JP2023049375A - 溶接構造、電子部品モジュール、および溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本開示は、たとえば、溶接による残留応力を軽減して、溶接構造における割れを抑制することを目的とする。【解決手段】 溶接構造（２）は、第１の接合面部（１０）を有する第１の部材（４）と、第２の接合面部（１６）を有する第２の部材（６）と、突合せられた前記第１の部材と前記第２の部材の前記接合面部に溶接により形成された溶接凝固部（８）を備える。前記溶接凝固部は、外側に配置された第１の凝固部（２０）と、内側に配置された第２の凝固部（２２）とを含む。【選択図】 図１

Description

本開示の技術は、溶接構造、電子部品モジュール、および溶接方法に関する。本明細書、特許請求の範囲および要約書において、用語「溶接構造」は、溶接構造そのもの、および溶接構造物を包含する用語として用いられる。

溶接は、部材の接続、たとえば電子部品における電気接続に用いられる。たとえば、電池パックの電極端子がバスバーに溶接されることが知られている（たとえば、特許文献１）。電子部品において、溶接は、ボルト、ネジなどの締結部材による締結に比べて電気抵抗を小さくすることができ、エネルギー損失および発熱を抑制することができる。しかしながら、溶接は締結部材による締結に比べて接続または分離の容易性に乏しい。

特開２０１５－１８７９１０号公報

ところで、溶接に用いられる部材は、たとえば、部材の用途、溶接への適合性、溶接の相手部材との相性などの選定項目を考慮して選定される。部材の選定において、たとえば部材の用途が優先選定項目に設定されると、溶接への適合性、相手部材との相性などの他の選定項目に関し、妥協が必要な場合がある。

高い強度を有するバスバーが他の部材にボルトで締結される場合、時間の経過によるバスバーの厚さの変化が小さく、ボルトの緩みが抑制できる。しかしながら、バスバーの強度が高くなると、一般的には溶接による割れが発生し易いという課題がある。尚、この「強度」とは材料が持つ、変形や破壊に対する抵抗力を指す。

電子部品において、電気接続を担うバスバーなどの電気接続部材の大きな割れは、電気抵抗の上昇、通電時の発熱などの悪影響を発生させるという課題がある。

特許文献１は、斯かる課題を開示や示唆せず、特許文献１に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。

そこで、本開示は、たとえば、溶接による残留応力を軽減して、溶接構造における割れを抑制することを第１の目的とする。

本開示は、たとえば、溶接による残留応力を軽減して、溶接に使用可能な部材の種類を拡大することを第２の目的とする。

本開示は、たとえば、使用可能な部材の範囲の拡大を活用して、溶接構造において、電気的特性、強度、硬度、耐久性などの性能または仕様を向上させることを第３の目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の第１の側面によれば、溶接構造は、第１の接合面部を有する第１の部材と、第２の接合面部を有する第２の部材と、突合せられた前記第１の部材と前記第２の部材の前記接合面部に溶接により形成された溶接凝固部とを備え、前記溶接凝固部は、外側に配置された第１の凝固部と、内側に配置された第２の凝固部とを含む。

上記溶接構造において、前記第２の部材は、前記第１の部材よりも強度が高くてもよく、前記溶接凝固部の溶接中心部は、前記第１の部材と前記第２の部材の突合せ面に対して前記第１の部材側に配置されてもよい。

上記溶接構造において、前記第２の部材は、他の部材と締結可能な締結部をさらに含んでもよい。

上記溶接構造において、前記第２の凝固部の断面の幅は、前記溶接凝固部の断面の幅の１０％以上、７０％以下でもよい。

上記溶接構造において、前記溶接凝固部は、環形状を有してもよい。本明細書および特許請求の範囲において、用語「環」は、線または細長い面の両端を結ぶことにより得られる形状を有する物を表す。環は、円形を有する円環でもよく、円形以外の形状を有してもよい。

上記目的を達成するため、本開示の第２の側面によれば、電子部品モジュールは上記溶接構造を有する。

上記目的を達成するため、本開示の第３の側面によれば、溶接方法は、互いに隣接された第１の部材および第２の部材の隣接部を第１の加熱により溶融して、溶融部を形成し、該溶融部を冷却する工程と、第２の加熱により、前記溶融部の一部を再溶融または再加熱して、外側に配置された第１の凝固部と内側に配置された第２の凝固部とを含む溶接凝固部を形成する工程とを備える。

上記溶接方法において、前記第２の部材は、前記第１の部材よりも強度が高くてもよく、前記第１の加熱は、前記第１の部材と前記第２の部材の突合せ面に対して前記第１の部材側に加えられてもよい。

上記溶接方法は、他の部材と締結可能な締結部を前記第２の部材に形成する工程をさらに備えてもよい。

上記溶接方法において、前記第２の加熱により加えられる熱量は、前記第１の加熱により加えられる熱量の９％以上、５０％以下でもよい。

上記溶接方法において、前記第１の加熱および前記第２の加熱は円周上に加えられてもよく、前記溶接凝固部は環形状を有してもよい。

上記溶接方法において、前記第１の部材は、電子部品の端子でもよく、または電子部品に接続可能な導電性部材でもよい。前記第２の部材は、前記第１の部材を他の部材に電気的に接続可能な電気接続部材でもよい。

本開示の技術によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) 溶接凝固部が、外側に配置された第１の凝固部と内側に配置された第２の凝固部とを含むので、溶接凝固部における残留応力が抑制され、溶接構造の突合せ継手における割れを抑制することができる。そのため、たとえば電子部品では、割れによる電気抵抗の上昇および通電時の発熱を抑制することができる。

(2) 溶接凝固部における残留応力が抑制されるので、突合せ継手により接続される部材の種類の自由度を拡大させることができる。

(3) 突合せ継手により接続される部材をたとえば部材の用途に基づき選択することができ、溶接構造の性能または仕様を向上させることができる。たとえば、電子部品における溶接構造では、導電性および他の部材との締結を考慮して、低抵抗で強度の高い部材を選択することができる。

実施の形態に係る溶接構造の一例を示す図である。 溶接凝固部の断面の一例を示す図である。 溶接方法の一例を示す図である。 実施例に係る電子部品の一例を示す図である。 端部バスバーの一例を示す図である。 変形例に係る溶接構造の一例を示す図である。 溶接方法の変形例を示す図である。

図１は、実施の形態に係る溶接構造の一例を示している。図２は、溶接凝固部の断面の一例を示し、図１のＡにおけるII－II線断面を示している。図１および図２に示す構成は一例であって、斯かる構成に本開示の技術が限定されるものではない。

溶接構造２は、レーザー溶接などの溶接手法により形成される。溶接構造２は、第１の部材４、第２の部材６および溶接凝固部８を含む。

第１の部材４は、たとえば、蓄電デバイスモジュールなどの電子部品の端子、または電子部品に接続可能な導電性部材である。電子部品は、単体の電子部品でもよく、複数の電子部品が集合し接続されることで形成される電子部品モジュールでもよい。第１の部材４は、たとえば、円柱形状またはほぼ円柱形状を有し、端部側面に第１の接合面部１０を有する。第１の接合面部１０は溶接凝固部８に対する接合面部を形成する。第１の部材４は、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金またはステンレスなどの金属を含む。第１の部材４は、アルミニウム、アルミニウム合金またはステンレスなどの金属でもよい。

アルミニウムは、たとえば９９．０％以上の純度を有する純アルミニウム（１０００系材料）であって、優れた加工性、表面処理性、耐食性を有する。アルミニウム合金は、たとえばアルミニウム－銅（Ａｌ－Ｃｕ）系合金（２０００系材料）、アルミニウム－マンガン（Ａｌ－Ｍｎ）系合金（３０００系材料）、アルミニウム－ケイ素（Ａｌ－Ｓｉ）系合金（４０００系材料）、アルミニウム－マグネシウム（Ａｌ－Ｍｇ）系合金（５０００系材料）、アルミニウム－マグネシウム－ケイ素（Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ）系合金（６０００系材料）、アルミニウム－亜鉛－マグネシウム（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ）系合金（７０００系材料）などである。アルミニウム－銅系合金は、高い強度、優れた切削性を有する。アルミニウム－マンガン系合金は、加工性、耐食性を有し、純アルミニウムよりも高い強度を有する。アルミニウム－ケイ素系合金は、優れた耐熱性、耐摩耗性を有し、小さい熱膨張係数を有する。アルミニウム－マグネシウム系合金は、優れた耐食性、加工性を有し、高い強度を有する。アルミニウム－マグネシウム－ケイ素系合金は、優れた耐食性、高い強度を有する。アルミニウム－亜鉛－マグネシウム系合金は、高い強度を有する。

第２の部材６は、たとえば、バスバーなどの電気接続部材であって、たとえば第１の部材４を他の部材に電気的に接続可能である。第２の部材６は、たとえば板形状、またはほぼ板形状を有する。第２の部材６は、たとえば、既述のアルミニウム合金またはステンレスなどの金属を含む。第２の部材６は、既述のアルミニウム合金またはステンレスなどの金属でもよい。第２の部材６は、たとえばクリープによる変形を抑制する部材である。クリープは、一定の大きさの応力がはたらいているとき、物体の変形が時間とともに増大していく現象である。一般的に、強度の高い部材のクリープによる変形は小さく、強度の高い部材は、クリープによる変形を抑制する。第２の部材６は、第１の部材４と同じ材質でもよく、第１の部材４とは異なる材質、たとえば第１の部材４よりも強度の高い材質でもよい。

第２の部材６は溶融接続部１２および締結部１４を含む。溶融接続部１２は、溶接凝固部８に対する第２の接合面部１６を含む。第２の接合面部１６は、円周上などの環上に配置され、第１の部材４の端部は、第２の接合面部１６の内部に挿入される。第１の部材４の第１の接合面部１０は、板形状またはほぼ板形状を有する第２の部材６の延長上に配置されている。締結部１４は、たとえば締結孔１８を含み、ボルトまたはネジなどの締結部材により他の部材に締結可能である。第２の部材６は、たとえば締結部材の緩みを抑制できる程度以上に強度が高く、締結部材の緩みを抑制する。

溶接凝固部８は、第１の部材４の第１の接合面部１０と第２の部材６の第２の接合面部１６の間に配置され、第１の接合面部１０および第２の接合面部１６に接合して、突合せ継手を形成する。溶接凝固部８は、溶接時に溶融された第１の部材４および第２の部材６（以下「部材４、６」という）の凝固により形成され、部材４、６の混合部材である。溶接凝固部８は、たとえば、半楕円形またはほぼ半楕円形の断面形状を有する。溶接凝固部８は、第１の凝固部２０および第２の凝固部２２を含む。溶接凝固部８は、図１のＡに示されているように、露出面において、たとえば環形状を有する。

第１の凝固部２０は、溶接凝固部８の外側、つまり溶接の周囲部に配置されている。第１の凝固部２０は、第１の接合面部１０および第２の接合面部１６に接触かつ接合し、第１の部材４を第２の部材６に接続する。たとえば、第１のレーザー照射などの第１の加熱により溶融された部材４、６が冷却されて、第１の凝固部２０は形成される。部材４、６の冷却はたとえば自然冷却であって、軽度の強制冷却でもよい。

第２の凝固部２２は溶接凝固部８の内側、つまり溶接の溶接中心部Ｐおよび溶接中心部Ｐの近傍に配置される。溶接中心部Ｐは、半楕円形またはほぼ半楕円形の断面形状を有する溶接凝固部８の楕円中心であって、溶接の加熱点に一致またはほぼ一致する。たとえば、溶融後に冷却された部材４、６の一部が、第２のレーザー照射などの第２の加熱により再溶融および再冷却されて、第２の凝固部２２が形成される。第２の加熱後の再冷却は、たとえば自然冷却であって、軽度の強制冷却でもよい。

溶接凝固部８は、残留応力を有する。残留応力は、物体が外力の作用を受けた後、外力を取り除いても物体内に残留する応力である。たとえば、熱処理において加熱された物体が冷却されると残留応力が発生する。また、異種部材の熱処理において、異種部材の混合が不均一であると、物質の組成が不均一になり残留応力が発生する。

加熱された溶接部は、溶接部の周囲から冷却され、最終的に溶接部の中央部が凝固される。そのため、一般的な溶接では、溶接部の中央部で残留応力（引っ張り応力）が高くなる。また、溶接時に加えられる熱量が大きくなり、溶融される部材の体積が大きくなるほど残留応力が高くなる。しかしながら、溶接構造２では、第２の加熱において部材４、６に加えられる第２の熱量が抑制され、溶接中心部Ｐおよび溶接中心部Ｐの近傍の残留応力が抑制される。第２の部材６が第１の部材４と異なる材質である場合、部材４、６の再溶融は、部材４、６の混合を促進させ、物質の不均一による残留応力を抑制することができる。つまり、第２の部材６と第１の部材４とが異なる材質であっても残留応力を抑制し安定した接続構造を維持することが可能である。

第２の凝固部２２の断面の幅Ｗ２は、溶接凝固部８の断面の幅Ｗ１のたとえば１０％以上、７０％以下である。第２の凝固部２２が溶接凝固部８にほぼ相似するとした場合、幅Ｗ２が幅Ｗ１の７０％以下であると、第２の凝固部２２の断面積が溶接凝固部８の全体の断面積の半分以下に抑制される。第２の熱量は、面積比から、第１の加熱により部材４、６に加えられる第１の熱量の５０％以下になる。第２の熱量が第１の熱量よりも小さく、第２の凝固部２２の残留応力が抑制される。溶接凝固部８の溶接中心部Ｐおよびその近傍の残留応力を、第１の凝固部２０のみからなる溶接凝固部の溶接中心部Ｐおよびその近傍の残留応力よりも抑制することができる。

幅Ｗ２が幅Ｗ１のたとえば１０％以上であると、第２の凝固部２２が、残留応力が高くなる中央部付近の表面に十分に配置されることになる。つまり、第２の凝固部２２が、割れが発生し易い露出面の中央部を割れにくくすることができる。第２の凝固部２２が溶接凝固部８にほぼ相似するとした場合、幅Ｗ２が幅Ｗ１の１０％以上であると、第２の凝固部２２の断面積が溶接凝固部８の全体の断面積の９％以上になる。第２の熱量は、面積比から第１の熱量の９％以上になる。

溶接中心部Ｐは、部材４、６の突合せ面Ｓに対して、たとえば第１の部材４側に配置されている。突合せ面Ｓは、溶接前の部材４、６の突合せにより形成される面である。溶接中心部Ｐが第１の部材４側に配置されている溶接は、第２の部材６が第１の部材４よりも強度が高い場合に、強度が高い第２の部材６にレーザーを照射する場合よりも少ない熱量で部材４、６を溶接でき、そのため残留応力を抑制できる。溶接中心部Ｐが第１の部材４側に配置されている溶接は、第２の部材６が第１の部材４よりも強度が低い場合に、強度が低い第２の部材６にレーザーを照射する場合よりも部材４、６の溶融量の差を小さくできる。

溶接中心部Ｐは、突合せ面Ｓに重なっていてもよく、突合せ面Ｓに対して、第２の部材６側に配置されてもよい。溶接中心部Ｐが突合せ面Ｓに重なる溶接は、部材４、６の溶融量の差を小さくできる。

図３は、溶接方法の一例を示している。図３のＢおよび図３のＤに示されている逆三角形記号は、レーザー光の照射を表し、図３のＣに示されている矢印は、残留応力の向きを表し、溶接凝固部８の中央部を中心に引っ張り応力が溶接凝固部８に存在することを表す。図３に示す溶接方法は一例であって、斯かる方法に本開示の技術が限定されるものではない。

溶接前の第２の部材６は、たとえば溶接前の第１の部材４の端部よりもわずかに大きい円形の貫通孔を含む。第２の部材６は、この円形の貫通孔を複数備えてもよい。その貫通孔の数が多くなると、第１の部材４の端部と貫通孔との配置に高い精度が要求され、高い精度を実現するには製造コストが高くなる。しかしながら、貫通孔が第１の部材４の端部より０．１～０．５ｍｍ程度大きい径を有することによって、０．１～０．５ｍｍ程度の隙間が生じるため高い精度を必要とせず第１の部材４の端部と貫通孔とを配置することができる。図３のＡに示すように、第１の部材４の端部がたとえば第２の部材６の貫通孔に挿入されて、第１の部材４が第２の部材６に隣接される。

図３のＢに示すように、互いに隣接された部材４、６の隣接部３２を第１のレーザー照射などの第１の加熱により溶融して、溶融部３４を形成する。図３のＢでは、第１の加熱の中心が、部材４、６の突合せ面Ｓに対して、第１の部材４側に配置されている。そのため、仮に部材４、６の間に０．１～０．５ｍｍ程度の隙間があったとしても、安定した接続をすることが可能となる。しかしながら、第１の加熱の中心は、突合せ面Ｓに重なっていてもよく、突合せ面Ｓに対して、第２の部材６側に配置されてもよい。

第１の加熱は、部材４、６に対してたとえば円周上を相対的に移動して、隣接部３２をたとえば環状に溶融する。第１の加熱の相対的な移動において、レーザー照射装置が移動してもよく、部材４、６が移動してもよい。加熱箇所の移動により、溶融部３４がたとえば自然に冷却されて、図３のＣに示されるように、凝固部３６が形成される。

既に述べた通り、加熱された溶接部は、溶接部の周囲から冷却され、最終的に溶接の中央部が凝固される。そのため、凝固部３６内の残留応力は、凝固部３６の中央部で高くなり、凝固部３６の中央部を起点に発生する。

図３のＤに示されるように、凝固部３６の一部が第２のレーザー照射などの第２の加熱により再溶融され、再溶融部３８が形成される。第２の加熱は、たとえば第１の加熱における加熱中心、つまり凝固部３６の幅中心部に加えられる。第２の加熱は、第１の加熱における加熱中心に対して第１の部材４側または第２の部材６側に加えられてもよい。第２の熱量は、第１の熱量よりも少ない熱量に制御され、再溶融部３８の凝固により形成される第２の凝固部２２（図３のＥ）の残留応力を再溶融前の凝固部３６の残留応力よりも小さくすることができる。つまり、凝固部３６の再溶融により、残留応力を開放することができる。第２の熱量は、第１の熱量のたとえば９％以上、５０％以下に調整され、幅Ｗ２が、幅Ｗ１の１０％以上、７０％以下に調整される。第１の熱量および第２の熱量は、たとえば、以下の調整(1)から調整(6)のいずれかにより調整される。
調整(1)： 第１のレーザーおよび第２のレーザーの出力の調整
調整(2)： 第１のレーザー照射装置および第２のレーザー照射装置から部材４、６までの距離の調整
調整(3)： 部材４、６に対する第１のレーザーおよび第２のレーザーの入射角の調整
調整(4)： 第１の加熱および第２の加熱の加熱時間の調整
調整(5)： 部材４、６に対する第１の加熱および第２の加熱の相対的な移動速度の調整
調整(6)： 調整(1)から調整(5)などの複数の調整の組み合わせ

第２の加熱は、部材４、６に対してたとえば円周上を相対的に移動して、凝固部３６をたとえば環状に再溶融する。そのため、再溶融部３８は冷却されて、図３のＥに示されるように、第１の凝固部２０および第２の凝固部２２を含む溶接凝固部８が形成される。

溶接構造２は、たとえば既述の溶接方法により製造される。溶接構造の製造方法は、たとえば既述の溶接方法と同様であり、その説明を省略する。

実施の形態によれば、次のような作用または効果が得られる。

(1) 溶接部に生じた残留応力は、溶接部に割れを引き起こす原因となる。残留応力は、たとえば以下の要因により発生すると推測される。
要因(1)： 異種部材のレーザー溶接において、溶融された部材が十分に混ざり合わない状態で冷却されたため、部分的な収縮速度の相違が生じる。
要因(2)： 部材を強固に接続するため、高出力のレーザーが照射されて、大きな歪を有する大きな溶接部が形成される。
要因(3)： 残留応力を発生させ易く高い割れ感受性を有する金属、たとえばマグネシウムを含む合金が用いられる。
要因(4)： 残留応力が大きくなるような形状を有する溶接部が形成される。環形状などの湾曲を伴う溶接部は、直線的な溶接部よりも残留応力が大きくなる。
要因(5)： 部材を表面処理した場合、部材の表面に含まれる材質が溶接時に析出することにより局所的に部材の強度が低下する。

要求性能または仕様のために、上記の要因(1)から要因(5)の解消が難しい場合がある。溶接構造２は、要因(1)から要因(5)が存在しても割れを抑制でき、要求性能または仕様のために選択された部材の溶接においても割れを抑制できる。

溶接構造２は、第１の熱量よりも小さい第２の熱量により形成された第２の凝固部２２を含み、この第２の凝固部２２が溶接凝固部８の断面積よりも小さい断面積を有し、小さな残留応力を有する。第２の凝固部２２の形成により、残留応力を開放、キャンセル、または緩和できる。そのため、割れにくい溶接構造２が得られる。

(2) 溶接構造２が割れにくいので、部材の組み合わせの自由度を拡大させることができる。

(3) 溶接構造２が割れにくいので、溶接性よりも、電気的特性、強度、硬度、耐久性などの性能または仕様を重視して、使用部材を選択することができる。つまり、溶接構造２の性能または仕様を向上させることができる。

図４は、実施例に係る電子部品の一例を示している。図５は、電子部品の端部バスバーの一例を示している。端部バスバー６４は、図５のＡに示されている線Ｌに対してたとえば線対称であり、図５のＡは、一部省略された端部バスバーを示している。図４および図５に示す構成は一例であって、斯かる構成に本開示の技術が限定されるものではない。図４および図５において、図１と同一部分には同一符号を付してある。この実施例では、第１のホルダー５６の設置側を上側と称し、第２のホルダー５８の設置側を下側と称する。

電子部品５２は、たとえば蓄電デバイスモジュールであって、複数の蓄電デバイス５４、第１のホルダー５６、第２のホルダー５８、複数のホルダー接続部材６０、連結バスバー６２、端部バスバー６４および溶接凝固部８を含む。

複数の蓄電デバイス５４は、たとえば１８個の蓄電デバイス５４であって、一直線に並べられた６個の蓄電デバイス５４が３列形成されるように配置されている。つまり、複数の蓄電デバイス５４は、６行３列に配置されている。蓄電デバイス５４は、蓄電機能を有し、たとえば電解コンデンサまたは電気二重層コンデンサである。蓄電デバイス５４は、たとえば円筒形の本体部６６と、本体部６６の一端面から突出する二つの電極端子６８とを含む。

電極端子６８は、第１の部材の一例であって、たとえば純アルミニウム（合金番号：１０７０）の金属部材であり、加工性、耐食性、溶接性などに優れる。耐食性に優れる電極端子６８は、電解液との化学反応を抑制し、電極端子６８および電解液の化学変化による電気的特性への影響を抑制する。つまり、純アルミニウムは、電極端子６８に適する材料である。なお、合金番号は、たとえば日本産業規格ＪＩＳ Ｈ４０００：２０１４「アルミニウム及びアルミニウム合金の板及び条」に示されている合金番号である。

第１のホルダー５６は、蓄電デバイス５４の上に配置されている。第１のホルダー５６は、たとえば熱可塑性樹脂を含む樹脂部材であって、配列された複数の電極端子６８に対応する位置に、図示しない端子孔を有する。端子孔は電極端子６８を通過させ、電極端子６８の端部は、第１のホルダー５６の上側表面から突出している。

第２のホルダー５８は、蓄電デバイス５４の下に配置されている。蓄電デバイス５４の下部は第２のホルダー５８にはめ込まれ、これにより蓄電デバイス５４の移動が規制されている。第２のホルダー５８は、たとえば熱可塑性樹脂を含む樹脂部材である。

ホルダー接続部材６０は、第１のホルダー５６および第２のホルダー５８に接続され、第１のホルダー５６および第２のホルダー５８の離間距離を設定距離に維持する。第１のホルダー５６、第２のホルダー５８および両端のホルダー接続部材６０は枠を形成し、蓄電デバイス５４は、この枠の中に配置される。中央部のホルダー接続部材６０は、枠の中間部で第１のホルダー５６および第２のホルダー５８の離間距離を設定距離に維持する。ホルダー接続部材６０は、たとえば熱可塑性樹脂を含む樹脂部材である。

連結バスバー６２は、電気接続部材の一例であって、たとえば細長い板形状を有し、蓄電デバイス５４の３つの列を横断するように第１のホルダー５６上に配置されている。連結バスバー６２は、各列において隣接された電極端子６８にたとえば溶接され、各列において隣接する蓄電デバイス５４を電気的に接続する。また、連結バスバー６２は、溶接された電極端子６８を、他の列において溶接された電極端子６８に接続し、たとえば６つの蓄電デバイス５４を電気的に接続する。連結バスバー６２は、たとえば電極端子６８と同様の部材である。

端部バスバー６４は、第２の部材の一例であって、電極端子６８を負荷などの他の部材に電気的に接続可能な電気接続部材である。端部バスバー６４は、たとえば細長い板形状または細長いほぼ板形状を有し、蓄電デバイス５４の３つの列を横断するように第１のホルダー５６上に配置されている。端部バスバー６４は、各列において端の電極端子６８に溶接される。また、端部バスバー６４は、溶接された電極端子６８を、他の列において溶接された電極端子６８に接続し、たとえば３つの蓄電デバイス５４を電気的に接続する。

端部バスバー６４は、たとえばアルミニウム－マグネシウム系合金（合金番号：５０５２）からなる金属部材である。アルミニウム－マグネシウム系合金（合金番号：５０５２）は、優れた耐食性、加工性を有し、高い強度、硬度を有し、クリープによる変形を抑制する。アルミニウム－マグネシウム系合金（合金番号：５０５２）は、流通性を有しコスト的に優れている。端部バスバー６４がボルト、ネジなどの締結部材で他の部材に締結された場合、高い強度を有する端部バスバー６４は、締結部材の緩みを抑制できる。

端部バスバー６４は、３つの溶融接続部１２および締結部７０を含む。溶融接続部１２は、実施の形態で記述した第２の接合面部１６を含む。第２の接合面部１６は、円周上などの環上に配置され、電極端子６８の端部は、第２の接合面部１６の内部に挿入される。電極端子６８の第１の接合面部１０は、板形状またはほぼ板形状を有する端部バスバー６４の延長上に配置されている。溶接凝固部８が電極端子６８の第１の接合面部１０と端部バスバー６４の第２の接合面部１６の間に配置され、第１の接合面部１０および第２の接合面部１６に接合して、突合せ継手を形成する。溶接凝固部８は実施の形態で記述した溶接凝固部８と同様であり、その説明を省略する。電極端子６８、端部バスバー６４および溶接凝固部８が溶接構造７２を形成し、電子部品５２は溶接構造７２を含む。

締結部７０は、複数の締結孔１８および複数の固定孔７４を含む。締結孔１８は、たとえば五個の締結孔１８であって、締結部材による他の部材との締結に用いられる。固定孔７４は、たとえば二個の固定孔７４であり、締結孔１８の外側に配置されている。固定孔７４は、第１のホルダー５６に対する端部バスバー６４の固定に用いられる。たとえば端部バスバー６４が電極端子６８に溶接される前に、端部バスバー６４は、位置決めのために固定孔７４および固定具７６により第１のホルダー５６に固定される。溶接後に端部バスバー６４が固定孔７４および固定具７６により第１のホルダー５６に固定されると、固定時のわずかな端部バスバー６４の変形により、応力が溶接凝固部８に加わる可能性がある。溶接前の端部バスバー６４の固定は、固定時における溶接凝固部８への加圧可能性を取り去ることができる。

端部バスバー６４は、図５に示されているように、目的に応じて他の孔および段差などを含んでもよい。

電子部品５２は、図示されていないバランス回路、温度検知回路、電圧検知回路などの付加回路を含んでいてもよい。付加回路は、たとえば連結バスバー６２または端部バスバー６４に接続される。この付加回路とバスバーとの接続において、溶接凝固部８による突合せ継手が用いられてもよい。

電子部品５２の製造工程は、製造方法の一例であって、たとえば組立工程および溶接工程を含む。

組立工程では、蓄電デバイス５４、第１のホルダー５６、第２のホルダー５８、ホルダー接続部材６０、連結バスバー６２、端部バスバー６４および固定具７６を組合わせて、図４に示されているようなモジュールを得る。

溶接工程では、たとえば実施の形態で記述した溶接方法により端部バスバー６４を電極端子６８に溶接する。連結バスバー６２を電極端子６８に溶接する。既述の溶接凝固部８を形成するため、たとえば実施の形態で記述した溶接方法により連結バスバー６２を電極端子６８に溶接してもよい。実施の形態で記述した溶接方法の説明を省略する。

実施例に係る電子部品によれば、次のような作用または効果が得られる。

(1) 実施の形態で記述した作用または効果を得ることができる。

(2) 高い強度、硬度を有する端部バスバー６４が電極端子６８に溶接されても、溶接凝固部８の割れを抑制することができる。

(3) 割れの抑止により、電気抵抗の上昇および通電時の発熱を抑制することができる。

(4) 電子部品５２の電気的安定性を高めることができる。

(5) 高い強度、硬度を有する端部バスバー６４が他の部材との締締の緩みを抑制できる。つまり、高温環境または時間経過において端部バスバー６４の厚さが維持され、そのため締結部材の軸力が維持され、締結部材の緩みが抑制される。したがって、電気抵抗の上昇が抑制される。

実施の形態または実施例の特徴事項や変形例を以下に列挙する。

(1) 上記実施の形態および実施例では、溶接凝固部８は、露出面において、環形状を有する。しかしながら、溶接凝固部８の形状は環形状に限定されない。たとえば、第２の部材６または端部バスバー６４が端部に円弧形状の凹部を有し、この凹部が第１の部材４または電極端子６８の端部側面に突合されて、円弧形状の溶接凝固部８が形成されてもよい。第１の部材４または電極端子６８の上部の形状が円形以外の形状を有し、溶接凝固部８が第１の部材４または電極端子６８の形状に対応する形状を有してもよい。

(2) 上記実施の形態では第２の部材６が締結部１４を含み、上記実施例では端部バスバー６４が締結部７０を含んでいる。しかしながら、第２の部材６は締結部１４を含んでいなくてもよく、端部バスバー６４は締結部７０を含んでいなくてもよい。第２の部材６または端部バスバー６４の素材は、締結の緩み以外の理由、たとえば剛性または耐擦傷性などの理由により制約されていてもよい。

(3) 上記実施の形態では、第２の部材６の締結部１４が締結孔１８を含んでいる。しかしながら、図６に示されているように、締結部１４が雄ねじなどの締結部材１１８を含み、締結部材１１８により他の部材と締結されてもよい。実施の形態と同様に、端部バスバー６４の締結部７０が締結部材１１８を含み、締結部材１１８により他の部材と締結されてもよい。

(4) 上記実施の形態および実施例の溶接方法では、凝固部３６が再溶融されて第２の凝固部２２が形成されている。溶接方法は、実施の形態および実施例の溶接方法に限定されない。たとえば、図７のＣに示されているように、溶融部３４の冷却途中に第２の加熱が溶融部３４の一部を再加熱して再加熱部１３８を形成してもよく、図７のＤに示されているように、再加熱部１３８が凝固して、第２の凝固部２２が形成されてもよい。冷却は、たとえば自然冷却であり、軽度の強制冷却でもよい。溶融部３４の一部の再加熱は、溶融部３４の他の部分の冷却速度を遅くでき、第１の凝固部２０の残留応力を抑制できる。

(5) 上記実施例では、電極端子６８が純アルミニウム（合金番号：１０７０）からなる金属部材であり、端部バスバー６４が、アルミニウム－マグネシウム系合金（合金番号：５０５２）からなる金属部材である。しかしながら、電極端子６８は既述の純アルミニウム（合金番号：１０７０）に限定されず、たとえば９９％以上の純度を有する他の純アルミニウムからなる金属部材でもよい。端部バスバー６４は、締結部材の緩みを抑制できる程度以上に強度が高ければよく、たとえば２０００系材料から７０００系材料までのアルミニウム合金から選択された、締結の緩みを抑制できるアルミニウム合金からなる金属部材でもよい。

(6) 上記実施例では、電子部品５２が１８個の蓄電デバイス５４を含んでいる。しかしながら、蓄電デバイス５４の数は、１８個未満でもよく、１８個を超えてもよい。また、電子部品５２は、少なくとも一つの蓄電デバイス５４を含む蓄電デバイスモジュールに限らず、バランス回路などの他の電子部品でもよい。

以上説明したように、本開示の最も好ましい実施の形態等について説明した。本開示は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本開示の範囲に含まれることは言うまでもない。

本開示の技術は、蓄電デバイスモジュール、回路などの電子部品における溶接だけでなく様々な部材の溶接に用いることができ、有用である。

２、７２ 溶接構造
４ 第１の部材
６ 第２の部材
８ 溶接凝固部
１０ 第１の接合面部
１２ 溶融接続部
１４、７０ 締結部
１６ 第２の接合面部
１８ 締結孔
２０ 第１の凝固部
２２ 第２の凝固部
３２ 隣接部
３４ 溶融部
３６ 凝固部
３８ 再溶融部
５２ 電子部品
５４ 蓄電デバイス
５６ 第１のホルダー
５８ 第２のホルダー
６０ ホルダー接続部材
６２ 連結バスバー
６４ 端部バスバー
６６ 本体部
６８ 電極端子
７４ 固定孔
７６ 固定具
１１８ 締結部材
１３８ 再加熱部

Claims (12)

1. 第１の接合面部を有する第１の部材と、
   第２の接合面部を有する第２の部材と、
   突合せられた前記第１の部材と前記第２の部材の前記接合面部に溶接により形成された溶接凝固部と、
   を備え、
   前記溶接凝固部は、外側に配置された第１の凝固部と、内側に配置された第２の凝固部とを含むことを特徴とする溶接構造。
2. 前記第２の部材は、前記第１の部材よりも強度が高く、
   前記溶接凝固部の溶接中心部は、前記第１の部材と前記第２の部材の突合せ面に対して前記第１の部材側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接構造。
3. 前記第２の部材は、他の部材と締結可能な締結部をさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接構造。
4. 前記第２の凝固部の断面の幅は、前記溶接凝固部の断面の幅の１０％以上、７０％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の溶接構造。
5. 前記溶接凝固部は、環形状を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の溶接構造。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載された溶接構造を有する電子部品モジュール。
7. 互いに隣接された第１の部材および第２の部材の隣接部を第１の加熱により溶融して、溶融部を形成し、該溶融部を冷却する工程と、
   第２の加熱により、前記溶融部の一部を再溶融または再加熱して、外側に配置された第１の凝固部と内側に配置された第２の凝固部とを含む溶接凝固部を形成する工程と
   を備えることを特徴とする溶接方法。
8. 前記第２の部材は、前記第１の部材よりも強度が高く、
   前記第１の加熱は、前記第１の部材と前記第２の部材の突合せ面に対して前記第１の部材側に加えられることを特徴とする請求項７に記載の溶接方法。
9. 他の部材と締結可能な締結部を前記第２の部材に形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の溶接方法。
10. 前記第２の加熱により加えられる熱量は、前記第１の加熱により加えられる熱量の９％以上、５０％以下であることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の溶接方法。
11. 前記第１の加熱および前記第２の加熱は円周上に加えられ、
    前記溶接凝固部は環形状を有することを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか一項に記載の溶接方法。
12. 前記第１の部材は、電子部品の端子であり、または電子部品に接続可能な導電性部材であり、
    前記第２の部材は、前記第１の部材を他の部材に電気的に接続可能な電気接続部材であることを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか一項に記載の溶接方法。
    

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