JP7050002B2 - 電子パッケージング、自動車用電気機器、バッテリ、及び他の構成要素の可視レーザー溶接 - Google Patents
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Description
101、102、103、104 バッテリ
105 バスバー
106 コネクタ
107 溶接部
108、109、110、111、112、113、114、115 溶接区域
200 システム
201 レーザーシステム
202 光ファイバー
203 光学的送達組立体
204 コリメート光学器
205 可動光学器
206 x-y走査システム
207 IRシステム走査可能区域
208 走査可能区域
209 青色レーザーがIRレーザーと同じスポットサイズを集束レンズから2倍以上の距離に作製することを説明する矢印
211 青色レーザービーム経路
211IR IRレーザービーム経路
212 青色レーザービーム
212IR IRレーザービーム
220 集束レンズシステム
290 青色レーザー
300 ファイバーレーザー
300、310、320 溶接部構成
301、302、312 Cu箔
315、322 Cuタブ
330 Alバス
370 青色レーザービーム
401 Ti
402 SS304
403 Ni
404 Sn(Tin)
405 Cu
406 Au
407 Ag
408 Al
450 Ti
451 Cu
452 Au
453 Ag
454 Al
455 SS
456 Ni
460 青色レーザー
461 ファイバーレーザー
Claims (38)
- 2つの金属部片を一体に溶接する方法であって、
約5μmから約100μmの厚さを有する箔である第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階と、を備え;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1及び第2の金属部片は溶接プロセスの始動時に前記レーザービームの約40%から約75%を吸収するものとされ;それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。 - 前記第2の金属部片は約5μmから約100μmの厚さを有する箔である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の金属部片は、銅、銅合金、金、金合金、及びステンレス鋼からなる群より選択される金属を備えている、請求項1又は2に記載の方法。
- 金属部片同士を一体に溶接する方法であって、
第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階とを備え;前記レーザービームは前記第1及び第2の金属部片の両方に当り、それにより前記第1及び第2の金属部片の両方が前記レーザービームを吸収するようにされ;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1の金属部片はアルミニウムであり;それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。 - 前記第2の金属部片はアルミニウムを備えている、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の金属部片はアルミニウム合金である、請求項4又は5に記載の方法。
- 前記第1の金属部片、前記第2の金属部片、又は両方の金属部片は約5μmから約100μmの厚さを有する箔である、請求項4乃至6の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の金属部片、前記第2の金属部片、又は両方の金属部片は約50μmから約500μmの厚さを有するタブである、請求項4乃至6の何れか一項に記載の方法。
- 金属部片同士を一体に溶接する方法であって、
第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階とを備え;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1の金属部片はアルミニウムであり;前記第2の金属部片は銅を備えており、それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。 - 金属部片同士を一体に溶接する方法であって、
第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階とを備え;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1の金属部片はアルミニウムであり;前記第2の金属部片は約50μmから約500μmの厚さを有するタブであり;前記タブは銅及び銅合金からなる群より選択される材料で作られており、それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。 - 金属部片同士を一体に溶接する方法であって、
第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階とを備え;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1の金属部片はアルミニウムであり;前記第2の金属部片は、ニッケルめっきされた材料、ニッケルめっきされた銅、ニッケルめっきされたアルミニウム、ニッケルめっきされた銅合金、ニッケルめっきされたアルミニウム合金、及びステンレス鋼からなる群より選択されており、それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。 - 前記第2の金属部片はバスバーである、請求項1乃至4の何れか一項に記載の方法。
- 前記第2の金属部片は、アルミニウムバスバー、アルミニウム合金バスバー、銅タブ、銅合金タブ、ニッケルメッキされた銅バスバー、ニッケルめっきされた銅合金バスバー、ニッケルめっきされたアルミニウムバスバー、及びニッケルめっきされたアルミニウム合金バスバーからなる群より選択されている、請求項1乃至4の何れか一項に記載の方法。
- 金属部片同士を一体に溶接する方法であって、
第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階とを備え;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1の金属部片はアルミニウムであり;前記第2の金属部片は、金で電気メッキされた材料、白金で電気メッキされた材料、及び銅で電気メッキされた材料からなる群より選択されており、それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。 - 青色レーザービームを使用して2つの金属構成要素を接合する方法であって、
a.接合されるべき第1の構成要素と接合されるべき第2の構成要素とを含む標的場所への既定波長を有するレーザービームの源を提供する段階と、
b.前記レーザービームが或るパターンと或る既定のレーザー強度で方向決めされることができるように走査デバイス及び集束光学器を提供する段階であって、
c.前記第1の構成要素と前記第2の構成要素の少なくとも一方は、溶接プロセスの始動時に前記レーザービームの少なくとも約45%を吸収するものである、走査デバイス及び集束光学器を提供する段階と、
d.前記第1の構成要素と前記第2の構成要素を一体に溶接するために前記標的場所へ前記レーザービームを送達して溶接部を形成する段階と、
e.前記溶接部は0.1mΩから250mΩの抵抗率を有するようにする、レーザービームを送達する段階と、
を備えている方法。 - 前記抵抗率は0.1mΩから200mΩである、請求項15に記載の方法。
- 前記抵抗率は0.1mΩから150mΩである、請求項15に記載の方法。
- 前記抵抗率は0.1mΩから100mΩである、請求項15に記載の方法。
- 前記抵抗率は0.1mΩから10mΩである、請求項15に記載の方法。
- 前記抵抗率は0.1mΩから1mΩである、請求項15に記載の方法。
- 前記走査デバイスは前記レーザービームを動かす、請求項15乃至20の何れか一項に記載の方法。
- 前記走査デバイスは前記第1の構成要素及び前記第2の構成要素を動かす、請求項15乃至20の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、又は両方の構成要素上のスポットでの前記レーザービームのフルエンスは約1,000,000W/cm2未満である、請求項15乃至20の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、又は両方の構成要素上のスポットでの前記レーザービームのフルエンスは約500,000W/cm2未満である、請求項15乃至20の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、又は両方の構成要素上のスポットでの前記レーザービームのフルエンスは約100,000W/cm2未満である、請求項15乃至20の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の構成要素、前記第2の構成要素、又は両方の構成要素上のスポットでの前記レーザービームのフルエンスは約50,000W/cm2未満である、請求項15乃至20の何れか一項に記載の方法。
- 前記波長は約400nmから約600nmである、請求項15乃至26の何れか一項に記載の方法。
- 前記波長は約400nmから約500nmである、請求項15乃至26の何れか一項に記載の方法。
- 前記波長は約450nmである、請求項15乃至26の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の構成要素と前記第2の構成要素は異なる金属である、請求項15乃至29の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の構成要素と前記第2の構成要素は同じ金属である、請求項15乃至29の何れか一項に記載の方法。
- 前記第1の構成要素は、金、銅、銀、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、及びそれらの金属の1つ又はそれ以上の合金からなる群より選択されている、請求項15乃至31の何れか一項に記載の方法。
- CWモードで動作する青色レーザービームを使用して2つの金属構成要素を接合する方法であって、溶接部位でのレーザー強度は感知され得るほどに変更される必要がなく、
a.接合されるべき第1の構成要素と接合されるべき第2の構成要素とを含む溶接部位への既定波長を有するレーザービームの源を提供する段階と、
b.前記レーザービームが或るパターンと或る既定強度で方向決めされることができるように走査デバイス及び集束光学器を提供する段階と、
c.前記第1の構成要素と前記第2の構成要素を一体に溶接するために前記溶接部位へ前記レーザービームを送達する段階であって、
d.前記強度は溶接の始動時からその完了時までを通して本質的に同じままであり、
e.レーザービームエネルギーの少なくとも45%が、溶接プロセスの始動時に、前記第1の構成要素と前記第2の構成要素の少なくとも一方に吸収される、レーザービームを送達する段階と、
を備えている方法。 - 前記レーザービームエネルギーの約50%が、溶接プロセスの始動時に、前記第1の構成要素と前記第2の構成要素の少なくとも一方に吸収される、請求項33に記載の方法。
- 前記レーザービームエネルギーの約60%が、溶接プロセスの始動時に、前記第1の構成要素と前記第2の構成要素の少なくとも一方に吸収される、請求項33に記載の方法。
- 前記レーザービームエネルギーの約65%が、溶接プロセスの始動時に、前記第1の構成要素と前記第2の構成要素の少なくとも一方に吸収される、請求項33に記載の方法。
- 2つの金属部片を一体に溶接する方法であって、
第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階と、を備え;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1及び第2の金属部片は溶接プロセスの始動時に前記レーザービームの約40%から約75%を吸収するものとされ;前記第2の金属部片は、ニッケルめっきされた材料、ニッケルめっきされた銅、ニッケルめっきされたアルミニウム、ニッケルめっきされた銅合金、ニッケルめっきされたアルミニウム合金、及びステンレス鋼からなる群より選択されており、それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。 - 2つの金属部片を一体に溶接する方法であって、
第1の金属部片を第2の金属部片と関連付ける段階と;前記第1の金属部片及び前記第2の金属部片に向かってレーザービームを方向決めする段階と、を備え;前記レーザービームは約400nmから約500nmの範囲の波長を有し;前記第1及び第2の金属部片は溶接プロセスの始動時に前記レーザービームの約40%から約75%を吸収するものとされ;前記第2の金属部片は、金で電気メッキされた材料、白金で電気メッキされた材料、及び銅で電気メッキされた材料からなる群より選択されており、それにより前記第1及び第2の金属部片が一体に溶接されるようにする、方法。
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