されている。

＜効果等＞
以上のように構成された接合対象物としての端子２０と芯線１２との接合方法、超音波接合装置１３０、接合対象物としての端子２０と芯線１２との接合物によると、片持ち支持状に支持された押付部３４で、芯線１２を端子２０に向けた押付けた状態で、芯線１２と端子２０の底部２３ａとを超音波接合する。この際、押付部３４が傾き、押付面３５は、押付部３４を片持ち支持する側に向うのに従って押付け方向（下方向）に向うように傾く。そこで、載置部１３２上で、底部２３ａの接合面を、同方向、すなわち、押付部３４を片持ち支持する側に向うのに従って押付け方向（下方向）に向うように傾けた状態としている。これにより、押付面３５と底部２３ａの接合面とをなるべく平行な位置関係とすることができる。そして、この状態で、超音波接合を行うことにより、芯線１２が押付部３４と底部２３ａとの間から押出され難くなる。これにより、押付部３４を片持ち支持する超音波接合装置１３０を用いて、芯線１２の端部と底部２３ａとをより確実に接合できる。

なお、押付部３４を片持ち支持する超音波接合装置１３０は、押付部３４を両持ち支持する超音波接合装置等と比較して、装置構成が簡易で且つ装置費用が安いというメリットがある。

また、底部２３ａの接合面を上記のように傾けて支持する構成として、底部２３ａを、押付部３４を片持ち支持する側に向うのに従って押付け方向に向うように傾けた状態で支持可能な載置部１３２を用いているため、特殊な形状の端子等を用いることなく、芯線１２の端部と底部２３ａとをより確実に接合できる。

載置部１３２として、押付部３４を片持ち支持する側とは反対側寄りの部分に、押付部３４を片持ち支持する側の部分よりも突出する複数の凸部１３３Ｐが形成されたものを用いているため、載置部の載置面を傾斜姿勢に形成等しなくても、底部２３ａを傾き姿勢で支持可能な載置部１３２を容易に製造できる。また、複数の凸部１３３Ｐは、底部２３ａを滑り止め状態で支持する役割をも果す。

＜変形例＞
上記実施形態を前提として各種変形例について説明する。

図１２は第１変形例に係る載置部２３２を用いた超音波接合装置２３０を示す概略図である。第１変形例では、載置部１３２に対応する載置部２３２の上向きの載置面２３３は、押付部３４を片持ち支持する側で段部２３３Ｓを介して凹む形状に形成されており、また、段部２３３Ｓを介して突出する側の面、凹む側の面のそれぞれは平面に形成されている。これらの場合でも、押付部３４で芯線１２を底部２３ａ側に押付けると、底部２３ａは、凹む側に下がるように傾くため、上記実施形態と同様に、芯線１２の端部と底部２３ａとをより確実に接合できる。

図１３は第２変形例に係る載置部３３２を用いた超音波接合装置３３０を示す概略図である。第２変形例では、載置部１３２に対応する載置部３３２の上向きの載置面３３３は、押付部３４を片持ち支持する側に向けて徐々に下方に下がる傾斜形状に形成されている。このため、押付部３４で芯線１２を底部２３ａ側に押付けると、底部２３ａは、凹む側に下がるように傾くため、上記実施形態と同様に、芯線１２の端部と底部２３ａとをより確実に接合できる。

図１４及び図１５は第３変形例に係る端子４２０を示す概略図である。この変形例では、載置部１３２に対応する載置部４３２の上向きの載置面４３３は、水平姿勢とされている。つまり、超音波接合装置４３０自体は、一般的に用いられているものと同様構成である。

代りに、端子２０に対応する端子４２０の底部４２３ａが、その相手側接続部２１に向けて徐々に高さ寸法が低くなる斜面４２３ｆを有する形状に形成されている。ここでは、底部４２３ａの幅方向中央部が部分的に一方主面側（芯線１２が接合される側）に向けて突出するように形成されることで、凸部４２３ｐが形成されている。凸部４２３ｐは、底部４２３ａを反対側から見ると凹んで観察される。そして、その凸部４２３ｐのうち側壁部２３ｂが突出する側の面が、相手側接続部２１に向けて徐々に高さ寸法が低くなる斜面４２３ｆに形成されている。

この変形例によると、水平姿勢の載置面４３３に底部４２３ａを載置状に支持し、この上に、芯線１２を配設し、芯線１２を押付部３４で押付けると、片持ち状態で支持された押付部３４の押付面３５が傾く方向と、斜面４２３ｆの傾き方向が同じとなる。上記実施形態と同様に、芯線１２の端部と底部４２３ａとをより確実に接合できる。

上記実施形態及び各変形例では、芯線１２と、接合対象物としての端子２０とを接合する例で説明したが、接合対象物は、その他の金属物体、例えば、芯線であってもよい。

なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。例えば、上記実施形態のように載置部１３２によって底部２３ａを傾いた姿勢で支持する構成と、第３変形例のように、端子の底部４２３ａの一部を傾けた形状とする構成とが組合わされてもよい。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

なお、図１６は、上記実施形態に従った方法で、実際に、芯線１２と端子２０とを超音波接合した場合において、そのサンプルＮｏ．と固着力との関係を示す図である。同図に示すように、多数のサンプルにおいて、安定した固着力が得られることがわかった。

１０ 電線
１２ 芯線
１２ａ 素線
１２ｑ 凹部
２０ 端子
２２ 電線接続部
２３ 芯線接続部
２３ａ 底部
２３ｑ 凹部
３４ 押付部
３５ 押付面
３５Ｐ 凸部
３６ 超音波振動付与部
３９ 超音波振動子
１３０、２３０、３３０ 超音波接合装置
１３２、２３２、３３２ 載置部
１３３、２３３、３３３ 載置面
１３３Ｐ 凸部
１３３Ｓ、２３３Ｓ 段部
１３３ｇ 凹部
４２０ 端子
４２３ｆ 斜面
４２３ｐ 凸部

Claims (7)

1. 複数の素線を含む芯線と接合対象物とを超音波接合する芯線と接合対象物との接合方法であって、
   （ａ）前記接合対象物を載置状に支持する工程と、
   （ｂ）前記接合対象物上に前記芯線を重ね合せる工程と、
   （ｃ）片持ち状に支持された押付部で、前記芯線を前記接合対象物に向けて押付けた状態で、前記芯線と前記接合対象物とを超音波接合する工程と、
   を備え、
   前記工程（ｃ）において、前記押付部の押付面が押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾くと共に、前記接合対象物の接合面を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態とする、芯線と接合対象物との接合方法。
2. 請求項１に記載の芯線と接合対象物との接合方法であって、
   前記接合対象物を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態で支持可能な載置部に載置状に支持する、芯線と接合対象物との接合方法。
3. 請求項２に記載の芯線と接合対象物との接合方法であって、
   前記載置部として、前記載置部のうち前記押付部を片持ち支持する側とは反対側寄りの部分に、前記押付部を片持ち支持する側の部分よりも突出する複数の凸部が形成されているもの用いる、芯線と接合対象物との接合方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の芯線と接合対象物との接合方法であって、
   前記芯線を、前記接合対象物としての端子に超音波接合する、芯線と接合対象物との接合方法。
5. 接合対象物を載置状態で支持する載置部と、
   前記載置部上で、前記接合対象物に重ね合された芯線を前記接合対象物に向けて押付ける押付部と、
   前記押付部を片持ち状に支持した状態で前記押付部に超音波振動を付与する超音波振動付与部と、
   を備え、
   前記超音波振動付与部は、前記押付部で前記芯線を前記接合対象物に向けて押付ける際に、前記押付部の押付面が押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾く態様で前記押付部を片持ち状に支持しており、
   前記載置部は、前記接合対象物を、前記押付部を片持ち支持する側に向うのに従って前記押付部の押付け方向に向うように傾けた状態で支持する、超音波接合装置。
6. 請求項５に記載の超音波接合装置であって、
   前記載置部のうち前記押付部を片持ち支持する側とは反対側寄りの部分に、前記押付部を片持ち支持する側の部分よりも突出する複数の凸部が形成されている、超音波接合装置。
7. 複数の素線を含む芯線と、
   前記芯線と重ね合わされた状態で前記芯線と超音波接合された接合対象物と、
   を備え、
   前記接合対象物のうち前記芯線とは反対側の部分であって前記芯線と超音波接合された領域の一方側に対応する部分に、複数の凹部が形成されている、芯線と接合対象物との接合物。

Images