導電端子の溶接方法、および導電端子構造
【課題】銅を材料とした２つの導電端子同士の溶着強度を十分に大きくすることのできる抵抗溶接による溶接方法及び導電端子構造を提供する。
【解決手段】すずメッキされた平板状の銅を材料とした第１の導電端子１を、その先端位置から離れた位置に段差１０を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成されるように成型する。また、上記と同じ銅を材料とした第２の導電端子と前記第１の導電端子とを、前記第２の導電端子２の溶接面が前記第１の導電端子のプロジェクションの溶接面全体を覆う大きさとなるように成型する。同時に、各導電端子を、前記第１の導電端子の先端部分の断面積と、前記第２の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型する。これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流し、前記プロジェクションを前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込ませて溶着させる。
【解決手段】すずメッキされた平板状の銅を材料とした第１の導電端子１を、その先端位置から離れた位置に段差１０を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成されるように成型する。また、上記と同じ銅を材料とした第２の導電端子と前記第１の導電端子とを、前記第２の導電端子２の溶接面が前記第１の導電端子のプロジェクションの溶接面全体を覆う大きさとなるように成型する。同時に、各導電端子を、前記第１の導電端子の先端部分の断面積と、前記第２の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型する。これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流し、前記プロジェクションを前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込ませて溶着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、銅を材料とする導電端子同士を抵抗溶接する溶接方法、及びその導電端子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器内の導電端子同士を溶着するには、通常、抵抗溶接法が使用される。アーク溶接法や他の溶接法は、溶接時に流れる電流が大きすぎて電子部品を破壊する可能性があるため殆ど使用されることはない。
【０００３】
抵抗溶接は、電気抵抗を持つ溶接対象物同士を当接させた状態で電流を流すと、電気抵抗のために発熱して溶融に至る原理を利用するものである。
【０００４】
抵抗溶接法には、平板状の導電端子同士を突き合わせて左右から先端形状が球形又は凸状の電極を圧接して電流を流すスポット溶接法が知られている（特許文献１の図４、特許文献２の図２）。このスポット溶接法では、導電端子同士の接触部にスポット状のナゲット（溶融部分）が形成される。また、別の抵抗溶接法として、球形又は凸状の突起部であるプロジェクションを形成した一方の導電端子と他方の導電端子とを突き合わせて左右から平板状の電極を圧接して電流を流すプロジェクション溶接法が知られている（特許文献１の図３、特許文献３の図１）。このプロジェクション溶接法では、プロジェクション自身がナゲットを形成する。
【０００５】
前者のスポット溶接法では、導電端子材料が鉄等の場合には比較的付きやすく、また、後者のプロジェクション溶接法では、プロジェクションそのものがナゲットとなるために溶接部分の溶融状態を比較的安定したものにすることができる。
【特許文献１】特開２００２−９５１３４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８１６４４号公報
【特許文献３】特開平５−２８３１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしなから、スポット溶接法では、導電端子材料が抵抗比率の非常に小さい銅、とりわけ純度の高い無酸素銅の場合には殆ど付かない。何故なら、電気抵抗による発熱ならびにそれに伴う溶融が少ないため溶接が困難だからである。表面をすずメッキして、ある程度の抵抗値を確保した場合でも、安定したナゲット形状を得ることが困難であった。また、従来のプロジェクション溶接法では、特許文献１の図３や特許文献３の図１に示されるように、導電端子先端部の中央部分等を盛り上げて球形又は凸状のプロジェクション形成している。このため、このプロジェクションが、対向している導電端子内部に飛び込んでナゲットを形成するときに、その飛び込み量（入り込み量）の精度を高くすることが極めて困難である。それ故、ナゲットの形成具合が安定せず、ナゲットの強度（溶着強度）も安定しない。さらに、特許文献１の図３に示されるように、プロジェクションは導電端子先端部の中央部分を盛り上げて形成されるため、その面積を大きくすることが困難である。このため、十分に大きな強度を確保できず、また、ナゲットの電流容量も小さいという問題がある。さらに、プロジェクション溶接法であっても、抵抗比率が非常に小さい銅を材料にした導電端子は電気抵抗による発熱ならびにそれに伴う溶融が少ないため、その導電端子同士の溶接は極めて困難であった。
【０００７】
この発明の目的は、銅を材料とした２つの導電端子同士の溶着強度を十分に大きくすることのできる、抵抗溶接による溶接方法及びその溶接方法により溶接した導電端子構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の導電端子の溶接方法は、すずメッキされた平板状の銅を材料として第１の導電端子と第２の導電端子とをプロジェクション溶接する方法である。
【０００９】
前記第１の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成される。
【００１０】
前記第２の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、溶接面が前記第１の導電端子の先端部分の全体を覆う大きさであって、溶接部の断面積が前記第１の導電端子の先端部分の断面積と略同じである。
【００１１】
前記第１の導電端子に前記第２の導電端子を当接する。
【００１２】
さらに、これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流す。これにより前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着する。
【００１３】
第１の導電端子においては、先端位置から離れた位置に段差が設けられ、該先端位置から段差までの範囲の先端部分の全体がプロジェクションとなる。このため、この大きな面積のプロジェクションが第２の導電端子内に入り込んで（飛び込んで）ナゲットが形成される。このため、ナゲットの面積が非常に大きくなり、ナゲットの電流容量を大きくすることができるとともに、引っ張り強度も大きくすることができる。
【００１４】
第２の導電端子は、その溶接面が前記プロジェクションの溶接面全体をカバーする大きさである。これにより、溶接時にはプロジェクションの周囲と前記溶接面とが接する界面全体で電流集中が生じる。このことは、プロジェクションによるナゲットが形成しやすいことを意味する。
【００１５】
各導電端子（第１の導電端子と第２の導電端子）は、第１の導電端子の先端部分の断面積と、第２の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型される。このことは、溶接時に各導電端子を流れる電流分布の均一化につながり、発熱量のバランス、すなわちヒートバランスを良好な状態にできることになる。ヒートバランスは、ナゲットの形成を安定化するために重要なファクターである。
【００１６】
なお、第１の導電端子と第２の導電端子を成型するには、すずメッキされた銅板に対して切断と折り曲げ工程を繰り返すことで可能である。
【００１７】
次に、上記のようにして成型した第１の導電端子のプロジェクションを第２の導電端子の溶接部に重ね、両導電端子に電極を圧接して溶接電流を流す。このとき，上記ヒートバランスを確実なものにするために、２つの電極は同じ電気的特性を有するもの、例えば、タングステン電極で構成する。
【００１８】
溶接電流を流すことにより、前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着する。すなわち、プロジェクションの周囲と前記第２の導電端子の溶接面とが接する界面全体で電流集中が生じ、その結果、プロジェクション全体が第２の導電端子の溶接面に入り込み（飛び込み）、プロジェクション全体の面積に相当するナゲットが形成される。このとき、プロジェクションの入り込み量（飛び込み量）は、段差で規制される。つまり、段差に相当する長さだけ、プロジェクションが第２の導電端子の溶接部に入り込むから、ナゲットの大きさは安定し、その結果、溶接部の電流容量も安定する。
【００１９】
なお、第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となるように各導電端子を成型する。このように各導電端子の形状を設定することで、第１の導電端子のプロジェクションの全体を第２の導電端子の溶接部全体でカバーすることができ、且つ、各導電端子の電流分布が均一化するために良好なヒートバランスを実現できる。
【００２０】
この発明の変形例では、第２の導電端子を、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成される様に成型される。すなわち、プロジェクションは第２の導電端子に形成される。第１の導電端子は平板状に設定される。この構成では、第１の導電端子の溶接面が前記プロジェクションの内部に入り込んで溶着する。
【００２１】
このような構成においても、前記第１の導電端子の溶接面の周囲とプロジェクションとが接する界面全体で電流集中が生じ、その結果、第１の導電端子の全体がプロジェクションの溶接面に入り込み（飛び込み）、第１の導電端子全体の面積に相当するナゲットが形成される。このとき、第１の導電端子の入り込み量（飛び込み量）は、段差で規制される。つまり、段差に相当する長さだけ、第１の導電端子がプロジェクションの溶接部に入り込むから、ナゲットの大きさは安定し、その結果、溶接部の電流容量も安定する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、銅を材料とした２つの導電端子同士を確実に付けることができ、且つ大きな面積のナゲットが形成されるために十分な溶着強度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、この発明の実施形態の導電端子を示す図である。
【００２４】
第１の導電端子１と第２の導電端子２は、それぞれ、厚さが約０．４ｍｍ〜０．９ｍｍ程度の範囲から選ばれた厚さの異なる２種類のすずメッキされた平板状の銅板に対して、切断工程と折り曲げ工程を繰り返すことにより成型される。例えば、第１の導電端子１は、厚さが０．６４ｍｍの銅板から成型され、第２の導電端子２は、厚さが０．４ｍｍの銅板から成型される。
【００２５】
まず、上記銅板を出発基材として、４．５ｍｍ幅と５ｍｍ幅の板状に切断した２枚の導電端子を得る。５ｍｍ幅の板状のものは厚さが厚い（０．６４ｍｍ）銅板であり、この銅板から切断した導電端子を第１の導電端子１とする。４．５ｍｍ幅の板状のものは厚さが薄い（０．４ｍｍ）銅板であり、この銅板から切断した導電端子を第２の導電端子２とする。これらの２つの導電端子１、２を、さらに次の手順で切断したり又は折り曲げたりする。
【００２６】
（１）第１の導電端子１を、その先端位置から離れた位置に段差１０を設けることにより該先端位置から段差１０までの範囲の先端部分１１にプロジェクション１２が形成されるように成型する。すなわち、段差１０を設けることにより、図１において第２の導電端子２の方向へ飛び出したプロジェクション１２が形成される。これにより、プロジェクション１２の溶接面（図１において第２の導電端子２に対向する面）１３の面積は、先端部分１１の全体の大きさとなる。この成型は折り曲げ工程で行う。
【００２７】
（２）各導電端子を、第２の導電端子２の溶接面（図１において第１の導電端子１に対向する面）２０が第１の導電端子１のプロジェクション１２の溶接面１３全体を覆う大きさとなるように成型する。すなわち、第１の導電端子１の上部両側を切断して、第２の導電端子の溶接面２０が第１の導電端子１のプロジェクション１２の溶接面１３全体を覆う大きさとなるように成型している。なお、図示の例では、第２の導電端子２は、既に板状に切断されているが、この段階で板状に切断しても良いし、また、必要に応じて適当量が切断される。
【００２８】
図２は、プロジェクション１２の大きさと第２の導電端子２の溶接面２０の大きさを比較する図である。図示のように、第２の導電端子２の溶接面２０は、ハッチングで示す領域がプロジェクション１２の周囲に設けられる。後述のように、このようにすることで、プロジェクション１２の周囲と溶接面２０とが接する界面２１全体で、溶接時に電流集中が生じ、これにより、プロジェクション１２全体とそれに対向する溶接面２０の部分が溶融して、ナゲット（溶融部分）が形成される。
【００２９】
（３）上記（２）の成型時においては、各導電端子を、第１の導電端子１の先端部分の断面積Ｓ１と、前記第２の導電端子の溶接部の断面積Ｓ２とが略同じとなるように成型する。
【００３０】
上記（２）の工程で、第１の導電端子１の上部両側が切断されるが、この切断量は、断面積Ｓ１とＳ２とが略同じとなる大きさに設定される。なお、図示の例では、第２の導電端子２は、既に板状に切断されているが、この段階で板状に切断しても良いし、また、必要に応じて適当量が切断される。
【００３１】
このように、断面積Ｓ１とＳ２とを略同じにすることにより、溶接時に各導電端子１、２を流れる電流分布の均一化につながり、各導電端子１、２の発熱量がほぼ同じになる。すなわち、ヒートバランスが良好なものとなる。良好なヒートバランスの実現は、ナゲットの形成を安定化することができる。
【００３２】
以上のようにして成型した第１の導電端子１のプロジェクション面と第２の導電端子２の溶接面２０とを接触させ、さらに両端間を電極で圧接した状態で電流を流して溶接を行う。図３は、電極３、４の間に第１の導電端子１および第２の導電端子２を挟んだ状態を示している。電極３、４に圧力を加え、第１の導電端子１および第２の導電端子２同士を圧接させている。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、電極の取付状態を示す上面図、正面図、右側面図である。電極３、４は、タングステン製の矩形状電極で構成され、それぞれ同じ大きさである。電極３、４を同じ材料のタングステンで構成し、且つ同じ大きさにしたことにより、ヒートバランスをさらに良好なものにできる。
【００３３】
図４のように、電極３は、第１の導電端子１の上端部１１の全体を覆う大きさである。圧接力Ｆ（図３参照）は、導電端子１、２の厚さ、大きさ、電流の大きさ等により適当な大きさが選択されるが、通常は、１５ｋｇ〜２５ｋｇの範囲から選ばれる。例えば１６ｋｇが選ばれる。また、電流の大きさは１０ｋＡ〜２０ｋＡの範囲から選ばれ、電流を流す時間は２０ｍｍ／ｓ〜４０ｍｍ／ｓの範囲から選ばれる。例えば、電流の大きさは１０ｋＡ、流す時間は２０ｍｍ／ｓとされる。
【００３４】
以上のようにして両電極３、４間に電流を所定の時間流すと、第１の導電端子１の先端部分にある矩形状のプロジェクション１２と第２の導電端子２の溶接面２０の内部とが互いに溶融し合い該プロジェクション１２の大きさのナゲットが形成される。図５は、ナゲット５が形成されるときの時間変化を示している。図５（Ａ）は溶接時（電流流入時）の初期状態、図５（Ｂ）は中期状態、図５（Ｃ）は最終状態をそれぞれ示している。電流を流し始める初期状態では、すずメッキ層による抵抗のためにプロジェクション１２の周囲と第２の導電端子２の溶接面２０とが接する界面全体で電流集中が生じ始め、プロジェクション１２及び溶接面２０が溶融し始める。その結果、ナゲット５が成長する（図５（Ａ））。さらに電流を流していって中期状態になると、プロジェクション１２が溶接面２０にさらに入り込んでいき、ナゲット５が大きくなっていく（図５（Ｂ））。さらに電流を流していって最終状態になると、プロジェクション１２は溶接面２０内に完全に入り込み、ナゲット５は最大に成長する（図５（Ｃ））。
【００３５】
最終状態は、段差１０の高さｔがゼロになったとき、すなわち、段差１０の下方において、第１の導電端子１と第２の導電端子２とが当接した状態であり、プロジェクション１２はこれ以上に溶接面２０内に入り込むことはない。したがって、プロジェクション１２の入り込み量、すなわちナゲット５が最大限成長する大きさは、段差１０の高さｔにより概ね決まることになる。
【００３６】
このような挙動により、溶接面２０内にナゲット５が形成される。ナゲット５は、段差１０の上方にある上端部１１の面積を有しているから、その大きさは極めて大きい。このため、２つの導電端子１、２の溶着強度を十分に大きくすることができる。また、プロジェクション１２の入り込み量は段差１０により規制されるため、溶接終了時では、第１の導電端子１と第２の導電端子２との間隔は図５（Ｃ）のように常に略一定である。
【００３７】
なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）において、ナゲット５の形状を模式的に直方体の形状で示した。実際のナゲットの形状の界面は不明瞭で、凹凸が生じうる。
【００３８】
（実験例）
第１、第２の導電端子１、２の材料として、次の電気的特性を持つ、すずメッキ層を形成した銅を用いた。
【００３９】
銅（抵抗率：１．７２μΩ・ｃｍ 導電率：１００）
すず（抵抗率：１１．４μΩ・ｃｍ 導電率：１５．１）
第１、第２の導電端子１、２を、その形状及び寸法が図６のようになるように成型した。図において、数値の単位はｍｍである。すなわち、第１の導電端子１は、幅Ｌ１が３ｍｍ、厚さＴ１が０．６４ｍｍであり、第２の導電端子２は、幅Ｌ２が４．５ｍｍ、厚さＴ２が０．４ｍｍである。これらの関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となっている。また、残差１０の高さｔは、０．１ｍｍである。
【００４０】
このとき、第１の導電端子１の先端の断面積は、１．９２ｍｍ ｘ ｍｍである。第２の導電端子２の先端の断面積は、１．８ｍｍ ｘ ｍｍである。よって、両者の断面積は略同じである。
【００４１】
上記の導電端子１、２を突き合わせて、その両外側をタングステン電極で圧接する（図３参照）。このときの加圧力は１６ｋｇとした。また、電極間に流す電流値を１０Ａ、電圧を１０Ｖとした。
【００４２】
上記の条件で電流の流入時間を、２０ｍｓ〜４０ｍｓの範囲で変化させて溶接したときの、「プロジェクション１２の入り込み量」と「導電端子間の強度（溶接強度）」を測定すると、図７のようになった。なお、前者の入り込み量は、溶接により相互に付いた状態の第１、第２の導電端子１、２を剥がして測定した。また、後者の強度は、その剥がすときの引っ張り力で測定した。
【００４３】
同図に示すように、電流の流入時間にかかわらず、プロジェクション１２の入り込み量は、段差１０の高さｔ（＝０．１ｍｍ）と略同一となった。また、導電端子間の強度は、電流の流入時間に応じて１３．７ｋｇ〜１５．９４ｋｇに変化したが、いずれも、１０ｋｇを大きく超える値となった。
【００４４】
導電端子間の強度が１０ｋｇを超えている状態で導電端子同士を引き剥がしたときには、導電端子に母材破壊が生じている。したがって、導電端子同士が十分に溶接できているということができる。
【００４５】
図８は、この発明の他の実施形態の導電端子を示す図である。
【００４６】
この実施形態では、第１の導電端子１と第２の導電端子２の形状が段差の部分において異なっている。第１の導電端子１には段差１０が形成されず、代わって第２の導電端子２に段差２１が形成されている。すなわち、各導電端子は、次の（４）〜（７）の構造を有している。
【００４７】
（４）第２の導電端子２は、その先端位置から離れた位置に段差２１を設けることにより該先端位置から段差２１までの範囲の先端部分にプロジェクション２３が形成されるように成型されており、
（５）各導電端子１、２は、第１の導電端子１の溶接面１３が第２の導電端子２のプロジェクション２３の全体で覆われる大きさとなるように成型されており、
（６）各導電端子１、２は、第２の導電端子２の先端部分２２の断面積Ｓ２と、第１の導電端子１の溶接部の断面積Ｓ１とが略同じとなるように成型されており、
（７）第１の導電端子１の溶接面１３がプロジェクション２３の内部に入り込んで溶着している。
【００４８】
なお、図１に示す実施形態と同様に、この実施形態でも、第１の導電端子１は、厚さが０．６４ｍｍの銅板から成型され、第２の導電端子２は、厚さが０．４ｍｍの銅板から成型される。
【００４９】
上記導電端子１、２の溶接は、上記実施形態と同様に行われる。図９は、ナゲット５が形成されるときの時間変化を示している。図９（Ａ）は溶接時（電流流入時）の初期状態、図９（Ｂ）は中期状態、図９（Ｃ）は最終状態をそれぞれ示している。電流を流し始める初期状態では、すずメッキ層による抵抗のためにプロジェクション２３と第１の導電端子１の溶接面１３とが接する界面全体で電流集中が生じ始め、プロジェクション２３及び溶接面１３が溶融し始める。その結果、ナゲット５が成長する（図９（Ａ））。さらに電流を流していって中期状態になると、溶接面１３がプロジェクション２３内にさらに入り込んでいき、ナゲット５が大きくなっていく（図９（Ｂ））。さらに電流を流していって最終状態になると、溶接面１３はプロジェクション２３内に完全に入り込み、ナゲット５は最大に成長する（図９（Ｃ））。
【００５０】
最終状態は、段差２１０の高さｔがゼロになったとき、すなわち、段差２１の下方において、第１の導電端子１と第２の導電端子２とが当接した状態であり、溶接面１３はこれ以上プロジェクション２３内に入り込むことはない。したがって、溶接面１３のプロジェクション２３内への入り込み量、すなわちナゲット５が最大限成長する大きさは、段差２１の高さｔにより概ね決まることになる。
【００５１】
このような挙動により、プロジェクション２３内にナゲット５が形成される。ナゲット５は、第１の導電端子１の上方の面積を有しているから、その大きさは極めて大きい。このため、２つの導電端子１、２の溶着強度を十分に大きくすることができる。また、第１の導電端子１の溶接面１３のプロジェクション２３内への入り込み量は段差２１により規制されるため、溶接終了時では、第１の導電端子１と第２の導電端子２との間隔は図９（Ｃ）のように常に略一定である。
【００５２】
図１及び図８に示す実施形態では、第１の導電端子１又は第２の導電端子２のいずれかに段差を設け、いずれかの導電端子にプロジェクションを形成しているが、これらの２つ導電端子それぞれに段差を設けても良い。このような構成であっても、２つの導電端子が当接する部分において、上記と同様なナゲットが形成される。
【００５３】
なお、加圧力、電流値、電流の流入時間等のパラメータを変えることで強度が変わってくるが、いずれの場合であっても、「銅が付く」現象が観察される。
【００５４】
この発明は、例えば、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）の制御装置等に適用することができる。この制御装置では、第１の導電端子と第２の導電端子が、それぞれ異なった基板やケースに取り付けられており、それらの基板やケースの組み込み後に、各導電端子が溶接される。この発明は、このような性質を持つ装置に特に好適である。
【００５５】
図１０は、上記ＥＰＳ制御装置の構成を示している。このＥＰＳ制御装置は、大きな電流を扱うために、高い放熱性能を得る見地からケースとしてアルミケース６を用いている。そして、アルミケース６に対して嵌合部６０等により樹脂製の基板７を取り付けることにより制御装置を構成している。さらに、図示していないが、樹脂製の基板７とアルミケースとの間に、スイッチング素子など動作時に高温になる電子部品が搭載されたアルミ基板が取り付けられている。
【００５６】
上記の制御装置において、符号Ａで示す部分で、銅を材料とした第１の導電端子１と第２の導電端子２とが溶接される。第１の導電端子１と第２の導電端子２は、それぞれ、図１〜３に示すものと同一である。第２の導電端子２の他端が、アルミ基板にハンダ付けされている。また、樹脂製の基板７に第１の導電端子１の下端部が折り曲げられた状態でインサート成型により取り付けられている。樹脂製の基板７をアルミケース６に取り付けると、図の符号Ａで示す部分で、樹脂製の基板７にインサート成型により取り付けられている第１の導電端子１と、アルミケース６の中に設けられているアルミ基板にハンダ付けされている第２の導電端子２とが接する。この状態で、２つの導電端子間の抵抗溶接を行う。
【００５７】
なお、この実施例では、第２の導電端子２はアルミケース６の中に設けられているアルミ基板にハンダ付けされ、第１の導電端子１は基板７にインサート成型により取り付けられているため、取付強度においては後者よりも前者が弱い（ハンダ付けの方が弱い）。そこで、第２の導電端子２の厚さを第１の導電端子１の厚さよりも薄くしている。このようにすれば、第２の導電端子２に外力が加わっても、端子全体が塑性変形または弾性変形して外力が緩和される。これにより、ハンダ付け部分に外力が加わるのを防ぐことができる。一方、第１の導電端子１は取付強度の大きいインサート成型により取り付けられているために、外力が加わってもその電気的接続部に影響を及ぼすことがない。
【００５８】
このように、この発明は、特に、基板やケースの組付け後に導電端子の溶接を行う必要があって、且つ、その導電端子が銅製である電子機器への適用が有用である。
【００５９】
以上のように、この発明によれば、銅を材料とした２つの導電端子同士を抵抗溶接によって確実に付けることができ、且つ大きな面積のナゲットが形成されるために十分な引っ張り強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施形態の導電端子を示す図である。
【図２】プロジェクション１２の大きさと第２の導電端子２の溶接面２０の大きさを比較する図である。
【図３】第１、第２の導電端子１、２間に電極３を当てて圧接した状態を示す図である。
【図４】電極の取付状態を示す上面図、正面図、右側面図である。
【図５】ナゲットが形成されるまでの時間変化を示す図である。
【図６】この発明の溶接方法の実験例に使用した導電端子１、２の形状と寸法を示す図である。
【図７】実験結果を示す表である。
【図８】この発明の他の実施形態の導電端子を示す図である。
【図９】ナゲットが形成されるまでの時間変化を示す図である。
【図１０】この発明の実施形態を電動パワーステアリング装置に適用したときの同壮途の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１−第１の導電端子
２−第２の導電端子
３−第１の電極
４−第２の電極
５−ナゲット
１０−段差
１１−先端部分
１２−プロジェクション
２０−第２の導電端子の溶接面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、銅を材料とする導電端子同士を抵抗溶接する溶接方法、及びその導電端子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器内の導電端子同士を溶着するには、通常、抵抗溶接法が使用される。アーク溶接法や他の溶接法は、溶接時に流れる電流が大きすぎて電子部品を破壊する可能性があるため殆ど使用されることはない。
【０００３】
抵抗溶接は、電気抵抗を持つ溶接対象物同士を当接させた状態で電流を流すと、電気抵抗のために発熱して溶融に至る原理を利用するものである。
【０００４】
抵抗溶接法には、平板状の導電端子同士を突き合わせて左右から先端形状が球形又は凸状の電極を圧接して電流を流すスポット溶接法が知られている（特許文献１の図４、特許文献２の図２）。このスポット溶接法では、導電端子同士の接触部にスポット状のナゲット（溶融部分）が形成される。また、別の抵抗溶接法として、球形又は凸状の突起部であるプロジェクションを形成した一方の導電端子と他方の導電端子とを突き合わせて左右から平板状の電極を圧接して電流を流すプロジェクション溶接法が知られている（特許文献１の図３、特許文献３の図１）。このプロジェクション溶接法では、プロジェクション自身がナゲットを形成する。
【０００５】
前者のスポット溶接法では、導電端子材料が鉄等の場合には比較的付きやすく、また、後者のプロジェクション溶接法では、プロジェクションそのものがナゲットとなるために溶接部分の溶融状態を比較的安定したものにすることができる。
【特許文献１】特開２００２−９５１３４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８１６４４号公報
【特許文献３】特開平５−２８３１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしなから、スポット溶接法では、導電端子材料が抵抗比率の非常に小さい銅、とりわけ純度の高い無酸素銅の場合には殆ど付かない。何故なら、電気抵抗による発熱ならびにそれに伴う溶融が少ないため溶接が困難だからである。表面をすずメッキして、ある程度の抵抗値を確保した場合でも、安定したナゲット形状を得ることが困難であった。また、従来のプロジェクション溶接法では、特許文献１の図３や特許文献３の図１に示されるように、導電端子先端部の中央部分等を盛り上げて球形又は凸状のプロジェクション形成している。このため、このプロジェクションが、対向している導電端子内部に飛び込んでナゲットを形成するときに、その飛び込み量（入り込み量）の精度を高くすることが極めて困難である。それ故、ナゲットの形成具合が安定せず、ナゲットの強度（溶着強度）も安定しない。さらに、特許文献１の図３に示されるように、プロジェクションは導電端子先端部の中央部分を盛り上げて形成されるため、その面積を大きくすることが困難である。このため、十分に大きな強度を確保できず、また、ナゲットの電流容量も小さいという問題がある。さらに、プロジェクション溶接法であっても、抵抗比率が非常に小さい銅を材料にした導電端子は電気抵抗による発熱ならびにそれに伴う溶融が少ないため、その導電端子同士の溶接は極めて困難であった。
【０００７】
この発明の目的は、銅を材料とした２つの導電端子同士の溶着強度を十分に大きくすることのできる、抵抗溶接による溶接方法及びその溶接方法により溶接した導電端子構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の導電端子の溶接方法は、すずメッキされた平板状の銅を材料として第１の導電端子と第２の導電端子とをプロジェクション溶接する方法である。
【０００９】
前記第１の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成される。
【００１０】
前記第２の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、溶接面が前記第１の導電端子の先端部分の全体を覆う大きさであって、溶接部の断面積が前記第１の導電端子の先端部分の断面積と略同じである。
【００１１】
前記第１の導電端子に前記第２の導電端子を当接する。
【００１２】
さらに、これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流す。これにより前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着する。
【００１３】
第１の導電端子においては、先端位置から離れた位置に段差が設けられ、該先端位置から段差までの範囲の先端部分の全体がプロジェクションとなる。このため、この大きな面積のプロジェクションが第２の導電端子内に入り込んで（飛び込んで）ナゲットが形成される。このため、ナゲットの面積が非常に大きくなり、ナゲットの電流容量を大きくすることができるとともに、引っ張り強度も大きくすることができる。
【００１４】
第２の導電端子は、その溶接面が前記プロジェクションの溶接面全体をカバーする大きさである。これにより、溶接時にはプロジェクションの周囲と前記溶接面とが接する界面全体で電流集中が生じる。このことは、プロジェクションによるナゲットが形成しやすいことを意味する。
【００１５】
各導電端子（第１の導電端子と第２の導電端子）は、第１の導電端子の先端部分の断面積と、第２の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型される。このことは、溶接時に各導電端子を流れる電流分布の均一化につながり、発熱量のバランス、すなわちヒートバランスを良好な状態にできることになる。ヒートバランスは、ナゲットの形成を安定化するために重要なファクターである。
【００１６】
なお、第１の導電端子と第２の導電端子を成型するには、すずメッキされた銅板に対して切断と折り曲げ工程を繰り返すことで可能である。
【００１７】
次に、上記のようにして成型した第１の導電端子のプロジェクションを第２の導電端子の溶接部に重ね、両導電端子に電極を圧接して溶接電流を流す。このとき，上記ヒートバランスを確実なものにするために、２つの電極は同じ電気的特性を有するもの、例えば、タングステン電極で構成する。
【００１８】
溶接電流を流すことにより、前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着する。すなわち、プロジェクションの周囲と前記第２の導電端子の溶接面とが接する界面全体で電流集中が生じ、その結果、プロジェクション全体が第２の導電端子の溶接面に入り込み（飛び込み）、プロジェクション全体の面積に相当するナゲットが形成される。このとき、プロジェクションの入り込み量（飛び込み量）は、段差で規制される。つまり、段差に相当する長さだけ、プロジェクションが第２の導電端子の溶接部に入り込むから、ナゲットの大きさは安定し、その結果、溶接部の電流容量も安定する。
【００１９】
なお、第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となるように各導電端子を成型する。このように各導電端子の形状を設定することで、第１の導電端子のプロジェクションの全体を第２の導電端子の溶接部全体でカバーすることができ、且つ、各導電端子の電流分布が均一化するために良好なヒートバランスを実現できる。
【００２０】
この発明の変形例では、第２の導電端子を、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成される様に成型される。すなわち、プロジェクションは第２の導電端子に形成される。第１の導電端子は平板状に設定される。この構成では、第１の導電端子の溶接面が前記プロジェクションの内部に入り込んで溶着する。
【００２１】
このような構成においても、前記第１の導電端子の溶接面の周囲とプロジェクションとが接する界面全体で電流集中が生じ、その結果、第１の導電端子の全体がプロジェクションの溶接面に入り込み（飛び込み）、第１の導電端子全体の面積に相当するナゲットが形成される。このとき、第１の導電端子の入り込み量（飛び込み量）は、段差で規制される。つまり、段差に相当する長さだけ、第１の導電端子がプロジェクションの溶接部に入り込むから、ナゲットの大きさは安定し、その結果、溶接部の電流容量も安定する。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、銅を材料とした２つの導電端子同士を確実に付けることができ、且つ大きな面積のナゲットが形成されるために十分な溶着強度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、この発明の実施形態の導電端子を示す図である。
【００２４】
第１の導電端子１と第２の導電端子２は、それぞれ、厚さが約０．４ｍｍ〜０．９ｍｍ程度の範囲から選ばれた厚さの異なる２種類のすずメッキされた平板状の銅板に対して、切断工程と折り曲げ工程を繰り返すことにより成型される。例えば、第１の導電端子１は、厚さが０．６４ｍｍの銅板から成型され、第２の導電端子２は、厚さが０．４ｍｍの銅板から成型される。
【００２５】
まず、上記銅板を出発基材として、４．５ｍｍ幅と５ｍｍ幅の板状に切断した２枚の導電端子を得る。５ｍｍ幅の板状のものは厚さが厚い（０．６４ｍｍ）銅板であり、この銅板から切断した導電端子を第１の導電端子１とする。４．５ｍｍ幅の板状のものは厚さが薄い（０．４ｍｍ）銅板であり、この銅板から切断した導電端子を第２の導電端子２とする。これらの２つの導電端子１、２を、さらに次の手順で切断したり又は折り曲げたりする。
【００２６】
（１）第１の導電端子１を、その先端位置から離れた位置に段差１０を設けることにより該先端位置から段差１０までの範囲の先端部分１１にプロジェクション１２が形成されるように成型する。すなわち、段差１０を設けることにより、図１において第２の導電端子２の方向へ飛び出したプロジェクション１２が形成される。これにより、プロジェクション１２の溶接面（図１において第２の導電端子２に対向する面）１３の面積は、先端部分１１の全体の大きさとなる。この成型は折り曲げ工程で行う。
【００２７】
（２）各導電端子を、第２の導電端子２の溶接面（図１において第１の導電端子１に対向する面）２０が第１の導電端子１のプロジェクション１２の溶接面１３全体を覆う大きさとなるように成型する。すなわち、第１の導電端子１の上部両側を切断して、第２の導電端子の溶接面２０が第１の導電端子１のプロジェクション１２の溶接面１３全体を覆う大きさとなるように成型している。なお、図示の例では、第２の導電端子２は、既に板状に切断されているが、この段階で板状に切断しても良いし、また、必要に応じて適当量が切断される。
【００２８】
図２は、プロジェクション１２の大きさと第２の導電端子２の溶接面２０の大きさを比較する図である。図示のように、第２の導電端子２の溶接面２０は、ハッチングで示す領域がプロジェクション１２の周囲に設けられる。後述のように、このようにすることで、プロジェクション１２の周囲と溶接面２０とが接する界面２１全体で、溶接時に電流集中が生じ、これにより、プロジェクション１２全体とそれに対向する溶接面２０の部分が溶融して、ナゲット（溶融部分）が形成される。
【００２９】
（３）上記（２）の成型時においては、各導電端子を、第１の導電端子１の先端部分の断面積Ｓ１と、前記第２の導電端子の溶接部の断面積Ｓ２とが略同じとなるように成型する。
【００３０】
上記（２）の工程で、第１の導電端子１の上部両側が切断されるが、この切断量は、断面積Ｓ１とＳ２とが略同じとなる大きさに設定される。なお、図示の例では、第２の導電端子２は、既に板状に切断されているが、この段階で板状に切断しても良いし、また、必要に応じて適当量が切断される。
【００３１】
このように、断面積Ｓ１とＳ２とを略同じにすることにより、溶接時に各導電端子１、２を流れる電流分布の均一化につながり、各導電端子１、２の発熱量がほぼ同じになる。すなわち、ヒートバランスが良好なものとなる。良好なヒートバランスの実現は、ナゲットの形成を安定化することができる。
【００３２】
以上のようにして成型した第１の導電端子１のプロジェクション面と第２の導電端子２の溶接面２０とを接触させ、さらに両端間を電極で圧接した状態で電流を流して溶接を行う。図３は、電極３、４の間に第１の導電端子１および第２の導電端子２を挟んだ状態を示している。電極３、４に圧力を加え、第１の導電端子１および第２の導電端子２同士を圧接させている。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、電極の取付状態を示す上面図、正面図、右側面図である。電極３、４は、タングステン製の矩形状電極で構成され、それぞれ同じ大きさである。電極３、４を同じ材料のタングステンで構成し、且つ同じ大きさにしたことにより、ヒートバランスをさらに良好なものにできる。
【００３３】
図４のように、電極３は、第１の導電端子１の上端部１１の全体を覆う大きさである。圧接力Ｆ（図３参照）は、導電端子１、２の厚さ、大きさ、電流の大きさ等により適当な大きさが選択されるが、通常は、１５ｋｇ〜２５ｋｇの範囲から選ばれる。例えば１６ｋｇが選ばれる。また、電流の大きさは１０ｋＡ〜２０ｋＡの範囲から選ばれ、電流を流す時間は２０ｍｍ／ｓ〜４０ｍｍ／ｓの範囲から選ばれる。例えば、電流の大きさは１０ｋＡ、流す時間は２０ｍｍ／ｓとされる。
【００３４】
以上のようにして両電極３、４間に電流を所定の時間流すと、第１の導電端子１の先端部分にある矩形状のプロジェクション１２と第２の導電端子２の溶接面２０の内部とが互いに溶融し合い該プロジェクション１２の大きさのナゲットが形成される。図５は、ナゲット５が形成されるときの時間変化を示している。図５（Ａ）は溶接時（電流流入時）の初期状態、図５（Ｂ）は中期状態、図５（Ｃ）は最終状態をそれぞれ示している。電流を流し始める初期状態では、すずメッキ層による抵抗のためにプロジェクション１２の周囲と第２の導電端子２の溶接面２０とが接する界面全体で電流集中が生じ始め、プロジェクション１２及び溶接面２０が溶融し始める。その結果、ナゲット５が成長する（図５（Ａ））。さらに電流を流していって中期状態になると、プロジェクション１２が溶接面２０にさらに入り込んでいき、ナゲット５が大きくなっていく（図５（Ｂ））。さらに電流を流していって最終状態になると、プロジェクション１２は溶接面２０内に完全に入り込み、ナゲット５は最大に成長する（図５（Ｃ））。
【００３５】
最終状態は、段差１０の高さｔがゼロになったとき、すなわち、段差１０の下方において、第１の導電端子１と第２の導電端子２とが当接した状態であり、プロジェクション１２はこれ以上に溶接面２０内に入り込むことはない。したがって、プロジェクション１２の入り込み量、すなわちナゲット５が最大限成長する大きさは、段差１０の高さｔにより概ね決まることになる。
【００３６】
このような挙動により、溶接面２０内にナゲット５が形成される。ナゲット５は、段差１０の上方にある上端部１１の面積を有しているから、その大きさは極めて大きい。このため、２つの導電端子１、２の溶着強度を十分に大きくすることができる。また、プロジェクション１２の入り込み量は段差１０により規制されるため、溶接終了時では、第１の導電端子１と第２の導電端子２との間隔は図５（Ｃ）のように常に略一定である。
【００３７】
なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）において、ナゲット５の形状を模式的に直方体の形状で示した。実際のナゲットの形状の界面は不明瞭で、凹凸が生じうる。
【００３８】
（実験例）
第１、第２の導電端子１、２の材料として、次の電気的特性を持つ、すずメッキ層を形成した銅を用いた。
【００３９】
銅（抵抗率：１．７２μΩ・ｃｍ 導電率：１００）
すず（抵抗率：１１．４μΩ・ｃｍ 導電率：１５．１）
第１、第２の導電端子１、２を、その形状及び寸法が図６のようになるように成型した。図において、数値の単位はｍｍである。すなわち、第１の導電端子１は、幅Ｌ１が３ｍｍ、厚さＴ１が０．６４ｍｍであり、第２の導電端子２は、幅Ｌ２が４．５ｍｍ、厚さＴ２が０．４ｍｍである。これらの関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となっている。また、残差１０の高さｔは、０．１ｍｍである。
【００４０】
このとき、第１の導電端子１の先端の断面積は、１．９２ｍｍ ｘ ｍｍである。第２の導電端子２の先端の断面積は、１．８ｍｍ ｘ ｍｍである。よって、両者の断面積は略同じである。
【００４１】
上記の導電端子１、２を突き合わせて、その両外側をタングステン電極で圧接する（図３参照）。このときの加圧力は１６ｋｇとした。また、電極間に流す電流値を１０Ａ、電圧を１０Ｖとした。
【００４２】
上記の条件で電流の流入時間を、２０ｍｓ〜４０ｍｓの範囲で変化させて溶接したときの、「プロジェクション１２の入り込み量」と「導電端子間の強度（溶接強度）」を測定すると、図７のようになった。なお、前者の入り込み量は、溶接により相互に付いた状態の第１、第２の導電端子１、２を剥がして測定した。また、後者の強度は、その剥がすときの引っ張り力で測定した。
【００４３】
同図に示すように、電流の流入時間にかかわらず、プロジェクション１２の入り込み量は、段差１０の高さｔ（＝０．１ｍｍ）と略同一となった。また、導電端子間の強度は、電流の流入時間に応じて１３．７ｋｇ〜１５．９４ｋｇに変化したが、いずれも、１０ｋｇを大きく超える値となった。
【００４４】
導電端子間の強度が１０ｋｇを超えている状態で導電端子同士を引き剥がしたときには、導電端子に母材破壊が生じている。したがって、導電端子同士が十分に溶接できているということができる。
【００４５】
図８は、この発明の他の実施形態の導電端子を示す図である。
【００４６】
この実施形態では、第１の導電端子１と第２の導電端子２の形状が段差の部分において異なっている。第１の導電端子１には段差１０が形成されず、代わって第２の導電端子２に段差２１が形成されている。すなわち、各導電端子は、次の（４）〜（７）の構造を有している。
【００４７】
（４）第２の導電端子２は、その先端位置から離れた位置に段差２１を設けることにより該先端位置から段差２１までの範囲の先端部分にプロジェクション２３が形成されるように成型されており、
（５）各導電端子１、２は、第１の導電端子１の溶接面１３が第２の導電端子２のプロジェクション２３の全体で覆われる大きさとなるように成型されており、
（６）各導電端子１、２は、第２の導電端子２の先端部分２２の断面積Ｓ２と、第１の導電端子１の溶接部の断面積Ｓ１とが略同じとなるように成型されており、
（７）第１の導電端子１の溶接面１３がプロジェクション２３の内部に入り込んで溶着している。
【００４８】
なお、図１に示す実施形態と同様に、この実施形態でも、第１の導電端子１は、厚さが０．６４ｍｍの銅板から成型され、第２の導電端子２は、厚さが０．４ｍｍの銅板から成型される。
【００４９】
上記導電端子１、２の溶接は、上記実施形態と同様に行われる。図９は、ナゲット５が形成されるときの時間変化を示している。図９（Ａ）は溶接時（電流流入時）の初期状態、図９（Ｂ）は中期状態、図９（Ｃ）は最終状態をそれぞれ示している。電流を流し始める初期状態では、すずメッキ層による抵抗のためにプロジェクション２３と第１の導電端子１の溶接面１３とが接する界面全体で電流集中が生じ始め、プロジェクション２３及び溶接面１３が溶融し始める。その結果、ナゲット５が成長する（図９（Ａ））。さらに電流を流していって中期状態になると、溶接面１３がプロジェクション２３内にさらに入り込んでいき、ナゲット５が大きくなっていく（図９（Ｂ））。さらに電流を流していって最終状態になると、溶接面１３はプロジェクション２３内に完全に入り込み、ナゲット５は最大に成長する（図９（Ｃ））。
【００５０】
最終状態は、段差２１０の高さｔがゼロになったとき、すなわち、段差２１の下方において、第１の導電端子１と第２の導電端子２とが当接した状態であり、溶接面１３はこれ以上プロジェクション２３内に入り込むことはない。したがって、溶接面１３のプロジェクション２３内への入り込み量、すなわちナゲット５が最大限成長する大きさは、段差２１の高さｔにより概ね決まることになる。
【００５１】
このような挙動により、プロジェクション２３内にナゲット５が形成される。ナゲット５は、第１の導電端子１の上方の面積を有しているから、その大きさは極めて大きい。このため、２つの導電端子１、２の溶着強度を十分に大きくすることができる。また、第１の導電端子１の溶接面１３のプロジェクション２３内への入り込み量は段差２１により規制されるため、溶接終了時では、第１の導電端子１と第２の導電端子２との間隔は図９（Ｃ）のように常に略一定である。
【００５２】
図１及び図８に示す実施形態では、第１の導電端子１又は第２の導電端子２のいずれかに段差を設け、いずれかの導電端子にプロジェクションを形成しているが、これらの２つ導電端子それぞれに段差を設けても良い。このような構成であっても、２つの導電端子が当接する部分において、上記と同様なナゲットが形成される。
【００５３】
なお、加圧力、電流値、電流の流入時間等のパラメータを変えることで強度が変わってくるが、いずれの場合であっても、「銅が付く」現象が観察される。
【００５４】
この発明は、例えば、電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）の制御装置等に適用することができる。この制御装置では、第１の導電端子と第２の導電端子が、それぞれ異なった基板やケースに取り付けられており、それらの基板やケースの組み込み後に、各導電端子が溶接される。この発明は、このような性質を持つ装置に特に好適である。
【００５５】
図１０は、上記ＥＰＳ制御装置の構成を示している。このＥＰＳ制御装置は、大きな電流を扱うために、高い放熱性能を得る見地からケースとしてアルミケース６を用いている。そして、アルミケース６に対して嵌合部６０等により樹脂製の基板７を取り付けることにより制御装置を構成している。さらに、図示していないが、樹脂製の基板７とアルミケースとの間に、スイッチング素子など動作時に高温になる電子部品が搭載されたアルミ基板が取り付けられている。
【００５６】
上記の制御装置において、符号Ａで示す部分で、銅を材料とした第１の導電端子１と第２の導電端子２とが溶接される。第１の導電端子１と第２の導電端子２は、それぞれ、図１〜３に示すものと同一である。第２の導電端子２の他端が、アルミ基板にハンダ付けされている。また、樹脂製の基板７に第１の導電端子１の下端部が折り曲げられた状態でインサート成型により取り付けられている。樹脂製の基板７をアルミケース６に取り付けると、図の符号Ａで示す部分で、樹脂製の基板７にインサート成型により取り付けられている第１の導電端子１と、アルミケース６の中に設けられているアルミ基板にハンダ付けされている第２の導電端子２とが接する。この状態で、２つの導電端子間の抵抗溶接を行う。
【００５７】
なお、この実施例では、第２の導電端子２はアルミケース６の中に設けられているアルミ基板にハンダ付けされ、第１の導電端子１は基板７にインサート成型により取り付けられているため、取付強度においては後者よりも前者が弱い（ハンダ付けの方が弱い）。そこで、第２の導電端子２の厚さを第１の導電端子１の厚さよりも薄くしている。このようにすれば、第２の導電端子２に外力が加わっても、端子全体が塑性変形または弾性変形して外力が緩和される。これにより、ハンダ付け部分に外力が加わるのを防ぐことができる。一方、第１の導電端子１は取付強度の大きいインサート成型により取り付けられているために、外力が加わってもその電気的接続部に影響を及ぼすことがない。
【００５８】
このように、この発明は、特に、基板やケースの組付け後に導電端子の溶接を行う必要があって、且つ、その導電端子が銅製である電子機器への適用が有用である。
【００５９】
以上のように、この発明によれば、銅を材料とした２つの導電端子同士を抵抗溶接によって確実に付けることができ、且つ大きな面積のナゲットが形成されるために十分な引っ張り強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施形態の導電端子を示す図である。
【図２】プロジェクション１２の大きさと第２の導電端子２の溶接面２０の大きさを比較する図である。
【図３】第１、第２の導電端子１、２間に電極３を当てて圧接した状態を示す図である。
【図４】電極の取付状態を示す上面図、正面図、右側面図である。
【図５】ナゲットが形成されるまでの時間変化を示す図である。
【図６】この発明の溶接方法の実験例に使用した導電端子１、２の形状と寸法を示す図である。
【図７】実験結果を示す表である。
【図８】この発明の他の実施形態の導電端子を示す図である。
【図９】ナゲットが形成されるまでの時間変化を示す図である。
【図１０】この発明の実施形態を電動パワーステアリング装置に適用したときの同壮途の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１−第１の導電端子
２−第２の導電端子
３−第１の電極
４−第２の電極
５−ナゲット
１０−段差
１１−先端部分
１２−プロジェクション
２０−第２の導電端子の溶接面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクションの形成された第１の導電端子と平板状の第２の導電端子とを抵抗溶接する導電端子の溶接方法において、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成された第１の導電端子を、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、溶接面が前記第１の導電端子の先端部分の全体を覆う大きさであって、溶接部の断面積が前記第１の導電端子の先端部分の断面積と略同じである第２の導電端子に当接させ、
さらに、これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流すことにより、前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着することを特徴とする導電端子の溶接方法。
【請求項２】
前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２である請求項１記載の導電端子の溶接方法。
【請求項３】
前記電極はタングステン電極である請求項１記載の導電端子の溶接方法。
【請求項４】
プロジェクションの形成された第１の導電端子と第２の導電端子とを抵抗溶接して形成した導電端子構造において、前記第１の導電端子と第２の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として成型されており、さらに、次の（１）〜（４）の構造を有することを特徴とする導電端子構造。
（１）前記第１の導電端子は、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成されるように成型されており、
（２）各導電端子は、前記第２の導電端子の溶接面が前記第１の導電端子の先端部分の全体を覆う大きさとなるように成型されており、
（３）各導電端子は、前記第１の導電端子の先端部分の断面積と、前記第２の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型されており、
（４）前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着している。
【請求項５】
前記（２）及び（３）において、前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となるように各導電端子が成型されている請求項４記載の導電端子構造。
【請求項６】
平板状の第１の導電端子とプロジェクションの形成された第２の導電端子とを抵抗溶接する導電端子の溶接方法において、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成された第２の導電端子を、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、溶接面が前記第２の導電端子の先端部分の全体に覆われる大きさであって、溶接部の断面積が前記第２の導電端子の先端部分の断面積と略同じである第１の導電端子に当接させ、
さらに、これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流すことにより、前記第１の導電端子の溶接面が前記プロジェクションの内部に入り込んで溶着することを特徴とする導電端子の溶接方法。
【請求項７】
前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２である請求項６記載の導電端子の溶接方法。
【請求項８】
前記電極はタングステン電極である請求項６記載の導電端子の溶接方法。
【請求項９】
第１の導電端子とプロジェクションの形成された第２の導電端子とを抵抗溶接して形成した導電端子構造において、前記第１の導電端子と第２の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として成型されており、さらに、次の（１）〜（４）の構造を有することを特徴とする導電端子構造。
（１）前記第２の導電端子は、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成されるように成型されており、
（２）各導電端子は、前記第１の導電端子の溶接面が前記第２の導電端子のプロジェクションの全体で覆われる大きさとなるように成型されており、
（３）各導電端子は、前記第２の導電端子の先端部分の断面積と、前記第１の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型されており、
（４）前記第１の導電端子の溶接面が前記プロジェクションの内部に入り込んで溶着している。
【請求項１０】
前記（２）及び（３）において、前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となるように各導電端子が成型されている請求項９記載の導電端子構造。
【請求項１】
プロジェクションの形成された第１の導電端子と平板状の第２の導電端子とを抵抗溶接する導電端子の溶接方法において、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成された第１の導電端子を、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、溶接面が前記第１の導電端子の先端部分の全体を覆う大きさであって、溶接部の断面積が前記第１の導電端子の先端部分の断面積と略同じである第２の導電端子に当接させ、
さらに、これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流すことにより、前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着することを特徴とする導電端子の溶接方法。
【請求項２】
前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２である請求項１記載の導電端子の溶接方法。
【請求項３】
前記電極はタングステン電極である請求項１記載の導電端子の溶接方法。
【請求項４】
プロジェクションの形成された第１の導電端子と第２の導電端子とを抵抗溶接して形成した導電端子構造において、前記第１の導電端子と第２の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として成型されており、さらに、次の（１）〜（４）の構造を有することを特徴とする導電端子構造。
（１）前記第１の導電端子は、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成されるように成型されており、
（２）各導電端子は、前記第２の導電端子の溶接面が前記第１の導電端子の先端部分の全体を覆う大きさとなるように成型されており、
（３）各導電端子は、前記第１の導電端子の先端部分の断面積と、前記第２の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型されており、
（４）前記プロジェクションが前記第２の導電端子の溶接面の内部に入り込んで溶着している。
【請求項５】
前記（２）及び（３）において、前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となるように各導電端子が成型されている請求項４記載の導電端子構造。
【請求項６】
平板状の第１の導電端子とプロジェクションの形成された第２の導電端子とを抵抗溶接する導電端子の溶接方法において、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成された第２の導電端子を、
すずメッキされた平板状の銅を材料として形成され、溶接面が前記第２の導電端子の先端部分の全体に覆われる大きさであって、溶接部の断面積が前記第２の導電端子の先端部分の断面積と略同じである第１の導電端子に当接させ、
さらに、これらの導電端子に同じ電気的特性の電極を圧接して電流を流すことにより、前記第１の導電端子の溶接面が前記プロジェクションの内部に入り込んで溶着することを特徴とする導電端子の溶接方法。
【請求項７】
前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２である請求項６記載の導電端子の溶接方法。
【請求項８】
前記電極はタングステン電極である請求項６記載の導電端子の溶接方法。
【請求項９】
第１の導電端子とプロジェクションの形成された第２の導電端子とを抵抗溶接して形成した導電端子構造において、前記第１の導電端子と第２の導電端子は、すずメッキされた平板状の銅を材料として成型されており、さらに、次の（１）〜（４）の構造を有することを特徴とする導電端子構造。
（１）前記第２の導電端子は、その先端位置から離れた位置に段差を設けることにより該先端位置から段差までの範囲の先端部分にプロジェクションが形成されるように成型されており、
（２）各導電端子は、前記第１の導電端子の溶接面が前記第２の導電端子のプロジェクションの全体で覆われる大きさとなるように成型されており、
（３）各導電端子は、前記第２の導電端子の先端部分の断面積と、前記第１の導電端子の溶接部の断面積とが略同じとなるように成型されており、
（４）前記第１の導電端子の溶接面が前記プロジェクションの内部に入り込んで溶着している。
【請求項１０】
前記（２）及び（３）において、前記第１の導電端子の幅Ｌ１、厚さＴ１と、前記第２の導電端子の幅Ｌ２、厚さＴ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２、Ｔ１＞Ｔ２となるように各導電端子が成型されている請求項９記載の導電端子構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１１０３５７（Ｐ２００８−１１０３５７Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９３６８２（Ｐ２００６−２９３６８２）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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