端子接続構造
【課題】アルミ電線の端部を端子内側に電食などの不具合無く、電気的および機械的に十分高い信頼性で接合できるようにすること。
【解決手段】本端子接続構造は、端子主部と、端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造であって、前記端子は、少なくとも前記端子主部の表面がアルミ面であり、このアルミ面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、このヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている。
【解決手段】本端子接続構造は、端子主部と、端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造であって、前記端子は、少なくとも前記端子主部の表面がアルミ面であり、このアルミ面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、このヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線の端部を端子に半田付けする端子接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電線には軽量性とコスト面からアルミ電線が使用されることがある。また、端子の素材には、電気特性に優れる銅合金が使用されることがある。
【０００３】
こうしたアルミ電線を銅合金製端子に半田接合する場合、半田接合が困難な上に接続されても、互いにイオン化傾向が異なる異種金属であるために、電食などの不具合が起きる場合もある。
【０００４】
そこで これを防止するため合金銅端子面にアルミ電線を銅とアルミの中間程度のイオン化傾向をもつ半田で、半田接合することが行われている。
【０００５】
この接合方法では アルミ電線の周りに半田合金層が形成され、電食を防ぐ構造になっている。
【０００６】
しかし、撚り線などの場合、全ての撚り線の周りに一様にボイドなく、半田付けすることが難しい。
【０００７】
また、この接合を半田ではなく、例えば特許文献１のようにヒュージング/超音波接合により行う場合もある。
【０００８】
しかし、ヒュージング/超音波接合では、アルミ電線は端子に対しての接合が点接合的となって、電気的な接合は十分なされても、機械的な強度を充分得た状態に接合できないことがある。
【０００９】
またヒュージングを銅合金に対して行うとアルミと銅合金が接触し、電食が起こり易いという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−０３４８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、アルミ電線の端部を端子に電食などの不具合無く、電気的および機械的に十分高い信頼性で接合できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、
本発明の端子接続構造は、端子主部と、端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造であって、前記端子は、少なくとも前記端子主部の表面がアルミ面であり、このアルミ面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、このヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されていることを特徴とする。
【００１３】
なお、「ヒュージング/超音波接合」は、ヒュージング接合または超音波接合の意味であり、以下、同様である。
【００１４】
また、「電線端部が外部から密封されている」とは、電線端部とそれに連続するアルミ電線の他の電線部分も前記「外部」に該当し、この外部からも密封されていることであり、当該他の電線部分から当該電線端部に水や空気その他が浸入することができない密封の意味である。
【００１５】
本発明の一態様として、前記端子は、アルミ層と銅系金属層との少なくとも２層を有する板材を変形加工することにより、アルミ層を一部または全面に有する端子主部と、この端子主部に連成した端子片とを有する端子に作られており、前記端部は、前記端子主部の表面上にヒュージング/超音波接合されている。
【００１６】
本発明の一態様として、前記端子において、少なくともアルミと銅系金属とが２層になって露出する界面が、半田、鍍金、樹脂等で覆われている。
【００１７】
本発明の一態様として、当該端子は、その表面に亜鉛９０ｗｔ％以上、コバルトが１−１０ｗｔ％からなる亜鉛・コバルト合金が鍍金されており、その鍍金の上から前記端部がヒュージング/超音波接合されている。
【００１８】
本発明の一態様として、当該端子は、アルミ系材からなる端子主部と、銅系材からなる端子片とを固相接合して構成し、この端子主部表面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、前記ヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている。
【００１９】
本発明の一態様として、前記アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合した部位の周囲を防水構造とする。
【００２０】
本発明の一態様として、前記密封部材が、導電性または絶縁性部材である。
【００２１】
本発明の一態様として、前記ヒュージング/超音波接合された部分に半田付けがされ、この半田付け部分が、前記密封部材として前記端部を外部から密封している。
【００２２】
なお、前記端子主部と前記端子片は、単一部材から構成されてもよいし、別々の部材から構成されてもよい。なお、別々の部材から構成された場合においては、それらは、一体化されてもよいし、一体化されなくてもよい。
【００２３】
また、前記２層を形成する工法は、特に限定されるものではなく、例えば、メッキ、溶射、拡散接合、ロウ付け、固相、冷間鍛造、などを例示することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、端子に電食などの不具合が無く、電気的にも機械的にも強固で信頼性に優れた端子接続構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態において、アルミ電線の端部を端子内側に挿入する前の状態を示す側面断面図である。
【図２】図２は、アルミ電線の端部を端子内側に挿入した状態を示す側面断面図である。
【図３】図３は、図２に対応する斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、端子接続構造の製造方法において図４のアルミ電線の端部を板材上でヒュージング/超音波接合した状態を示す平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面断面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４（ａ）でヒュージング/超音波接合したアルミ電線の端部を板材上で半田付けした状態を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の側面断面図である。
【図６】図６（ａ）は、板材を筒状に折り曲げた状態を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の側面断面図である。
【図７】図７（ａ）は、筒状に折り曲げた板材の一端側を押し潰した状態を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面断面図である。
【図８】図８（ａ）は、図７（ａ）における板材の一端側に端子穴を形成した状態を示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の側面断面図である。
【図９】図９（ａ）は、端子接続構造の別の製造方法においてアルミ電線の端部を板材上でヒュージング/超音波接合した状態を示す平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）の側面断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、板材の一端側をアルミ電線の端部が載置されている他端側上に折り畳んだ状態を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の側面断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、折り畳まれた板材の一端側を押し潰した状態を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の側面断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１１（ａ）における板材の一端側に端子穴を形成した状態を示す平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の側面断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、端子接続構造の更に別の製造方法においてアルミ電線の端部にアルミ円筒体を被せ付けた状態を示す斜視図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の側面断面図である。
【図１４】図１４は、深絞りする前の板材の側面図である。
【図１５】図１５は、図１４の板材を有底円筒体形状に深絞りした状態を示す断面図である。
【図１６】図１６は、図１５の有底円筒体形状に深絞りした板材の開口に図１３で示すアルミ電線の端部を挿入した状態を示す側面断面図である。
【図１７】図１７は、図１６でアルミ電線端部が挿入されている有底円筒体の一端側を押し潰した状態を示す断面図である。
【図１８】図１８は、図１７の一端側を押し潰され有底円筒体の該一端側に端子穴を形成した状態を示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、板材の各変形例を示す断面図である。
【図２０】図２０（ａ）は、板材上にアルミ電線をヒュージング/超音波接合した状態を示す平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の側面断面図である。
【図２１】図２１（ａ）は、アルミ系材と銅系材それぞれの円柱状部材の端面を付き合わせた状態を示す図、図２１（ｂ）は両円柱状部材をプレスした状態を示す図、図２１（ｃ）は端子主部側の両側を立ち上げ加工した状態を示す図である。
【図２２】図２２（ａ）は、図２１（ｃ）から防水カバーを付けた状態を示す図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）からプレスした状態を示す図、図２２（ｃ）はアルミ系板状部を両側から折り曲げた状態を示す図である。
【図２３】図２３（ａ）は端子主部用と端子片用の板状部材が重ね合わせてなる端子接続構造を示す図、図２３（ｂ１）はＬ形の端子主部と端子片とが重ね合わさった端子接続構造を示す図、図２３（ｂ２）はＬ形の端子片と端子主部とを重ね合わさった端子接続構造を示す図、図２３（ｃ）は、端子主部と端子片とが対向した端子接続構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係る端子接続構造およびその製造方法を説明する。
【００２７】
図１を参照して、この構造に使用する電線および端子を説明する。アルミ電線１は、複数の素線から構成される。アルミ電線１は、その端部１ａがコンパクト化されている。端部１ａのコンパクト化には、図示しないが、上下一対の金型が使用される。電線端部１ａは、この両金型の対向する金型面それぞれの半円筒形の凹部間に入れられ、次いで両金型の型締めが行われる。この型締めの状態で、両金型間に加熱用の電流が流される。これにより、端部１ａは、素線同士がヒュージング接合されて電線径より細い径にコンパクト化される。なお、このヒュージング接合に限定されず、例えば、接合する金属同士をくっつけて圧力をかけ、その圧力をかけた部分に超音波振動を加えることで、両金属同士の界面を細かく振動させ、金属の原子同士を固相で接合する、いわゆる超音波接合でもよい。以下、ヒュージング接合と超音波接合とを含めて、ヒュージング/超音波接合ということにする。
【００２８】
端子３は、筒状の端子主部３ａと、これに連成する端子片３ｂとを有する。端子片３ｂには、端子穴３ｃが形成されている。端子３は、一枚の板材を折り曲げ加工や深絞り加工などの変形加工により形成されたものである。
【００２９】
アルミ電線１の端部１ａは、図１に示すように、この端子３の端子主部３ａに対向した状態から、矢印方向へ、図１から図２で示すように端子３の端子主部３ａの開口３ｄからその内側に挿入されている。この挿入状態は図３に斜視図で示される。
【００３０】
なお、図３で示すように、アルミ電線１の端部１ａの外周に、フラックス溜りとしての凹部１ｂが形成されてもよい。この凹部１ｂが形成されていると、アルミ電線１の端部１ａが、端子主部３ａの開口３ｄに挿入され、その後、フラックス、次いで半田が導入されて半田付けされる際、フラックスが凹部１ｂに保持されることができるので、アルミ電線１の端部１ａは端子３の内側に確実に半田付けされる。こうして端子接続構造５が得られる。図２、図３では、図解の都合で半田の導入状態の図示は略されている。
【００３１】
アルミ電線１の端部１ａは、端子３の端子主部３ａの開口３ｄに挿入される前に、半田粉あるいは半田ペーストが混ぜ込まれた状態で、端子主部３ａの開口３ｄに挿入されてもよい。こうすると、端子３と電線端部１ａとの間の接触抵抗が半田により低減され、その結果、電気抵抗が小さくなり、また、電気抵抗が小さいことで発熱も抑制されるなど、端子接続構造としての品質が大きく向上する。
【００３２】
以上の端子接続構造では、電線端部が挿入される前に端子としては成形済みのものが使用されるが、一枚の板材上にまず電線端部をヒュージング/超音波接合し、次いで、当該板材が変形加工して端子形状に成形されてもよい。
【００３３】
そのような端子接続構造の製造例を図４ないし図８を参照して説明する。
【００３４】
まず、図４（ａ）（ｂ）で示すように、平面視矩形形状の板材７の一端側寄り上にアルミ電線１の端部１ａがヒュージング/超音波接合される。ヒュージング/超音波接合状態の具体構成は図示が略される。板材７は、アルミ層７ａ、銅層７ｂ、および、これら両層間の異種金属による電食緩和層７ｃを有する。なお、表面に錫等の鍍金層が形成されてもよい。アルミ電線１の端部１ａはヒュージング/超音波接合によりコンパクト化（縮径）されている。
【００３５】
また、このヒュージング/超音波接合では、温度が上昇してアルミ電線１の端部１ａの表面の酸化が進むことがある。この酸化層は絶縁層であるので、ヒュージング/超音波接合のための電流がさらに通りにくくなって接合に必要な温度にまで上昇しなくなって、接合不良が引き起こされる可能性がある。
【００３６】
そこで、このヒュージング/超音波接合は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行い、アルミ電線１の端部１ａの表面の酸化を防止するのがよい。
【００３７】
また、このヒュージング/超音波接合により、アルミ電線１の接合部１ｃは、電気的に板材７に強く接合しているが、機械的には板材７に対しての接合強度は弱く、そのため、引っ張りや振動などによりアルミ電線１の接続端部１ａが板材７の表面から剥離するおそれがある。
【００３８】
そこで、ヒュージング/超音波接合の後は、図５で示すように、アルミ電線１の端部１ａは、板材７上で半田付けにより半田９で覆い、この半田９を密封部材として外部から密封状態とする。なお、半田９は、端部１ａを構成するアルミ素線周囲にも充填されることで、アルミ素線同士を半田付けする。このような状態で、前記密封状態が行われる。なお、前記密封は、電線端部１ａと隣接するアルミ電線の他の電線部分も前記「外部」に該当し、この外部からも密封されている。これにより、当該他の電線部分から電線端部１ａに水や空気その他が浸入することができない状態となっている。
【００３９】
なお、半田９により、アルミ電線１の端部１ａは、板材７の表面に高い接合強度で接合され、その機械的強度が向上する。さらに、この半田付けで、アルミ電線１の端部１ａが密封されるので、その表面の酸化が防止され、該端部１ａは腐食に強くなる。また、電線の回りまで、半田で覆われるので、接合部１ｃの抵抗値が低くなって、端子接続構造の電気的信頼性が向上する。
【００４０】
なお、この半田付け方法としては、ヒュージング、トーチ付け、高周波加熱、窒素ガス等の不活性な高温ガスの吹き付け、またはハンダ漕への浸漬などが好ましい。また、半田としては線状の半田、半田ペースト、半田粉等の各種の半田を使用することが好ましい。
【００４１】
なお、密封部材として、実施形態では、半田９であるが、これに限定されず、金属等の導電性部材でよく、また、導電性に限定されず、絶縁性を有する部材、例えば、絶縁性樹脂でもよい。
【００４２】
次いで、図５（ａ）で示すように、板材７を、幅方向両側から矢印で示す同じ方向に折り曲げ、図６（ａ）（ｂ）で示すように、両端が矩形に開口した筒状体１１に形成する。この筒状体１１の内側はアルミ層で、また、筒状体１１の外側は銅層となる。
【００４３】
次いで、図７（ａ）（ｂ）で示すように、筒状体１１の一端側１１ａをそのままの状態とし、その他端側１１ｂを押し潰して該他端側開口を閉鎖することで、筒状体１１を端子１１の形状にする。これにより、端子１１の気密性が向上する。前記一端側１１ａは、端子主部１１ａを構成し、前記他端側１１ｂは、端子片１１ｂを構成する。
【００４４】
なお、筒状体１１の内部に半田材料を予め入れた状態で半田付けを行うと、半田回りが改善される。
【００４５】
次いで、図８（ａ）（ｂ）で示すように筒状体１１の閉鎖された前記他端側１１ｂに、端子穴１１ｃを形成する。こうして形成された端子１１の端子主部１１ａの開口端面には、アルミ層と銅層との境界が現れる。この境界を、図示しないが、半田や樹脂などのシール材でシールすると、アルミ層と銅層との異種金属による電食が抑えられるようになる。
【００４６】
なお、端子穴１１ｃの内周面に銅層とアルミ層との境界が現れるので、両層間の電食を防止するため端子穴１１ｃに挿入されるビスは、樹脂製とするか、あるいは、少なくともその外周が、例えば樹脂により構成してもよい。ワッシャがビスの頭部と銅層表面との間に挿入される場合、そのワッシャは銅または樹脂で構成するとよい。
【００４７】
板材７は、図５で示すように、アルミ電線１の端部１ａに対してその両側から折り曲げてもよいし図９（ａ）（ｂ）で示すように、板材１３は一端側１３ａから他端側１３ｂへ矢印方向に折り畳んでもよい。この折り畳の構成は、図１０（ａ）（ｂ）で示す。さらに図１１（ａ）（ｂ）で示すように折り畳み開口側はそのままの状態で、折り畳み閉鎖側を押し潰して端子１５形状としてもよい。この端子１５形状では、端子折り畳み開口側は、端子主部１５ａを構成し、折り畳み閉鎖側は端子片１５ｂを構成する。次いで、図１２（ａ）（ｂ）で示すように端子片１５ｂに、端子穴１５ｃを形成して端子接続構造１７を得る。
【００４８】
次に、図１３ないし図１８を参照して本発明のさらに他の実施形態の製造方法を説明する。図１３（ａ）は、端部１ａにアルミ筒１９を被せ付けたアルミ電線１の斜視図、図１３（ｂ）は、同アルミ電線１の断面図である。図１４は板材の側面図である。図１３（ａ）（ｂ）で示すように、アルミ電線１の端部１ａに、アルミ筒１９が被せ付けられている。このアルミ筒１９は、アルミ電線１の端部１ａに、ヒュージング/超音波接合してもよい。次に、図１４で示す板材２１は、図１５で示すように矢印方向に深絞りされ、一端側が開口２３ａした有底円筒体２３とされる。
【００４９】
次いで、図１６で示すように、この有底円筒体２３に、フラックスと半田部材２７を先に入れた後、アルミ電線１の端部１ａを挿入する。この挿入の後、有底円筒体２３の後半側を図１７で示すように押し潰して、端子２５の形状に形成する。この端子２５は、アルミ電線１の端部１ａが挿入された端子主部２５ａと、前記押し潰された後半部である端子片２５ｂとからなる。そして、端子主部２５ａを加熱することで、フラックス、半田部材２７を溶融させて、有底円筒体２３内部にアルミ電線１の端部１ａを半田２７ａで半田付けする。この端部１ａは、この半田２７ａを密封部材として、有底円筒体２３内に密封される。そして、図１８で示すように端子片２５ｂに端子穴２５ｃが形成され、端子接続構造２６を得る。
【００５０】
なお、板材２１は、深絞り加工されたが、インパクト加工でもよい。このインパクト加工は、図示しないが、一般的な絞り加工とは違って、材料にパンチでインパクトを与え、材料がパンチに沿って伸び上がってくる加工である。インパクト加工は、１工程成形のため、余計な金型が必要なく、金型費用を抑えることができ、また、加工速度が早く、作業時間を短縮することができる。
【００５１】
なお、上記板材は、メッキで化学的に結合したタイプでもよいが、図１９（ａ）の板材２７のように、アルミ層２７ａが主体となり、その上側半分にクラッド部が銅層２７ｂで構成されたエッジレイクラッドタイプの構成とか、図１９（ｂ）の板材２９のように、アルミ層２９ａが主体となり、クラッド部が銅層２９ｂで構成されたインレイクラッドタイプの構成とか、図１９（ｃ）の板材３１のようにアルミ層３１ａが主体となり、その上にクラッド部として銅層３１ｂが設けられたクラッドタイプの構成でもよい。これらアルミ層と銅層との異種金属の界面は爆着（爆発圧着）とか、ＦＳＷ（摩擦攪拌溶接）などによる固相接合とすることができる。
【００５２】
なお、上記端子接続構造は、袋端子形状で２重構造端子であるが、このような端子に、ヒュージング／超音波接合により、電線端部を接合した後、半田槽に浸漬して半田付けすると、以下の効果がある。すなわち、 ヒュージング/超音波接合してあるので、半田槽に浸漬しても端子は脱落せず、半田槽から引き上げるときに、接合部が動かないから、強固に半田付けすることができる。また、アルミと銅系金属との金属界面を効率的に半田で覆うことができるうえ、生産性が良く、低コストで接合を完成することができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、端子内側がアルミ、端子外側が銅系金属としたが、これに限定されず、端子内側が銅系金属、端子外側がアルミとし、端子外側にアルミ電線が接続され、端子内側に外部の銅導体が接続されたものとしてもよい。
【００５４】
なお、上記実施形態の端子接続構造は単一袋状の構造であったが、これに限定されず、複数袋状の構造としてもよい。
【００５５】
次に、図２０を参照してさらに別の端子接続構造の製造方法を説明する。図２０（ａ）（ｂ）で示すように、板材４０の一端側寄り上にアルミ電線１の端部１ａを、ヒュージング/超音波接合する。板材４０は、銅系金属製であり、その表面全体に、亜鉛をベースにした亜鉛・コバルト合金が鍍金４０ａされているものである。前記亜鉛は、９０ｗｔ％程度であり、コバルトは１−１０ｗｔ％、好ましくは、１−５ｗｔ％、より好ましくは、２−４ｗｔ％である。前記鍍金には他の金属を含んでもよい。この合金鍍金４０ａは、通常の亜鉛鍍金や、亜鉛・ニッケル合金鍍金、などよりも耐電食性に優れている。
【００５６】
板材４０は、上記のように、アルミ電線１とは異種金属である銅系金属で構成されているが、板材４０の表面に前記した亜鉛・コバルト合金が鍍金４０ａされているので、電食を有効に防止することができる。
【００５７】
板材４０の鍍金４０ａ上に電線端部１ａをヒュージング/超音波接合し、その後、板材４０を端子形状に変形加工し、それから半田付け接合するが、この変形加工とは異なり、板材４０を先に端子形状に変形加工し、その後で、電線端部１ａをヒュージング/超音波接合してもよい。なお、変形加工には、折り曲げ加工、絞り加工などがあり、これら加工は、上述の実施形態と同様であるので、その詳しい説明は略する。なお、ヒュージング/超音波接合により、アルミ電線１の接合部１ｃは、電気的に板材４０に強く接合しているが、機械的には板材４０に対しての接合強度は弱いので、ヒュージング/超音波接合の後は、アルミ電線１の端部１ａを、板材４０上で半田付けで接合強度を高めると共に、半田で覆うことで外部から密封状態とする。これらは、上述した実施形態と同様である。なお、この半田付けには、亜鉛系のアルミ半田が使用される。
【００５８】
このように、半田により、アルミ電線１の端部１ａは、板材４０の表面に高い接合強度で接合され、その機械的強度が向上し、さらに、密封されることで、その表面の酸化が防止され、耐腐食性が向上することに加えて、電線の回りまで、半田で覆われるので、接合部の抵抗値が低くなって、端子接続構造の電気的信頼性が向上する。なお、この半田付け方法としては、前記実施形態と同様に、ヒュージング、トーチ付け、高周波加熱、窒素ガス等の不活性な高温ガスの吹き付け、またはハンダ漕への浸漬などを適用することができる。半田としては線状の半田、半田ペースト、半田粉等の各種の半田を使用することができる。
【００５９】
また、図２１を参照してさらに他の実施形態を説明する、この実施形態は、冷間圧接で作成した端子接続構造である。すなわち、図２１（ａ）で示すように、共に同じ直径で棒状に延びるアルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面５０ａ，５２ａを同軸上で矢印方向に突き当て面接触状態とし、図２１（ｂ）で示すように、その端面５０ａ，５２ａ同士を常温下で強く押圧して接合するいわゆる冷間圧接法で接合し、次いで、図２１（ｃ）で示すようにこれらを矢印方向にプレスで押し潰して、図２１（ｄ）で示すようにアルミ系板状部５０と銅系板状部５２とからなる全体が平板状体とする。この場合、アルミ系板状部５０は、その両側を矢印方向に折り曲げるために、その幅が銅系板状部５２より広くなるように押し潰す。次いで、図２１（ｅ）で示すようにアルミ系板状部５０を両側から同方向に折り曲げ、銅系板状部５２に端子穴５２ｂを形成して、図２１（ｆ）で示すように、端子５４を成形する。この端子５４は、アルミ系板状部５０が、両側に折り曲げ壁５０ｂを有する端子主部を構成し、銅系板状部５２が端子穴５２ｂを有する端子片を構成し、図４ないし図６と同様にして、図示略の電線端部がアルミ系板状部５０からなる端子主部上にヒュージング接合／超音波接合することで、端子接続構造を得る。この端子５４では、アルミ系板状部５０の両側の折り曲げ方向を選択することで、電線端部の半田付け接続にその両面を利用することができる。
【００６０】
なお、図２１（ｃ）では、アルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面５０ａ，５２ａにおける接合部５６は、水等により腐食するおそれがあるので、図２２（ａ）で示すように、ゴム等の防水部材５８を被せ付け、それから、図２２（ｂ）で示すように、防水部材５８を被せ付けた部位を残してアルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２とをプレスしてもよい。防水部材５８は、プレス前に被せ付けたが、プレスの後でもよいことは勿論である。
【００６１】
さらに、図２２（ｃ）で示すように、折り曲げ壁５０ｂを有する端子主部を構成し、銅系板状部５２が端子穴５２ｂを有する端子片を構成し、図示略の電線端部がアルミ系板状部５０からなる端子主部上にヒュージング接合／超音波接合することで、端子５４に成形してもよい。なお、防水部材５８を被せ付ける以外に、樹脂被覆して防水してもよいし、他の防水構造を施してもよいことは勿論である。また、アルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面５０ａ，５２ａにおける接合部５６は、冷間圧接法で接合したが、これに限定するものではなく、前記ＦＳＷ、爆着、電磁圧着など他の固相接合でもよいことは勿論である。
【００６２】
図２１、図２２では、アルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面を固相接合したが、これに限らず、図２３の固相接合でもよい。
【００６３】
図２３（ａ）は、アルミ系材からなる端子主部６０と、銅系材からなり端子穴６２ａを有する端子片６２とを接合面６４で固相接合してなる端子接続構造を示す。この端子接続構造では、端子片６２は、その端部下面が、端子主部６０の端部上面と重ね合わされ、その重ね合わせ面６４が接合面として固相接合されている。
【００６４】
図２３（ｂ１）は、アルミ系材からなるＬ形の端子主部６６と、銅系材からなり端子穴６８ａを有する端子片６８とを接合面７０で固相接合してなる端子接続構造を示す。この端子接続構造では、端子主部６６はＬ形で、その端部６６ａの端面が、端子片６６の端部上面と重ね合わされ、その重ね合わせ面が固相接合されている。この構造により、端子片６６は、水平面に対して端子主部６６よりも相対的に低い段差構造となっている。この構造により、端子片６２は、水平面に対して端子主部６０よりも相対的に低い段差構造となっている。この段差構造により、端子片６２の端子穴６２ａにネジを入れて、図示略の基板等に固定する場合、端子主部６０の裏面側が基板等に接触しないようにすることができる。
【００６５】
図２３（ｂ２）は、アルミ系材からなる端子主部６６´と、銅系材からなり端子穴６８ａ´を有するＬ形の端子片６８´とを接合面７０´で固相接合してなる端子接続構造を示す。この端子接続構造では、端子片６８´はＬ形で、その端部６８ｂ´の上端面が、端子主部６６´の端部下面と重ね合わされ、その重ね合わせ面が固相接合されている。この構造により、端子片６８´は、水平面に対して端子主部６６´よりも相対的に低い段差構造となっている。
【００６６】
図２３（ｃ）は、アルミ系材からなりフラックス保持穴７２ａを有する端子主部７２と、銅系材からなり端子穴７４ａを有するＬ形の端子片７４とを接合面７６で固相接合してなる端子接続構造を示す。この場合、端子主部７２と、端子片７４とは、水平面に対して相対的に対向していればよいので、端子主部７２をＬ形としたり、双方をＬ形としたりしてもよいことは勿論である。
【００６７】
なお、半田付け方法は、ディップ半田付けやその他の半田付け方法でよいことは勿論であり、本発明では、特定の半田付け方法に限定されない。
【００６８】
なお、本発明の端子接続構造は、以下の製造方法で製造することができる。
【００６９】
（１） 端子主部と端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造を製造する方法であって、前記端子の少なくとも前記端子主部の表面をアルミ面とし、このアルミ面に前記端部をヒュージング/超音波接合し、次いで、前記ヒュージング/超音波接合された前記端部を密封部材により外部から密封する、ことを特徴とする製造方法。
【００７０】
（２） 前記（１）において、アルミ層と銅系金属層との少なくとも２層を有する板材を変形加工することにより、アルミ層を一部または全面に有する端子主部と、この端子主部に連成した端子片とを有する端子を作り、前記端部を、前記端子主部の表面上にヒュージング/超音波接合する製造方法。
【００７１】
（３） 前記（１）において、アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合して端子を作り、この端子主部表面に前記端部をヒュージング/超音波接合し、このヒュージング/超音波接合した部分に半田付けをし、このヒュージング/超音波接合した前記端部を、前記密封部材により外部から密封する製造方法。
【００７２】
（４） 前記（３）において、前記アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合した部位の周囲を防水構造とした、製造方法。
【００７３】
（５） 前記（３）または（４）において、前記固相接合が、少なくとも、冷間圧接接合、ＦＳＷ、爆着、電磁圧着のいずれかによる、製造方法。
【００７４】
（６） 前記（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記ヒュージング/超音波接合された部分に半田付けをし、この半田付け部分を、前記密封部材として前記端部を外部から密封する、製造方法。
【００７５】
（７） 前記（１）ないし（６）のいずれかにおいて、前記ヒュージング/超音波接合を、不活性ガスの雰囲気下で行う、製造方法。
【符号の説明】
【００７６】
１ 電線
１ａ 電線端部
１ｂ アルミ素線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線の端部を端子に半田付けする端子接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電線には軽量性とコスト面からアルミ電線が使用されることがある。また、端子の素材には、電気特性に優れる銅合金が使用されることがある。
【０００３】
こうしたアルミ電線を銅合金製端子に半田接合する場合、半田接合が困難な上に接続されても、互いにイオン化傾向が異なる異種金属であるために、電食などの不具合が起きる場合もある。
【０００４】
そこで これを防止するため合金銅端子面にアルミ電線を銅とアルミの中間程度のイオン化傾向をもつ半田で、半田接合することが行われている。
【０００５】
この接合方法では アルミ電線の周りに半田合金層が形成され、電食を防ぐ構造になっている。
【０００６】
しかし、撚り線などの場合、全ての撚り線の周りに一様にボイドなく、半田付けすることが難しい。
【０００７】
また、この接合を半田ではなく、例えば特許文献１のようにヒュージング/超音波接合により行う場合もある。
【０００８】
しかし、ヒュージング/超音波接合では、アルミ電線は端子に対しての接合が点接合的となって、電気的な接合は十分なされても、機械的な強度を充分得た状態に接合できないことがある。
【０００９】
またヒュージングを銅合金に対して行うとアルミと銅合金が接触し、電食が起こり易いという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−０３４８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、アルミ電線の端部を端子に電食などの不具合無く、電気的および機械的に十分高い信頼性で接合できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、
本発明の端子接続構造は、端子主部と、端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造であって、前記端子は、少なくとも前記端子主部の表面がアルミ面であり、このアルミ面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、このヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されていることを特徴とする。
【００１３】
なお、「ヒュージング/超音波接合」は、ヒュージング接合または超音波接合の意味であり、以下、同様である。
【００１４】
また、「電線端部が外部から密封されている」とは、電線端部とそれに連続するアルミ電線の他の電線部分も前記「外部」に該当し、この外部からも密封されていることであり、当該他の電線部分から当該電線端部に水や空気その他が浸入することができない密封の意味である。
【００１５】
本発明の一態様として、前記端子は、アルミ層と銅系金属層との少なくとも２層を有する板材を変形加工することにより、アルミ層を一部または全面に有する端子主部と、この端子主部に連成した端子片とを有する端子に作られており、前記端部は、前記端子主部の表面上にヒュージング/超音波接合されている。
【００１６】
本発明の一態様として、前記端子において、少なくともアルミと銅系金属とが２層になって露出する界面が、半田、鍍金、樹脂等で覆われている。
【００１７】
本発明の一態様として、当該端子は、その表面に亜鉛９０ｗｔ％以上、コバルトが１−１０ｗｔ％からなる亜鉛・コバルト合金が鍍金されており、その鍍金の上から前記端部がヒュージング/超音波接合されている。
【００１８】
本発明の一態様として、当該端子は、アルミ系材からなる端子主部と、銅系材からなる端子片とを固相接合して構成し、この端子主部表面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、前記ヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている。
【００１９】
本発明の一態様として、前記アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合した部位の周囲を防水構造とする。
【００２０】
本発明の一態様として、前記密封部材が、導電性または絶縁性部材である。
【００２１】
本発明の一態様として、前記ヒュージング/超音波接合された部分に半田付けがされ、この半田付け部分が、前記密封部材として前記端部を外部から密封している。
【００２２】
なお、前記端子主部と前記端子片は、単一部材から構成されてもよいし、別々の部材から構成されてもよい。なお、別々の部材から構成された場合においては、それらは、一体化されてもよいし、一体化されなくてもよい。
【００２３】
また、前記２層を形成する工法は、特に限定されるものではなく、例えば、メッキ、溶射、拡散接合、ロウ付け、固相、冷間鍛造、などを例示することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、端子に電食などの不具合が無く、電気的にも機械的にも強固で信頼性に優れた端子接続構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態において、アルミ電線の端部を端子内側に挿入する前の状態を示す側面断面図である。
【図２】図２は、アルミ電線の端部を端子内側に挿入した状態を示す側面断面図である。
【図３】図３は、図２に対応する斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、端子接続構造の製造方法において図４のアルミ電線の端部を板材上でヒュージング/超音波接合した状態を示す平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の側面断面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４（ａ）でヒュージング/超音波接合したアルミ電線の端部を板材上で半田付けした状態を示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の側面断面図である。
【図６】図６（ａ）は、板材を筒状に折り曲げた状態を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の側面断面図である。
【図７】図７（ａ）は、筒状に折り曲げた板材の一端側を押し潰した状態を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面断面図である。
【図８】図８（ａ）は、図７（ａ）における板材の一端側に端子穴を形成した状態を示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の側面断面図である。
【図９】図９（ａ）は、端子接続構造の別の製造方法においてアルミ電線の端部を板材上でヒュージング/超音波接合した状態を示す平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）の側面断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、板材の一端側をアルミ電線の端部が載置されている他端側上に折り畳んだ状態を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の側面断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、折り畳まれた板材の一端側を押し潰した状態を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の側面断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１１（ａ）における板材の一端側に端子穴を形成した状態を示す平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の側面断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、端子接続構造の更に別の製造方法においてアルミ電線の端部にアルミ円筒体を被せ付けた状態を示す斜視図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の側面断面図である。
【図１４】図１４は、深絞りする前の板材の側面図である。
【図１５】図１５は、図１４の板材を有底円筒体形状に深絞りした状態を示す断面図である。
【図１６】図１６は、図１５の有底円筒体形状に深絞りした板材の開口に図１３で示すアルミ電線の端部を挿入した状態を示す側面断面図である。
【図１７】図１７は、図１６でアルミ電線端部が挿入されている有底円筒体の一端側を押し潰した状態を示す断面図である。
【図１８】図１８は、図１７の一端側を押し潰され有底円筒体の該一端側に端子穴を形成した状態を示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、板材の各変形例を示す断面図である。
【図２０】図２０（ａ）は、板材上にアルミ電線をヒュージング/超音波接合した状態を示す平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の側面断面図である。
【図２１】図２１（ａ）は、アルミ系材と銅系材それぞれの円柱状部材の端面を付き合わせた状態を示す図、図２１（ｂ）は両円柱状部材をプレスした状態を示す図、図２１（ｃ）は端子主部側の両側を立ち上げ加工した状態を示す図である。
【図２２】図２２（ａ）は、図２１（ｃ）から防水カバーを付けた状態を示す図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）からプレスした状態を示す図、図２２（ｃ）はアルミ系板状部を両側から折り曲げた状態を示す図である。
【図２３】図２３（ａ）は端子主部用と端子片用の板状部材が重ね合わせてなる端子接続構造を示す図、図２３（ｂ１）はＬ形の端子主部と端子片とが重ね合わさった端子接続構造を示す図、図２３（ｂ２）はＬ形の端子片と端子主部とを重ね合わさった端子接続構造を示す図、図２３（ｃ）は、端子主部と端子片とが対向した端子接続構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係る端子接続構造およびその製造方法を説明する。
【００２７】
図１を参照して、この構造に使用する電線および端子を説明する。アルミ電線１は、複数の素線から構成される。アルミ電線１は、その端部１ａがコンパクト化されている。端部１ａのコンパクト化には、図示しないが、上下一対の金型が使用される。電線端部１ａは、この両金型の対向する金型面それぞれの半円筒形の凹部間に入れられ、次いで両金型の型締めが行われる。この型締めの状態で、両金型間に加熱用の電流が流される。これにより、端部１ａは、素線同士がヒュージング接合されて電線径より細い径にコンパクト化される。なお、このヒュージング接合に限定されず、例えば、接合する金属同士をくっつけて圧力をかけ、その圧力をかけた部分に超音波振動を加えることで、両金属同士の界面を細かく振動させ、金属の原子同士を固相で接合する、いわゆる超音波接合でもよい。以下、ヒュージング接合と超音波接合とを含めて、ヒュージング/超音波接合ということにする。
【００２８】
端子３は、筒状の端子主部３ａと、これに連成する端子片３ｂとを有する。端子片３ｂには、端子穴３ｃが形成されている。端子３は、一枚の板材を折り曲げ加工や深絞り加工などの変形加工により形成されたものである。
【００２９】
アルミ電線１の端部１ａは、図１に示すように、この端子３の端子主部３ａに対向した状態から、矢印方向へ、図１から図２で示すように端子３の端子主部３ａの開口３ｄからその内側に挿入されている。この挿入状態は図３に斜視図で示される。
【００３０】
なお、図３で示すように、アルミ電線１の端部１ａの外周に、フラックス溜りとしての凹部１ｂが形成されてもよい。この凹部１ｂが形成されていると、アルミ電線１の端部１ａが、端子主部３ａの開口３ｄに挿入され、その後、フラックス、次いで半田が導入されて半田付けされる際、フラックスが凹部１ｂに保持されることができるので、アルミ電線１の端部１ａは端子３の内側に確実に半田付けされる。こうして端子接続構造５が得られる。図２、図３では、図解の都合で半田の導入状態の図示は略されている。
【００３１】
アルミ電線１の端部１ａは、端子３の端子主部３ａの開口３ｄに挿入される前に、半田粉あるいは半田ペーストが混ぜ込まれた状態で、端子主部３ａの開口３ｄに挿入されてもよい。こうすると、端子３と電線端部１ａとの間の接触抵抗が半田により低減され、その結果、電気抵抗が小さくなり、また、電気抵抗が小さいことで発熱も抑制されるなど、端子接続構造としての品質が大きく向上する。
【００３２】
以上の端子接続構造では、電線端部が挿入される前に端子としては成形済みのものが使用されるが、一枚の板材上にまず電線端部をヒュージング/超音波接合し、次いで、当該板材が変形加工して端子形状に成形されてもよい。
【００３３】
そのような端子接続構造の製造例を図４ないし図８を参照して説明する。
【００３４】
まず、図４（ａ）（ｂ）で示すように、平面視矩形形状の板材７の一端側寄り上にアルミ電線１の端部１ａがヒュージング/超音波接合される。ヒュージング/超音波接合状態の具体構成は図示が略される。板材７は、アルミ層７ａ、銅層７ｂ、および、これら両層間の異種金属による電食緩和層７ｃを有する。なお、表面に錫等の鍍金層が形成されてもよい。アルミ電線１の端部１ａはヒュージング/超音波接合によりコンパクト化（縮径）されている。
【００３５】
また、このヒュージング/超音波接合では、温度が上昇してアルミ電線１の端部１ａの表面の酸化が進むことがある。この酸化層は絶縁層であるので、ヒュージング/超音波接合のための電流がさらに通りにくくなって接合に必要な温度にまで上昇しなくなって、接合不良が引き起こされる可能性がある。
【００３６】
そこで、このヒュージング/超音波接合は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行い、アルミ電線１の端部１ａの表面の酸化を防止するのがよい。
【００３７】
また、このヒュージング/超音波接合により、アルミ電線１の接合部１ｃは、電気的に板材７に強く接合しているが、機械的には板材７に対しての接合強度は弱く、そのため、引っ張りや振動などによりアルミ電線１の接続端部１ａが板材７の表面から剥離するおそれがある。
【００３８】
そこで、ヒュージング/超音波接合の後は、図５で示すように、アルミ電線１の端部１ａは、板材７上で半田付けにより半田９で覆い、この半田９を密封部材として外部から密封状態とする。なお、半田９は、端部１ａを構成するアルミ素線周囲にも充填されることで、アルミ素線同士を半田付けする。このような状態で、前記密封状態が行われる。なお、前記密封は、電線端部１ａと隣接するアルミ電線の他の電線部分も前記「外部」に該当し、この外部からも密封されている。これにより、当該他の電線部分から電線端部１ａに水や空気その他が浸入することができない状態となっている。
【００３９】
なお、半田９により、アルミ電線１の端部１ａは、板材７の表面に高い接合強度で接合され、その機械的強度が向上する。さらに、この半田付けで、アルミ電線１の端部１ａが密封されるので、その表面の酸化が防止され、該端部１ａは腐食に強くなる。また、電線の回りまで、半田で覆われるので、接合部１ｃの抵抗値が低くなって、端子接続構造の電気的信頼性が向上する。
【００４０】
なお、この半田付け方法としては、ヒュージング、トーチ付け、高周波加熱、窒素ガス等の不活性な高温ガスの吹き付け、またはハンダ漕への浸漬などが好ましい。また、半田としては線状の半田、半田ペースト、半田粉等の各種の半田を使用することが好ましい。
【００４１】
なお、密封部材として、実施形態では、半田９であるが、これに限定されず、金属等の導電性部材でよく、また、導電性に限定されず、絶縁性を有する部材、例えば、絶縁性樹脂でもよい。
【００４２】
次いで、図５（ａ）で示すように、板材７を、幅方向両側から矢印で示す同じ方向に折り曲げ、図６（ａ）（ｂ）で示すように、両端が矩形に開口した筒状体１１に形成する。この筒状体１１の内側はアルミ層で、また、筒状体１１の外側は銅層となる。
【００４３】
次いで、図７（ａ）（ｂ）で示すように、筒状体１１の一端側１１ａをそのままの状態とし、その他端側１１ｂを押し潰して該他端側開口を閉鎖することで、筒状体１１を端子１１の形状にする。これにより、端子１１の気密性が向上する。前記一端側１１ａは、端子主部１１ａを構成し、前記他端側１１ｂは、端子片１１ｂを構成する。
【００４４】
なお、筒状体１１の内部に半田材料を予め入れた状態で半田付けを行うと、半田回りが改善される。
【００４５】
次いで、図８（ａ）（ｂ）で示すように筒状体１１の閉鎖された前記他端側１１ｂに、端子穴１１ｃを形成する。こうして形成された端子１１の端子主部１１ａの開口端面には、アルミ層と銅層との境界が現れる。この境界を、図示しないが、半田や樹脂などのシール材でシールすると、アルミ層と銅層との異種金属による電食が抑えられるようになる。
【００４６】
なお、端子穴１１ｃの内周面に銅層とアルミ層との境界が現れるので、両層間の電食を防止するため端子穴１１ｃに挿入されるビスは、樹脂製とするか、あるいは、少なくともその外周が、例えば樹脂により構成してもよい。ワッシャがビスの頭部と銅層表面との間に挿入される場合、そのワッシャは銅または樹脂で構成するとよい。
【００４７】
板材７は、図５で示すように、アルミ電線１の端部１ａに対してその両側から折り曲げてもよいし図９（ａ）（ｂ）で示すように、板材１３は一端側１３ａから他端側１３ｂへ矢印方向に折り畳んでもよい。この折り畳の構成は、図１０（ａ）（ｂ）で示す。さらに図１１（ａ）（ｂ）で示すように折り畳み開口側はそのままの状態で、折り畳み閉鎖側を押し潰して端子１５形状としてもよい。この端子１５形状では、端子折り畳み開口側は、端子主部１５ａを構成し、折り畳み閉鎖側は端子片１５ｂを構成する。次いで、図１２（ａ）（ｂ）で示すように端子片１５ｂに、端子穴１５ｃを形成して端子接続構造１７を得る。
【００４８】
次に、図１３ないし図１８を参照して本発明のさらに他の実施形態の製造方法を説明する。図１３（ａ）は、端部１ａにアルミ筒１９を被せ付けたアルミ電線１の斜視図、図１３（ｂ）は、同アルミ電線１の断面図である。図１４は板材の側面図である。図１３（ａ）（ｂ）で示すように、アルミ電線１の端部１ａに、アルミ筒１９が被せ付けられている。このアルミ筒１９は、アルミ電線１の端部１ａに、ヒュージング/超音波接合してもよい。次に、図１４で示す板材２１は、図１５で示すように矢印方向に深絞りされ、一端側が開口２３ａした有底円筒体２３とされる。
【００４９】
次いで、図１６で示すように、この有底円筒体２３に、フラックスと半田部材２７を先に入れた後、アルミ電線１の端部１ａを挿入する。この挿入の後、有底円筒体２３の後半側を図１７で示すように押し潰して、端子２５の形状に形成する。この端子２５は、アルミ電線１の端部１ａが挿入された端子主部２５ａと、前記押し潰された後半部である端子片２５ｂとからなる。そして、端子主部２５ａを加熱することで、フラックス、半田部材２７を溶融させて、有底円筒体２３内部にアルミ電線１の端部１ａを半田２７ａで半田付けする。この端部１ａは、この半田２７ａを密封部材として、有底円筒体２３内に密封される。そして、図１８で示すように端子片２５ｂに端子穴２５ｃが形成され、端子接続構造２６を得る。
【００５０】
なお、板材２１は、深絞り加工されたが、インパクト加工でもよい。このインパクト加工は、図示しないが、一般的な絞り加工とは違って、材料にパンチでインパクトを与え、材料がパンチに沿って伸び上がってくる加工である。インパクト加工は、１工程成形のため、余計な金型が必要なく、金型費用を抑えることができ、また、加工速度が早く、作業時間を短縮することができる。
【００５１】
なお、上記板材は、メッキで化学的に結合したタイプでもよいが、図１９（ａ）の板材２７のように、アルミ層２７ａが主体となり、その上側半分にクラッド部が銅層２７ｂで構成されたエッジレイクラッドタイプの構成とか、図１９（ｂ）の板材２９のように、アルミ層２９ａが主体となり、クラッド部が銅層２９ｂで構成されたインレイクラッドタイプの構成とか、図１９（ｃ）の板材３１のようにアルミ層３１ａが主体となり、その上にクラッド部として銅層３１ｂが設けられたクラッドタイプの構成でもよい。これらアルミ層と銅層との異種金属の界面は爆着（爆発圧着）とか、ＦＳＷ（摩擦攪拌溶接）などによる固相接合とすることができる。
【００５２】
なお、上記端子接続構造は、袋端子形状で２重構造端子であるが、このような端子に、ヒュージング／超音波接合により、電線端部を接合した後、半田槽に浸漬して半田付けすると、以下の効果がある。すなわち、 ヒュージング/超音波接合してあるので、半田槽に浸漬しても端子は脱落せず、半田槽から引き上げるときに、接合部が動かないから、強固に半田付けすることができる。また、アルミと銅系金属との金属界面を効率的に半田で覆うことができるうえ、生産性が良く、低コストで接合を完成することができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、端子内側がアルミ、端子外側が銅系金属としたが、これに限定されず、端子内側が銅系金属、端子外側がアルミとし、端子外側にアルミ電線が接続され、端子内側に外部の銅導体が接続されたものとしてもよい。
【００５４】
なお、上記実施形態の端子接続構造は単一袋状の構造であったが、これに限定されず、複数袋状の構造としてもよい。
【００５５】
次に、図２０を参照してさらに別の端子接続構造の製造方法を説明する。図２０（ａ）（ｂ）で示すように、板材４０の一端側寄り上にアルミ電線１の端部１ａを、ヒュージング/超音波接合する。板材４０は、銅系金属製であり、その表面全体に、亜鉛をベースにした亜鉛・コバルト合金が鍍金４０ａされているものである。前記亜鉛は、９０ｗｔ％程度であり、コバルトは１−１０ｗｔ％、好ましくは、１−５ｗｔ％、より好ましくは、２−４ｗｔ％である。前記鍍金には他の金属を含んでもよい。この合金鍍金４０ａは、通常の亜鉛鍍金や、亜鉛・ニッケル合金鍍金、などよりも耐電食性に優れている。
【００５６】
板材４０は、上記のように、アルミ電線１とは異種金属である銅系金属で構成されているが、板材４０の表面に前記した亜鉛・コバルト合金が鍍金４０ａされているので、電食を有効に防止することができる。
【００５７】
板材４０の鍍金４０ａ上に電線端部１ａをヒュージング/超音波接合し、その後、板材４０を端子形状に変形加工し、それから半田付け接合するが、この変形加工とは異なり、板材４０を先に端子形状に変形加工し、その後で、電線端部１ａをヒュージング/超音波接合してもよい。なお、変形加工には、折り曲げ加工、絞り加工などがあり、これら加工は、上述の実施形態と同様であるので、その詳しい説明は略する。なお、ヒュージング/超音波接合により、アルミ電線１の接合部１ｃは、電気的に板材４０に強く接合しているが、機械的には板材４０に対しての接合強度は弱いので、ヒュージング/超音波接合の後は、アルミ電線１の端部１ａを、板材４０上で半田付けで接合強度を高めると共に、半田で覆うことで外部から密封状態とする。これらは、上述した実施形態と同様である。なお、この半田付けには、亜鉛系のアルミ半田が使用される。
【００５８】
このように、半田により、アルミ電線１の端部１ａは、板材４０の表面に高い接合強度で接合され、その機械的強度が向上し、さらに、密封されることで、その表面の酸化が防止され、耐腐食性が向上することに加えて、電線の回りまで、半田で覆われるので、接合部の抵抗値が低くなって、端子接続構造の電気的信頼性が向上する。なお、この半田付け方法としては、前記実施形態と同様に、ヒュージング、トーチ付け、高周波加熱、窒素ガス等の不活性な高温ガスの吹き付け、またはハンダ漕への浸漬などを適用することができる。半田としては線状の半田、半田ペースト、半田粉等の各種の半田を使用することができる。
【００５９】
また、図２１を参照してさらに他の実施形態を説明する、この実施形態は、冷間圧接で作成した端子接続構造である。すなわち、図２１（ａ）で示すように、共に同じ直径で棒状に延びるアルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面５０ａ，５２ａを同軸上で矢印方向に突き当て面接触状態とし、図２１（ｂ）で示すように、その端面５０ａ，５２ａ同士を常温下で強く押圧して接合するいわゆる冷間圧接法で接合し、次いで、図２１（ｃ）で示すようにこれらを矢印方向にプレスで押し潰して、図２１（ｄ）で示すようにアルミ系板状部５０と銅系板状部５２とからなる全体が平板状体とする。この場合、アルミ系板状部５０は、その両側を矢印方向に折り曲げるために、その幅が銅系板状部５２より広くなるように押し潰す。次いで、図２１（ｅ）で示すようにアルミ系板状部５０を両側から同方向に折り曲げ、銅系板状部５２に端子穴５２ｂを形成して、図２１（ｆ）で示すように、端子５４を成形する。この端子５４は、アルミ系板状部５０が、両側に折り曲げ壁５０ｂを有する端子主部を構成し、銅系板状部５２が端子穴５２ｂを有する端子片を構成し、図４ないし図６と同様にして、図示略の電線端部がアルミ系板状部５０からなる端子主部上にヒュージング接合／超音波接合することで、端子接続構造を得る。この端子５４では、アルミ系板状部５０の両側の折り曲げ方向を選択することで、電線端部の半田付け接続にその両面を利用することができる。
【００６０】
なお、図２１（ｃ）では、アルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面５０ａ，５２ａにおける接合部５６は、水等により腐食するおそれがあるので、図２２（ａ）で示すように、ゴム等の防水部材５８を被せ付け、それから、図２２（ｂ）で示すように、防水部材５８を被せ付けた部位を残してアルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２とをプレスしてもよい。防水部材５８は、プレス前に被せ付けたが、プレスの後でもよいことは勿論である。
【００６１】
さらに、図２２（ｃ）で示すように、折り曲げ壁５０ｂを有する端子主部を構成し、銅系板状部５２が端子穴５２ｂを有する端子片を構成し、図示略の電線端部がアルミ系板状部５０からなる端子主部上にヒュージング接合／超音波接合することで、端子５４に成形してもよい。なお、防水部材５８を被せ付ける以外に、樹脂被覆して防水してもよいし、他の防水構造を施してもよいことは勿論である。また、アルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面５０ａ，５２ａにおける接合部５６は、冷間圧接法で接合したが、これに限定するものではなく、前記ＦＳＷ、爆着、電磁圧着など他の固相接合でもよいことは勿論である。
【００６２】
図２１、図２２では、アルミ系円柱体５０と銅系円柱体５２との端面を固相接合したが、これに限らず、図２３の固相接合でもよい。
【００６３】
図２３（ａ）は、アルミ系材からなる端子主部６０と、銅系材からなり端子穴６２ａを有する端子片６２とを接合面６４で固相接合してなる端子接続構造を示す。この端子接続構造では、端子片６２は、その端部下面が、端子主部６０の端部上面と重ね合わされ、その重ね合わせ面６４が接合面として固相接合されている。
【００６４】
図２３（ｂ１）は、アルミ系材からなるＬ形の端子主部６６と、銅系材からなり端子穴６８ａを有する端子片６８とを接合面７０で固相接合してなる端子接続構造を示す。この端子接続構造では、端子主部６６はＬ形で、その端部６６ａの端面が、端子片６６の端部上面と重ね合わされ、その重ね合わせ面が固相接合されている。この構造により、端子片６６は、水平面に対して端子主部６６よりも相対的に低い段差構造となっている。この構造により、端子片６２は、水平面に対して端子主部６０よりも相対的に低い段差構造となっている。この段差構造により、端子片６２の端子穴６２ａにネジを入れて、図示略の基板等に固定する場合、端子主部６０の裏面側が基板等に接触しないようにすることができる。
【００６５】
図２３（ｂ２）は、アルミ系材からなる端子主部６６´と、銅系材からなり端子穴６８ａ´を有するＬ形の端子片６８´とを接合面７０´で固相接合してなる端子接続構造を示す。この端子接続構造では、端子片６８´はＬ形で、その端部６８ｂ´の上端面が、端子主部６６´の端部下面と重ね合わされ、その重ね合わせ面が固相接合されている。この構造により、端子片６８´は、水平面に対して端子主部６６´よりも相対的に低い段差構造となっている。
【００６６】
図２３（ｃ）は、アルミ系材からなりフラックス保持穴７２ａを有する端子主部７２と、銅系材からなり端子穴７４ａを有するＬ形の端子片７４とを接合面７６で固相接合してなる端子接続構造を示す。この場合、端子主部７２と、端子片７４とは、水平面に対して相対的に対向していればよいので、端子主部７２をＬ形としたり、双方をＬ形としたりしてもよいことは勿論である。
【００６７】
なお、半田付け方法は、ディップ半田付けやその他の半田付け方法でよいことは勿論であり、本発明では、特定の半田付け方法に限定されない。
【００６８】
なお、本発明の端子接続構造は、以下の製造方法で製造することができる。
【００６９】
（１） 端子主部と端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造を製造する方法であって、前記端子の少なくとも前記端子主部の表面をアルミ面とし、このアルミ面に前記端部をヒュージング/超音波接合し、次いで、前記ヒュージング/超音波接合された前記端部を密封部材により外部から密封する、ことを特徴とする製造方法。
【００７０】
（２） 前記（１）において、アルミ層と銅系金属層との少なくとも２層を有する板材を変形加工することにより、アルミ層を一部または全面に有する端子主部と、この端子主部に連成した端子片とを有する端子を作り、前記端部を、前記端子主部の表面上にヒュージング/超音波接合する製造方法。
【００７１】
（３） 前記（１）において、アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合して端子を作り、この端子主部表面に前記端部をヒュージング/超音波接合し、このヒュージング/超音波接合した部分に半田付けをし、このヒュージング/超音波接合した前記端部を、前記密封部材により外部から密封する製造方法。
【００７２】
（４） 前記（３）において、前記アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合した部位の周囲を防水構造とした、製造方法。
【００７３】
（５） 前記（３）または（４）において、前記固相接合が、少なくとも、冷間圧接接合、ＦＳＷ、爆着、電磁圧着のいずれかによる、製造方法。
【００７４】
（６） 前記（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記ヒュージング/超音波接合された部分に半田付けをし、この半田付け部分を、前記密封部材として前記端部を外部から密封する、製造方法。
【００７５】
（７） 前記（１）ないし（６）のいずれかにおいて、前記ヒュージング/超音波接合を、不活性ガスの雰囲気下で行う、製造方法。
【符号の説明】
【００７６】
１ 電線
１ａ 電線端部
１ｂ アルミ素線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子主部と、端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造であって、前記端子は、少なくとも前記端子主部の表面がアルミ面であり、このアルミ面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、このヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている、ことを特徴とする端子接続構造。
【請求項２】
前記端子は、アルミ層と銅系金属層との少なくとも２層を有する板材を変形加工することにより、アルミ層を一部または全面に有する端子主部と、この端子主部に連成した端子片とを有する端子に作られており、前記端部は、前記端子主部の表面上にヒュージング/超音波接合されている、請求項１に記載の構造。
【請求項３】
前記端子において、少なくともアルミと銅系金属とが２層になって露出する界面が、半田、鍍金、樹脂等で覆われている、請求項２に記載の構造。
【請求項４】
当該端子は、その表面に亜鉛９０ｗｔ％以上、コバルトが１−１０ｗｔ％からなる亜鉛・コバルト合金が鍍金されており、その鍍金の上から前記端部がヒュージング/超音波接合されている、ことを特徴とする請求項２または３に記載の構造。
【請求項５】
当該端子は、アルミ系材からなる端子主部と、銅系材からなる端子片とが固相接合され、かつ、これらが板状にプレス成形されて構成され、この端子主部表面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、前記ヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている、請求項１に記載の構造。
【請求項６】
前記固相接合は、前記端子主部と前記端子片の端面同士が固相接合されている、請求項５に記載の構造。
【請求項７】
前記固相接合は、前記端子主部の端部と前記端子片の端部との重なり面同士が固相接合されている、請求項５に記載の構造。
【請求項８】
前記アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合した部位の周囲を防水構造とした、請求項５に記載の構造。
【請求項９】
前記ヒュージング/超音波接合された部分に半田付けがされ、この半田付け部分が、前記密封部材として前記端部を外部から密封している、請求項１ないし８のいずれかに記載の構造。
【請求項１】
端子主部と、端子片とを有し、前記端子主部にアルミ電線の端部が接続される端子接続構造であって、前記端子は、少なくとも前記端子主部の表面がアルミ面であり、このアルミ面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、このヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている、ことを特徴とする端子接続構造。
【請求項２】
前記端子は、アルミ層と銅系金属層との少なくとも２層を有する板材を変形加工することにより、アルミ層を一部または全面に有する端子主部と、この端子主部に連成した端子片とを有する端子に作られており、前記端部は、前記端子主部の表面上にヒュージング/超音波接合されている、請求項１に記載の構造。
【請求項３】
前記端子において、少なくともアルミと銅系金属とが２層になって露出する界面が、半田、鍍金、樹脂等で覆われている、請求項２に記載の構造。
【請求項４】
当該端子は、その表面に亜鉛９０ｗｔ％以上、コバルトが１−１０ｗｔ％からなる亜鉛・コバルト合金が鍍金されており、その鍍金の上から前記端部がヒュージング/超音波接合されている、ことを特徴とする請求項２または３に記載の構造。
【請求項５】
当該端子は、アルミ系材からなる端子主部と、銅系材からなる端子片とが固相接合され、かつ、これらが板状にプレス成形されて構成され、この端子主部表面に前記端部がヒュージング/超音波接合され、前記ヒュージング/超音波接合された前記端部が密封部材により外部から密封されている、請求項１に記載の構造。
【請求項６】
前記固相接合は、前記端子主部と前記端子片の端面同士が固相接合されている、請求項５に記載の構造。
【請求項７】
前記固相接合は、前記端子主部の端部と前記端子片の端部との重なり面同士が固相接合されている、請求項５に記載の構造。
【請求項８】
前記アルミ系材からなる端子主部と銅系材からなる端子片とを固相接合した部位の周囲を防水構造とした、請求項５に記載の構造。
【請求項９】
前記ヒュージング/超音波接合された部分に半田付けがされ、この半田付け部分が、前記密封部材として前記端部を外部から密封している、請求項１ないし８のいずれかに記載の構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−１０５６４８（Ｐ２０１３−１０５６４８Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４９４３４（Ｐ２０１１−２４９４３４）
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００２１７４９１）田淵電機株式会社 (67)
【出願人】（５９６００８８１７）ナグシステム株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１５日（２０１１．１１．１５）
【出願人】（０００２１７４９１）田淵電機株式会社 (67)
【出願人】（５９６００８８１７）ナグシステム株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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