JP4062168B2 - 端子部材の構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてプリント基板に接続される端子部材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコンや携帯電話にみられるように、電子機器の小型化が進んでいる。これは、それらの電子機器を構成する電子部品の小型化が可能になったことによるところが大きい。
【０００３】
従来、コンデンサ、半導体等の電子部品の組み立て技術として、電気抵抗接続という方法が用いられている。これは、被溶接材の接合部に電流を流し、その抵抗発熱を利用し、加圧下で溶接する方法である。この種の発明に関しては、下記特許文献１および２に記載してある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１４６８０
【０００５】
特開平１１−５４８９５
【０００６】
ところが、上述した方法には次のような問題があった。即ち、基板に半田付けにより実装した金属板（以下、金属板Ａという。）と他の金属板（以下、金属板Ｂという。）を電気抵抗接続すると、その溶接の加熱時における半田の溶解と、フラックス気化により金属板Ａの下部の半田が飛び出す可能性があった。金属板Ａの下部の半田が飛び出すと、金属板Ａの半田付けの強度が低下したり、半田の粒子が周囲に飛び散ることにより、半田ボールを形成し、周囲の電子部品の端子間が短絡したりする可能性があった。
【０００７】
このような半田の飛び出しを防止するために、金属板Ａを厚くしたり、金属板Ａの中央の四角部下部には半田を配置しないようにしていた。一般に、金属板Ａの厚さを０．３mm〜０．５mmに厚くすれば、金属板Ｂとの電気抵抗溶接時に半田が溶解し飛び散ることをある程度防止できる。しかし、金属板を厚くすると、第１に基板と金属板Ａおよび金属板Ｂの全体の高さが高くなり、この基板を内蔵する装置の外形寸法が大きくなってしまう。第２に電気抵抗溶接時の溶接電流がばらつき、溶接電流が大きい場合、半田が飛び出る可能性がある。更に第３には金属板Ａが厚いと金属板Ａの熱容量が大きくなるため、金属板Ａが熱を吸収し、温度が十分に上昇しないため、半田の合金層が形成されない。その結果、半田付け不良になり、基板から金属板Ａが容易に剥がれてしまうこととなり、半田付けリフロー装置の工程管理が難しくなる。従って、金属板Ａを０．３mm〜０．５mmに厚くすることは好ましくない。
【０００８】
上記特許文献１の発明は、半田飛びを防止する効果は記載されていないが、銅箔ランドの空白部の上部において、電気抵抗接続すれば、半田が高温に加熱されにくいため、ある程度半田の飛び出しを防止できる。
【０００９】
しかし銅箔ランドが小さい場合は、溶接棒先端と半田部までの距離が短いため、電気抵抗溶接時の加熱により半田が溶解し、飛び出す可能性がある。また抵抗溶接時の電極棒が、銅箔ランドの空白部から少しずれると、半田の上部で抵抗溶接されることになり、半田が溶解し飛び出す可能性がある。さらに、銅箔ランドと金属板との半田付け面積が小さくなるため銅箔ランドと金属板との結合強度が弱くなったり、抵抗値が増大するなどの問題がある。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、基板に半田付けにより実装した金属板Ａと他の金属板Ｂを電気抵抗溶接する構成において、金属板Ａの中央に熱伝導率が小さい断熱板を内層に係合すること等により、金属板Ａの上部の熱が下部に伝わりにくくなり、下部の半田が溶解せず、周囲に飛び散らないため、実装強度が低下しないことを可能とする端子部材を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、この発明は、
電気配線を有する基板に設けられた電極ランドと、
電極ランドに半田により固着される、複合板の構成とされた端子部材の構造において、
複合板は、電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板と、溶接性金属板の下方に配された低熱伝導率板と、を備えること
を特徴とする端子部材の構造である。
【００１７】
以上のように構成した端子部材の構造では、複合板上部の高温が下部につたわりにくくすることができる。また、溶接時に発生する大電流を、複合板の下部に伝わりにくくし、大電流による発熱を防ぐことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の一実施形態について説明する。図１は一般的なダイレクト方式の電気抵抗溶接の構成図である。参照符号１は抵抗溶接装置を示す。抵抗溶接装置１には、図示しないが電圧が約５Ｖ以下で、電流が約５００Ａ以下を供給することができる直流電源装置が内蔵されている。抵抗溶接装置１によって、参照符号２ａおよび２ｂに示す２本の溶接棒に対し、予め設定された電圧と電流を設定された時間の間、通電することができる。参照符号２ａは、溶接棒プラスを示し、参照符号２ｂは、溶接棒マイナスを示す。２本の溶接棒２ａおよび２ｂは、参照符号３に示す溶接棒支え金具によって固定されている。参照符号４ａおよび４ｂは、被溶接物である２枚の金属板を示す。金属板４ａおよび金属板４ｂは、参照符号５に示す金属台座の上に置かれる。金属台座５は電気抵抗の小さい金属であり、材質としては銅、銅合金、銀、タングステン、白金、白金合金などがある。
【００１９】
インダイレクト方式では、溶接支え金具３を介して溶接棒２ａおよび溶接棒２ｂは被溶接金属板４ａおよび４ｂに押し当てられ、加圧した状態に保たれる。その加圧した状態で抵抗溶接装置１から溶接のための電流を流す。抵抗溶接装置１から供給される電流の半分以上は以下のように流れる。
【００２０】
抵抗溶接装置１のプラス端子→溶接棒２ａ→金属板４ａ→金属板４ｂ→金属台座５→金属板４ｂ→金属板４ａ→溶接棒２ｂ→抵抗溶接装置１のマイナス端子
【００２１】
抵抗溶接装置１から供給される大電流により、溶接棒２ａおよび溶接棒２ｂの下部の金属板４ａと金属板４ｂの接合部６において、発熱し、金属融点以上に高温になり、金属溶解する。その後、冷却され、固体化した後、溶接される。尚、溶接抵抗装置１の設定電圧、設定電流、設定時間等は、溶接棒と抵抗溶接装置１、被溶接物の形状、性質等によって異なる。
【００２２】
図２は、一般的なダイレクト方式の電気溶接の構成図である。抵抗溶接装置１により供給される電流の半分以上は下記のように流れる。
【００２３】
抵抗溶接装置１のプラス端子→溶接棒２ａ→金属板４ａ→金属板４ｂ→金属台座５→抵抗溶接装置１のマイナス端子
【００２４】
このダイレクト方式では、先述したインダイレクト方式に比べ、接合部６に比較的一定の大きな電流を流すことができる。そのため金属板４ａおよび４ｂの厚さが厚い場合でも品質の良い溶接をすることが可能となる。
【００２５】
図３は一般的な超音波溶接の構成図である。溶接棒支え金具３により固定された溶接棒２ｃは、振動発生装置８により横方向に振動する。溶接棒２ｃは、下方向に加圧されているため、溶接棒２ｃと台座５ｂにより挟まれている金属板４ａおよび金属板４ｂには、大きな圧力が加わる。このため溶接棒２ｃの下部にある接合部６においては金属板４ａと金属板４ｂの分子間距離が短くなり、結合し、溶接される。この状態を固相結合という。
【００２６】
図４は、平面な板形状の金属板を溶接する際の電流の流れを示す構成図である。抵抗溶接装置１から供給された電流には、参照符号９ａに示す金属板４ａの内部を横方向に流れる電流がある。これは、溶接の接合部６には流れないため無効電流と呼ばれる。また金属板４ｂに流れる電流は溶接部の接合部６に流れるため、有効電流と呼ばれる。図４に示す構成では、溶接棒２ａに流れる電流の約２０％以上の無効電流が流れる。
【００２７】
溶接棒２ａおよび２ｂで加圧されている部分の形状は、金属板を介して加圧されているため、加圧部の面積は一定ではなく、毎回変化してしまう。このため溶接強度にばらつきが生じやすい。従って被溶接物である金属板４ａ、４ｂの厚さが0．3mm以上の厚い形状の場合は、このような平面形状の金属板を溶接することは困難である。
【００２８】
図５Ａは、一般的な金属板を半田付けにより実装した基板の構成図である。参照符号１０は、基板全体を示す。基板１０は、バッテリーパック内部に配置され、電池と接続され、充電電流と放電電流を流す外部端子１１ａおよび１１ｂを有している。基板１０の左端と右端にはそれぞれ参照符号１２ａ、参照符号１２ｂに示すように露出した四角形状の銅箔ランドが配されている。
【００２９】
図５Ｂに示すように銅箔ランド１２ａおよび１２ｂには、低融点金属１３ａおよび１３ｂであるクリーム半田が配され、図５Ｃに示すようにその上に金属板１４ａと金属板１４ｂが配され、この２枚の金属板は銅箔ランド１２ａと１２ｂと電気的、機械的に結合されている。図示しないが、外部端子１１ａである外部端子プラスと外部端子１１ｂである外部端子マイナスには銅箔ランドの上に薄い金箔が配置されている。これは銅箔ランド１２ａおよび１２ｂの上に電解金メッキまたは無電解金メッキ（蒸着）の加工がされているためである。左側の金属板１４ａと外部端子１１ａは、銅箔パターンにより電気的に接続されている。右側の金属板１４ｂと外部端子１１ｂは、銅箔パターンと電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチ素子により電気的に接続されている。
【００３０】
図５Ａ〜図５Ｃに示すような金属板マウント基板の製造工程の一例について説明する。ガラスエポシキ板の上に薄い銅箔が貼り付けてある基板の左端と右端の四角形状の銅箔ランド上に、粘度の高いクリーム状態のクリーム半田を塗布する。このとき、基板の上に、穴の開いた薄い金属（メタルマスク）を載せ、そのメタルマスク全体にクリーム半田を載せ、平面のへらでクリーム半田をふき取り、メタルマスタを取り去ることにより、クリーム半田を印刷する製造方法がある。次に、クリーム半田の上に金属板を載せる。次に基板を高温のリフロー炉の中に入れ、基板を高温に加熱する。この時の温度は、約２２０℃〜２３０℃である。クリーム半田中の小さい無数の低融点金属が溶解し、固体から液体に変化し、基板の銅箔と低融点金属の間に合金層を形成し、接合する。また、金属板と低融点金属の間に、合金層を形成し、接合する。これにより基板の銅箔と金属板は電気的・機械的に接続される。
【００３１】
図６Ａ〜図６Ｃは、金属板１４ａの平面図、断面図、斜視図である。金属板１４ａは、断面が下向きコ字形になっている。電気抵抗溶接をするため、金属板１４ａの材質は電気抵抗溶接性に優れたニッケル等である。ニッケルは、銅と比べ溶接加熱時に熱が拡散しづらい。また、鉄に比べ電気体積抵抗率が小さく、また粘りが強く、電気抵抗溶接時に周囲に飛散しづらい。さらに、さびづらいため、電気抵抗溶接時に、大きな電流を安定して流すことができる。従って、金属板１４ａに限らず、複合板の上層に積層する金属はニッケルが好ましい
【００３２】
図７は、金属板１４ａと金属板１４ｂを基板１０に実装した図である。
【００３３】
図８は一般的な金属板を実装した基板１０に電極の金属板１５ａおよび電極金属板１５ｂを接続した構成図である。電池（例えばリチウムポリマー電池）のプラス電極の金属板１５ａが、基板１０の金属板１４ａに電気抵抗溶接されている。金属板１５ａはたとえば約０．１mmのアルミニウム金属である。基板１０の外部端子１１ａおよび１１ｂに例えば携帯電話等の電子機器の外部端子を接触すればバッテリーパックから放電することができる。
【００３４】
図９は、金属板１４ａを基板１０に実装したときの図７における参照符号１６の方向からみた断面図である。基板１０の絶縁板（ガラスエポキシ板）には、銅箔ランド１２ａが接着されており、銅箔ランド１２ａの上に低融点金属１３ａが配され、接合している。低融点金属１３ａは金属板１４ａの両端において接合している。電流により、金属が溶解し、接合するため、金属板１４ａと低融点金属１３ａの間、低融点金属１３ａと銅箔ランド１２ａの間にはそれぞれ合金層が形成される。参照符号１７に示す金属板１４ａの両端と低融点金属１３ａにより仕切られた箇所には空間（空気）が存在し、低融点金属が接合していない。
【００３５】
図１０は、金属板１４ａおよび１４ｂを基板１０に実装したときの構成図である。２枚の金属板と基板１０は、低融点金属１３ａまたは１３ｂにより接合されている。この一実施形態では低融点金属（半田）を使用しているが、導電性接着剤を使用しても良い。
【００３６】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、金属板１４ａと他の金属板２４を電気抵抗溶接する際の斜視図である。金属板１４ａの上に金属板２４が配され、金属板２４に対して抵抗溶接棒プラス２ａおよび抵抗溶接棒マイナス２ｂが密着し、両抵抗溶接棒とも下方向に加圧されている。２本の抵抗溶接棒に大電流を流すことにより、金属板１４ａと金属板２４は接合される。その原理については先述している。
【００３７】
電気抵抗溶接時に、抵抗溶接棒２ａの下部および抵抗溶接棒２ｂの下部に大電流が流れ、金属板１４ａと金属板２４の融点以上に高温に加熱される。このとき抵抗溶接部２２ａおよび２２ｂと低融点金属１３ａである半田の間には空間１７が存在するため、抵抗溶接部２２ａおよび２２ｂと半田間の熱伝導率は極めて低くなり、抵抗溶接部の高温は、下部の低融点金属１３ａである半田まで伝わらない。このため、電気抵抗溶接時において半田が溶解したり、半田が蒸発して、気体化したりして、金属板１４ａと低融点金属１３ａである半田との接合強度が低下する不具合がなくなる。また、溶解した半田が、粒子状に周囲に分散し、半田ボールを形成し、電子部品の接触不良、短絡を発生する不具合もなくなる。
【００３８】
上述したように抵抗溶接棒２ａおよび２ｂは下方向に加圧されている。したがって金属板１４ａに、大きな加圧圧力が加わると、金属板１４ａが変形する可能性があり、金属板４ａ全体の厚さを厚くする必要がある。そのため金属板１４ａの形状を更に改良したものが、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す金属板１９である。図１２Ａ〜図１２Ｃはそれぞれ金属板１９の平面図、断面図、斜視図である。
【００３９】
金属板１９には下部に三角形状の凹部１８がある。そのため電気抵抗溶接の際にもこの三角形状の凹部１８にある空気により断熱されるため、半田が溶解せず、半田ボールなどが生じることはない。また金属板１９の凹部１８は、金属板１４ａの凹部１７にくらべ、体積が小さいため電気溶接抵抗により変形しづらい。このため金属板１９の全体の厚さを金属板１４ａより薄くすることが可能となる。
【００４０】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、金属板２０の平面図、断面図、斜視図である。金属板２０は中央に矩形の空間部３３を有する。電気溶接抵抗時においてこの空間部３３にある空気のために断熱され、金属板２０の上部の高温が下部に伝わりにくくなるため、金属板２０の中央下部にある半田は溶解しない。
【００４１】
金属板２０の中央は空間部のため、大きな力で加圧されたときに変形する可能性がある。そこで、空間部３３に矩形の非金属板３５を挿嵌しているものが図１４Ａ〜図１４Ｃに示す複合板２１である。図１４Ａ〜図１４Ｃは、複合板２１の平面図、断面図、斜視図である。中央部に熱伝導率の小さい非金属板を有するため、複合板２１と他の金属板を電気抵抗溶接する際、矩形の非金属板３５が断熱するため金属板３４の上部の高温がほとんど下部に伝わらず、金属板３４の中央下部と接している半田が溶解しない。また、電気抵抗溶接の際、金属板３４の中央部では金属板３４の上部と下部とが絶縁されているため、下部にはほとんど溶接電流が流れない。このため、金属板３４の下部において溶接電流による発熱がない。
【００４２】
更に、複合板２１は金属板２０にくらべ、中心部が空洞でなく、矩形の非金属板３５が挿嵌されているため、電気溶接棒や金属台座による加圧にもほとんど変形しない。そのため、電気溶接抵抗時に、溶接棒２ａおよび２ｂと金属板３４との接合面は平面形状に保たれ、接合面積が広く、一定の電流が流れる。また金属板３４の表面と他の金属板の表面との接合面も平面形状に保つことができる。
【００４３】
図１５Ａ〜図１５Ｃは、空間部３３に矩形の低熱伝導率金属板３７が挿嵌されている複合板２５の平面図、断面図、斜視図である。電気抵抗溶接の際、中央の低熱伝導率金属板３７により断熱されるため、金属板３６の上部の高温が下部に伝わりにくくなる。そのため、金属板３６の中央下部と接している半田が溶解しない。
【００４４】
一般的に、低熱伝導率の金属は、電気抵抗値も高い。このため低熱伝導率金属板３７が挿嵌されている金属板３６の上部と下部は比較的電気抵抗の大きい金属で接続されていることとなり、金属板３６の下部には小さい溶接電流しか流れない。このため、金属板３６の下部では、溶接電流による発熱が小さい。
【００４５】
低熱伝導率金属板には、下記のようなものがある。
（１） 鉛または鉛合金
（２） 鉄または鉄合金
（３） チタンまたはチタン合金
（４） スズまたはスズ合金
（５） ニッケル合金
【００４６】
また、低熱伝導率金属板３７の表面を酸化させ、表面の電気抵抗値を増大させた後に、低熱伝導率金属板３７を金属板３６に挿嵌すれば、金属板３６の上部から下部への抵抗値が増大し、下部の溶接電流が小さくなり、電気抵抗溶接時の金属板３６の下部の発熱をより一層小さくすることができる。
【００４７】
図１６Ａ〜図１６Ｃは、複合板２６の平面図、断面図、斜視図である。複合板２６には、上部に電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板３９、下部には低熱伝導率金属板４０が積層されている。電気抵抗溶接時に下部の低熱伝導率金属板４０によりある程度、断熱されるため溶接性金属板３９の上部の高温が下部に伝わりにくくなり、低熱伝導率金属板４０の下部と接している半田が溶解しない。また下部の低熱伝導率金属板４０は比較的電気抵抗が大きいため、複合板２６の下部には小さい溶接電流がしか流れない。そのため、複合板２６の下部においては、溶接電流による発熱が小さい。
【００４８】
２種類以上の金属板を接合する方法としては、以下の方法のいずれかの方法を使用できる。
【００４９】
（１）高圧力を加えることにより、接合する。
【００５０】
（２）加熱しながら、高圧力を加える。接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合するなので、拡散接合法といわれる。
【００５１】
（３）高い温度に保ちながら、上と下に配置された２個のローラで２枚の金属板を挟み、高い圧力を加え、圧延しながら、接合する。
【００５２】
（４）下に金属ブロック（アンビル）を敷き、上に金属棒を押し当て、加圧しながら、横方向に超音波振動を加える。
【００５３】
（５）下に金属ブロック（アンビル）を敷き、上に円盤形状金属を押し当て、加圧しながら、横方向に超音波振動を加え、溶接する。その次に、被溶接物を少し移動し、円盤形状金属を回転させ、超音波溶接する。最終的に、線形状全体が溶接される。
【００５４】
（６）下に金属板を敷き、上に２本の金属棒を押し当て、２本の金属棒に大きな電流を流し、接合部を加熱溶解し、合金層を形成する。この方法は、スポット溶接・インダイレクト溶接などの電気抵抗溶接で行われる。
【００５５】
（７）下に厚い金属板を敷き、上に１本の金属棒を押し当て、金属棒と厚い金属板に大きな電流を流し、接合部を加熱溶解し、合金層を形成する。この方法は、スポット溶接・インダイレクト溶接などの電気抵抗溶接で行われる。
【００５６】
（８）下に厚い金属板を敷き、上に１個の回転可能な円盤形状の金属を押し当て、円盤形状の金属と厚い金属板に大きな電流を流し、接合部を加熱溶解し、合金層を形成し、溶接する。その次に、被溶接物をすこし移動し、円盤形状金属を回転させ、電気抵抗溶接する。最終的に、線形状全体が溶接される。この方法は、スポット溶接・インダイレクト溶接などの電気抵抗溶接で行われる。
【００５７】
（９）接合面に抵融点金属を挟み、加熱し、合金層を形成し、溶接する。
【００５８】
（１０）接合面にフラックスを塗布した抵融点金属を挟み、加熱し、合金層を形成し、溶接する。
【００５９】
（１１）接合面にフラックスと抵融点金属を挟み、加熱し、合金層を形成し、溶接する。
【００６０】
（１２）金属板Ａの平坦な部分と金属板Ｂの穴部分を重ねた部分において、フラックスと抵融点金属を配置し、加熱し、合金層を形成し、溶接する。
【００６１】
（１３）接合面に導電性接着材を塗布し、加熱、加圧する。
【００６２】
（１４）接合面に導電性接着材を塗布し、加圧する。
【００６３】
図１７Ａ〜図１７Ｃは、図１６Ａ〜図１６Ｃに示す複合板２６に防錆金属板４２を更に積層した複合板２７の平面図、断面図、斜視図である。半田が溶解しない原理は複合板２６と同じである。低熱伝導率金属板４０に鉄を用いた場合、表面が酸化し、さびでしまい半田付けができなくなるため、さびづらい金属で低熱伝導率金属板４０を覆う必要がある。そこで低熱伝導率金属板４０の下面に酸化しづらい金属を張り合わせすることにより表面の酸化を防止することができる。この種の防錆金属板４２には、例えばニッケル、金、銀等が用いられる。
【００６４】
図１８Ａ〜図１８Ｃは、電気抵抗溶接性に優れた金属板４３の凹部に、非金属板４４が接合した複合板２８の平面図、断面図、斜視図である。金属板４３は上部から下端の両端が、同一金属でつながっているため下部の両端が基板の銅箔ランドに半田で接続されていれば、金属板４３の上部から基板の銅箔ランドまでの電気抵抗値が少なくなる。電気抵抗値が小さければ、バッテリーパック全体の抵抗値が小さくなるため、性能が向上する。しかし電気抵抗接続時において、大電流が流れてしまうため、金属板４３の下部が発熱し、接触する半田が溶解してしまうおそれがある。そこで凹部に非金属板４４を接合し、断熱することにより金属板４３の上部の高温が下部に伝わりにくくなり、金属板４３の中央下部と接している半田は溶解しない。またこの構成によれば複合板２８の厚さを比較的薄くすることができる。
【００６５】
図１９Ａ〜図１９Ｃは、図１８Ａと同じ形状であるが、非金属板４４ではなく低熱伝導率金属板４６を接合したときの複合板２９の平面図、断面図、斜視図である。この構成においても、低熱伝導率金属板４６により断熱されるため、金属板４５の上部の高温が下部に伝わりにくく、複合板２９の下部と接触している半田が溶解しない。
【００６６】
図２０Ａ〜図２０Ｃは、電気溶接性に優れた溶接性金属板の４７の下部にテーパを有する凹部が設けられ、そこに断面形状がほぼ台形の非金属板４８が挿嵌されている複合板３０の平面図、断面図、斜視図である。この構成では、テーパを有するため非金属板４８は抜け落ちにくくなる。また金属板４７と非金属板４８の間に接着剤を塗布しなくても固定できる。
【００６７】
図２１Ａ〜図２１Ｃは、電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板４９の下部には凹部が設けられ、そこに断面形状がほぼ矩形の非金属板５０が挿嵌されている複合板３８の平面図、断面図、斜視図である。凹部には、左右に突起５１ａおよび５２ｂが備えられている。このため非金属板５０が抜け落ちにくくなる。また溶接性金属板４９と非金属板５０の間に接着剤を塗布しなくても固定できる。
【００６８】
図２２Ａ〜図２２Ｃは、上層に電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板５３を、中層に低熱伝導率金属板５４を、下層に高熱伝導率金属板５５を積層してある複合板４１の平面図、断面図、斜視図である。高熱伝導率金属板５５には、例えば銅、銀などが用いられる。この構成によれば、中層に低熱伝導率金属板５４が積層してあるため、別の金属板と、複合板４１を中央上部で電気抵抗溶接したときに、中層の低熱伝導率金属板５４によりある程度断熱されるため、中央上部の高温が複合板４１の下部に伝わりにくくなる。そのため高熱伝導率金属板５５と接する半田が溶解しない。
【００６９】
また中層の低熱伝導率金属板５４は比較的電気抵抗が大きいため、電気抵抗接続時において下層には小さい溶接電流しか流れない。そのため、複合板４１の下部においては、溶接電流による発熱は少ない。さらに、電気抵抗溶接部の高温を高熱伝導率金属板５５が、全体に拡散させるため、複合板４１の下部の温度が高温になりにくくなる。
【００７０】
図２３Ａ〜図２３Ｂは、下層に防錆金属板５７を接合した複合板５２の平面図、断面図、斜視図である。高熱伝導率金属板５５に例えば銅などを用いた場合、表面が酸化し、さびやすい。そのため、半田付け不良が起るおそれもある。そこで防錆金属板５７を接合することにより複合板５２をさびにくくし、半田付け性の向上を図ることが可能としている。
【００７１】
図２４Ａ〜図２４Ｃは、電気抵抗溶接性に優れた凹形状の溶接性金属板５９と低抵抗金属板６０を接合した複合板５６の平面図、断面図、斜視図である。電気抵抗溶接時において、大きな溶接電流が低抵抗金属板６０に流れる。低抵抗金属板６０は、溶接性金属板５９よりも抵抗が小さいため、より大きな溶接電流を流すことができる。このように、低抵抗金属板６０は、溶接部において、より大きな溶接電流を流す効果がある。また、低抵抗金属板６０の下部には、空間があるため、電気抵抗溶接時の高温が下部の半田に伝わらず、半田は溶解しない。
【００７２】
図２５Ａ〜図２５Ｃは、電気抵抗溶接性に優れた凹形状の溶接性金属板６１と低抵抗金属板６２と非金属板６３を接合した複合板７６の平面図、断面図、斜視図である。電気抵抗溶接時において、大きな溶接電流が低抵抗金属板６２に流れる。低抵抗金属板６２は、溶接性金属板６１よりも抵抗が小さいため、より大きな溶接電流を流すことができる。このように、低抵抗金属板６２は、溶接部において、より大きな溶接電流を流す効果がある。また、低抵抗金属板６２の下部には、熱伝導率の小さな非金属板６３があるため、電気抵抗溶接時の高温が下部の半田に伝わらない。
【００７３】
図２６Ａ〜図２６Ｃは、下部が凹形状であり、上部に２個の凸部６５ａおよび６５ｂが設けられている電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板６４の平面図、断面図、斜視図である。電気抵抗溶接時において、電気抵抗溶接棒の位置を２個の円柱形の凸部６５ａおよび６５ｂの上方に配置し、溶接電流を流す。すると６５ａおよび６５ｂに溶接電流が流れる。溶接性金属板６４と溶接性金属板６４に溶接される他の金属板の接合面積は一定に保たれるため、一定の溶接電流を流しながら電気抵抗接続することが可能となる。
【００７４】
図２７Ａ〜図２７Ｃは、下部が凹形状で上部に２個の凸部６７ａおよび６７ｂを有する電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板６６と低抵抗金属板６８を接合した複合板７７の平面図、断面図、斜視図である。低抵抗金属板６８を接合することにより、電気抵抗溶接時に、溶接部において、より大きな溶接電流を流すことが可能となる。
【００７５】
図２８Ａ〜図２８Ｃは、下部が凹形状であり上部に２個の凸部７０ａおよび７０ｂを有する電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板６９と低抵抗金属板７１と非金属板７２を接合した複合板７８の平面図、断面図、斜視図である。図２７Ｂと比較すると、非金属板７２が新たに接合されている。これにより、電気抵抗溶接時において、大きな圧力を加えても、非金属板７２が支えるため、複合板７８が変形しないようにすることが可能となる。
【００７６】
図２９Ａ〜図２９Ｃは、下部が凹形状であり上部に２個の凸部７４ａおよび７４ｂを有する電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板７３と非金属板７５を接合した複合板７９の平面図、断面図、斜視図である。この金属板の構成では、電気抵抗溶接時において、大きな圧力を加えても、非金属板７５が支えるため、溶接性金属板７３が変形しない。また、下部に熱伝導率の小さい非金属板７５を有するため、別の金属板と複合板７９の中央上部で電気抵抗溶接したとき、下部の非金属板７５が断熱するため、中央上部の高温が下部に伝わりにくいため、非金属板７５と接触している半田が溶解しない。
【００７７】
図３０Ａおよび図３０Ｂは、図２９Ｃに示す複合板７９と他の金属板８０を電気抵抗溶接するときの斜視図である。複合板７９の上に金属板８０が配置され、金属板８０の上に、溶接棒２ａである抵抗溶接棒プラスと溶接棒２ｂである抵抗溶接棒マイナスが配置されている。溶接棒２ａと溶接棒２ｂは、下方向に加圧されている。この構成において、電気抵抗溶接を実施し、溶接棒２ａと溶接棒２ｂに大電流を流すと、複合板７９と金属板８０は、接合される。電気抵抗溶接時において溶接棒２ａと溶接棒２ｂの下部の抵抗溶接部８４ａおよび８４ｂには、大電流が流れ、溶接性金属板７３と金属板８０の融点以上の高温に加熱される。このとき、抵抗溶接部８４ａおよび８４ｂと半田８１の間には、熱伝導率の小さい非金属板７５が配置されているため、抵抗溶接部８４ａおよび８４ｂと半田８１間の熱伝導率は、極めて低いため、抵抗溶接部８４ａおよび８４ｂの高温は、下部の半田８１にまで到達しない。このため、電気抵抗溶接時において、半田が溶解したり、半田が蒸発して、気体化したりして、金属板８０と基板８３の接合強度が低下する等の不具合がない。また、半田が溶解し、周囲に飛び散って、半田ボールが、基板の電子部品に付着し、短絡を発生させる不具合がない。
【００７８】
複合板７９と金属板８０との電気抵抗溶接時において、電気抵抗溶接棒の位置を２個の円柱形の凸部７４ａおよび７４ｂの上方に配置し、溶接電流を流す。すると、２個の円柱形の凸部７４ａおよび７４ｂに溶接電流が流れる。溶接性金属板７３と金属板８０の接合面積は一定に保たれるため、一定の溶接電流を流しながら電気抵抗溶接が可能となる。この形状の複合板７９においては、電気抵抗溶接時の加圧圧力が大きい場合でも、非金属板７５が圧力を支えているため、非金属板７５の中央部が押し潰されて変形する可能性がない。
【００７９】
図３１Ａ〜図３１Ｃは、電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板９０と低抵抗金属板９１を接合した複合板８５を示す平面図、断面図、斜視図である。低抵抗金属板９１の右上部と中央右下部には、凹部が設けられている。低抵抗金属板９１の右上部の凹部には、溶接性金属板９０が接合されている。低抵抗金属板９１の中央右下部には、凹部が設けられ、空間（空気）が存在するため、低抵抗金属板９１と他の金属板を溶接性金属板９０の中央右上部で電気抵抗溶接したとき、溶接部の高温が空気で断熱されるため、中央上部の高温が下部に伝わり難いため、中央右下部の下にある半田が溶解しない。この複合板８５は、６０％以上が低抵抗金属板９１で構成されているため、低抵抗金属板９１の上部の溶接部から低抵抗金属板９１の下部までの抵抗値が小さい。
【００８０】
図３２Ａ〜図３２Ｃは、図３１Ｂの形状をした低抵抗金属板９１の右下下部の空間に、非金属板９４を追加した複合板８６の平面図、断面図、斜視図である。低抵抗金属板９３の右上部と中央右下部には、凹部が設けられている。低抵抗金属板９３の右上部の凹部には、溶接性金属板９２が接合されている。低抵抗金属板９３の中央右下部の凹部には、非金属板９４が接合されている。電気抵抗溶接時において、大きな圧力を加えても、非金属板９４が支えるため、低抵抗金属板９３が変形しない。
【００８１】
図３３は、図３２Ｃで示した複合板８６を用いて電気抵抗溶接するときの斜視図である。複合板８６は、電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板９２と低抵抗金属板９３と非金属板９４が接合されている。複合板８６の上に金属板１０１が配置され、金属板１０１の上に、抵抗溶接棒プラス１００ａと抵抗溶接棒マイナス１００ｂが配置されている。抵抗溶接棒プラス１００ａの直径は、抵抗溶接棒マイナス１００ｂよりも太い。例えば、抵抗溶接棒プラス１００ａの直径は、３ｍｍであり、抵抗溶接棒マイナス１００ｂの直径は、１．５ｍｍである。抵抗溶接棒プラス１００ａと抵抗溶接棒マイナス１００ｂは、下方向に加圧されている。この構成において、電気抵抗溶接を実施し、抵抗溶接棒プラス１００ａと抵抗溶接棒マイナス１００ｂに大電流を流すと、抵抗溶接棒マイナス１００ｂの下部において、溶接性金属板９２と金属板１０１は、接合される。抵抗溶接棒プラス１００ａの下部においては、下記の２つの理由により、低抵抗金属板９３と金属板１０１は、接合されない。
【００８２】
（１）抵抗溶接棒プラス１００ａの下部には、抵抗溶接しづらい金属である低抵抗金属板９３が配置されている。
【００８３】
（２）抵抗溶接棒１００ａの直径が太いために、複合板８６の上部と金属板１０１の広い範囲の接合部に電流が流れる。
【００８４】
電気抵抗溶接時において、抵抗溶接棒マイナス１００ｂの下部の抵抗溶接部１０５には、大電流が流れ、複合板８６と金属板１０１の融点以上の高温に加熱される。このとき、抵抗溶接部１０５と半田１０２の間には、熱伝導率の小さい非金属板９４が配置されているため、抵抗溶接部１０５と半田１０２間の熱伝導率は、極めて低いため、抵抗溶接部１０５の高温は、下部の半田１０２にまで到達しない。このため、電気抵抗溶接時において、半田１０２が溶解したり、蒸発して気体化したりして低抵抗金属板９３と基板１０４の接合強度が低下する不具合がない。また、半田１０２が溶解し、周囲に飛び散って、半田ボールが、基板の電子部品に付着し、短絡を発生させる不具合がない。
【００８５】
この形状の複合板８６においては、電気抵抗溶接時の加圧圧力が大きい場合でも、非金属板９４が圧力を支えているため、低抵抗金属板９３の中央部が押し潰されて変形する可能性がない。よって、本発明を適用した複合板８６を用いれば、低抵抗金属板９３の下部の半田１０２が溶解せず、一定の溶接電流を流すことができる。
【００８６】
図３４Ａ〜図３４Ｃは、電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板９５と低抵抗金属板９６と低熱伝導率金属板９７を接合した複合板８７を示す平面図、断面図、斜視図である。低抵抗金属板９６の右上部には、凹部が設けられており、溶接性金属板９５が接合されている。低抵抗金属板９６の下部には、低熱伝導率金属板９７が存在するため、電気抵抗溶接したとき、溶接部の高温が低熱伝導率金属板である程度、断熱されるため、中央上部の高温が下部に伝わりにくくなり、中央右下部の下にある半田が溶解しない。
【００８７】
図３５Ａ〜図３５Ｃは、電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板１１０と低抵抗金属板１１１と低熱伝導率金属板１１２を接合した複合板８８の平面図、断面図、斜視図である。溶接性金属板１１０は低抵抗金属板１１１の約半分の大きさであり、低抵抗金属板１１１の右上に接合してある。他の金属板を、この溶接性金属板１１０に電気抵抗溶接する。この複合板８８は、溶接する他の金属板が細い場合に効果的に電気溶接することができる。
【００８８】
複合板８９を金属板１２１と電気抵抗溶接する際の斜視図が図３６Ａおよび図３６Ｂである。複合板８９の右上部の溶接性金属板１１０の上方に金属板１２１が配置され、金属板１２１の上に、抵抗溶接棒マイナス１２０ｂが配置されている。低抵抗金属板１１１の上に、抵抗溶接棒プラス１２０ａが配置されている。抵抗溶接棒プラス１２０ａの直径は、抵抗溶接棒マイナス１２０ｂよりも太い。例えば、抵抗溶接棒プラス１２０ａの直径は、３ｍｍであり、抵抗溶接棒マイナス１２０ｂの直径は、１．５ｍｍである。抵抗溶接棒プラス１２０ａと抵抗溶接棒マイナス１２０ｂは、下方向に加圧されている。この構成において、電気抵抗溶接を実施し、抵抗溶接棒プラス１２０ａと抵抗溶接棒マイナス１２０ｂに大電流を流すと、抵抗溶接棒マイナス１２０ｂの下部において、溶接性金属板１１０と金属板１２１は、接合される。
【００８９】
抵抗溶接棒プラス１２０ａの下部においては、金属板１２１が存在しないため、低抵抗金属板１１１と金属板１２１は、接合されない。電気抵抗溶接時において、抵抗溶接棒マイナス１２０ｂの下部の抵抗溶接部には、大電流が流れ、溶接性金属板１１０と金属板１２１の融点以上の高温に加熱される。このとき、抵抗溶接部１２５と半田１２２の間には、熱伝導率の小さい非金属板１１３が配置されているため、抵抗溶接部１２５と半田１２２間の熱伝導率は、極めて低くなり、抵抗溶接部１２５の高温は、下部の半田１２２にまで到達しない。
【００９０】
また、抵抗溶接棒プラス１２０ａの下部においては、下記の理由で、局部的に高温になることがない。
【００９１】
（１）低抵抗金属板１１１は、それ自体の抵抗値が低いため、溶接電流による発熱量が小さい。
【００９２】
（２）溶接電流が、低抵抗金属板の広い範囲に流れるため、広い範囲で発熱する。
【００９３】
このため、電気抵抗溶接時において、半田１２２が溶解したり、蒸発して気体化することにより、複合板８９と基板１２４の接合強度が低下する不具合の可能性がない。また、半田１２２が溶解し、周囲に飛び散って、半田ボールが、基板の電子部品に付着し、短絡を発生させる不具合がない。複合板８９の形状においては、電気抵抗溶接時の加圧圧力が大きい場合でも、非金属板１１３が圧力を支えているため、複合板８９の中央部が押し潰されて変形する不具合がなくなる。
【００９４】
この発明は、上述した発明の複数の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、複合板を構成する板の数量、材質、形状、位置は、溶接環境や設備等の状況により自由に変形することが可能である。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、溶接時において、複合板の上層の高温が、下層に伝わりにくくなり、下層と接触している半田が高温になりにくく、溶解することを防止することができる。このため、溶けた半田が周囲に飛び散ったりして短絡の原因となる半田ボールを形成せず、電気抵抗溶接の品質を高めることができる。また半田による実装強度が低下することなく、機械的に安定した基板を作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インダイレクト方式による電気抵抗溶接の構成図である。
【図２】ダイレクト方式による電気抵抗溶接の構成図である。
【図３】超音波溶接の構成図である。
【図４】平面板形状の金属板を溶接する際の電流の流れを示す構成図である。
【図５】金属板を半田付けにより実装した基板の構成図である。
【図６】金属板１４ａの平面図、断面図、斜視図である。
【図７】金属板１４ａと金属板１４ｂを基板１０に実装した図である。
【図８】金属板を実装した基板１０に電極の金属板１５ａおよび１５ｂを接続した構成図である。
【図９】金属板１４ａを基板１０に実装したときの断面図である。
【図１０】金属板１４ａおよび１４ｂを基板１０に実装したときの斜視図である。
【図１１】金属板１４ａと他の金属板２４を電気抵抗溶接する際の斜視図である。
【図１２】金属板１９の平面図、断面図、斜視図である。
【図１３】金属板２０の平面図、断面図、斜視図である。
【図１４】複合板２１の平面図、断面図、斜視図である。
【図１５】複合板２５の平面図、断面図、斜視図である。
【図１６】複合板２６の平面図、断面図、斜視図である。
【図１７】複合板２７の平面図、断面図、斜視図である。
【図１８】複合板２８の平面図、断面図、斜視図である。
【図１９】複合板２９の平面図、断面図、斜視図である。
【図２０】複合板３０の平面図、断面図、斜視図である。
【図２１】複合板３８の平面図、断面図、斜視図である。
【図２２】複合板４１の平面図、断面図、斜視図である。
【図２３】複合板５２の平面図、断面図、斜視図である。
【図２４】複合板５６の平面図、断面図、斜視図である。
【図２５】複合板７６の平面図、断面図、斜視図である。
【図２６】金属板６４の平面図、断面図、斜視図である。
【図２７】複合板７７の平面図、断面図、斜視図である。
【図２８】複合板７８の平面図、断面図、斜視図である。
【図２９】複合板７９の平面図、断面図、斜視図である。
【図３０】複合板７９と金属板８０を電気抵抗溶接する際の斜視図である。
【図３１】複合板８５の平面図、断面図、斜視図である。
【図３２】複合板８６の平面図、断面図、斜視図である。
【図３３】複合板８６と金属板１０１を電気抵抗溶接する際の斜視図である。
【図３４】複合板８７の平面図、断面図、斜視図である。
【図３５】複合板８８の平面図、断面図、斜視図である。
【図３６】複合板８９と金属板１２１を電気抵抗溶接する際の斜視図である。
【符号の説明】
１・・・抵抗溶接装置，２ａ・・・溶接棒，２ｂ・・・溶接棒，１０・・・基板，１２ａ，１２ｂ・・・銅箔ランド，１３ａ，１３ｂ・・・半田，

Claims (7)

1. 電気配線を有する基板に設けられた電極ランドと、
   該電極ランドに半田により固着される、複合板の構成とされた端子部材の構造において、
   上記複合板は、電気抵抗溶接性に優れた溶接性金属板と、該溶接性金属板の下方に配された低熱伝導率板と、を備えること
   を特徴とする端子部材の構造。
2. 上記低熱伝導率板は、低熱伝導率金属板であること
   を特徴とする請求項１記載の端子部材の構造。
3. 上記低熱伝導率板は、非金属板であること
   を特徴とする請求項１記載の端子部材の構造。
4. 上記低熱伝導率板に、さらに防錆金属板が接合されたものであること
   を特徴とする請求項１記載の端子部材の構造。
5. さらに、上記低熱伝導率板の下方に配された高熱伝導率板を備えること
   を特徴とする請求項１記載の端子部材の構造。
6. 上記高熱伝導率板は、高熱伝導率金属板であること
   を特徴とする請求項５記載の端子部材の構造。
7. 上記高熱伝導率板に、さらに防錆金属板が接合されたものであること
   を特徴とする請求項５記載の端子部材の構造。

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