JP2022182184A - 溶接構造および溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト低減と信頼性の向上とを両立した溶接構造および溶接方法を提供する。【解決手段】電子部品のリード端子２とバスバのバスバ端子１との溶接構造は、リード端子２がリード端子の先端部７を屈曲させている屈曲部５を有し、バスバ端子１がリード端子２と溶接された溶接部を有し、溶接部１ａが屈曲部５を覆っている。また、電子部品のリード端子２とバスバのバスバ端子１とを溶接する溶接方法は、リード端子の先端７を屈曲させて屈曲部５を形成し、リード端子の先端部７よりも高い位置にあるバスバ端子１の先端部１ａを溶融させて、屈曲部５を覆うようにして溶接する。【選択図】図４

Description

本発明は、溶接構造および溶接方法に関する。

本願発明の背景技術として、下記の特許文献１では、公知の課題とされている半田の接続不良の改善のために、樹脂ケースに固定されたバスバにおいて、複数の電気部品のリード足６１、６２と溶接用突起２１とを溶接することにより、接続部分にクラックが発生しない接続構造が開示されている。

特開２００２－１３４９５６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、銅端子材料でロットにより酸素量が異なる場合、同じ条件では溶接の境界面にボイド（ブローホール）ができる可能性があり、溶接性に差異が出ることがある。また、このボイド発生を回避するために安定供給の難しい無酸素銅を用いた接続を試みると、コストアップにつながる課題がある。これを鑑みて、本発明は、コスト低減と信頼性の向上とを両立した溶接構造および溶接方法を提案する。

本発明である、電子部品のリード端子とバスバのバスバ端子との溶接構造は、前記リード端子が前記リード端子の先端を屈曲させている屈曲部を有し、前記バスバ端子が前記リード端子と溶接された溶接部を有し、前記溶接部が前記屈曲部を覆っている。
また、本発明である、電子部品のリード端子とバスバのバスバ端子とを溶接する溶接方法は、前記リード端子の先端を屈曲させて屈曲部を形成し、前記リード端子の先端よりも高い位置にあるバスバ端子の先端を溶融させて、前記屈曲部を覆うようにして溶接する。

本発明によれば、コスト低減と信頼性の向上とを両立した溶接構造および溶接方法を提供できる。

本発明の溶接構造を採用したインバータの分解斜視図。 図１のキャパシタ。 バスバ端子とキャパシタ端子の接続時の位置関係を示す図。 本発明の一実施形態に係る、バスバ端子１とリード端子２の溶接方法を示す図。 図４の溶接チャック部全体を示す図。 図５の立体斜視図。 本発明と従来の発明を比較したＴＩＧ溶接のパラメータを表す図。 図３の第１変形例。 図３の第２変形例。 図３の第３変形例。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

（一実施形態および本発明の全体構成）
図１は、本発明の溶接構造を採用したインバータの分解斜視図である。

インバータケース１２の中には、パワーモジュール（図示せず）以外に、キャパシタ８、制御回路を有する基板１１、モールドバスバ１０、が収納され、インバータカバー９によって密封される。丸棒上の端子（後述のリード端子２）を有するキャパシタ８は、モールドバスバ１０にＴＩＧ溶接によって組付けられ、インバータケース１２とモールドバスバ１０との間に配置される。

図２は図１のキャパシタ８の図、図３はバスバ端子とキャパシタ端子の接続時の位置関係を示す図である。

電子部品であるキャパシタ８は、キャパシタ端子であるリード端子２を有している。モールドバスバ１０は、端子２と溶接されるバスバ端子１を有している。

端子２について、例えば、隣接するリード端子２同士が近いタイプのキャパシタ８（図２参照）があるが、このタイプでのリード端子２とバスバ端子１との溶接時の影響について検証した。隣接して並ぶ２つのキャパシタ８から突出しているリード端子２のうち一方をバスバ端子１と溶接した結果、溶接をしなかったもう一方のリード端子２には一切変化は見られなかった。このことから、後述するリード端子２の接合の際の条件変更等（図９、図１０参照）による干渉の影響は無い、もしくは少ないと考えられる。

図４は、本発明の一実施形態に係る、バスバ端子１とリード端子２の溶接方法を示す図である。

電極部４、溶接チャック部３を有した機材（図示せず）によって、バスバ端子１とリード端子２にＴＩＧ溶接（アーク溶接）が行われる。このとき、バスバ端子１に隣接するリード端子２は、リード端子２の先端を屈曲させることで屈曲部５が形成される。リード端子２は、バスバ端子１から離れる方向に曲げられ、くの字の形状に曲げられている。また、溶接時にバスバ端子１を多く溶融するために、屈曲したリード端子２の高さよりも高い位置にあるバスバ端子１の先端にバスバ溶接部１ａが設けられる。溶接時には、バスバ溶接部１ａを溶融させて屈曲部５の全体を覆うようにする。これにより、バスバ端子１の先端部が溶融されて溶接部が形成され、この溶接部によって屈曲部５のすべてが覆われるように、バスバ端子１とリード端子２を溶接する。

このような溶接構造にすることで、以下の効果がある。まず、リード端子２は、従来に比べて屈曲部５を設けて溶接することで溶接面が拡大されるため、ボイドが発生しても電気的接続が出来るようになる。なお、屈曲部５の内角が小さい（屈曲させる角度が大きい）ほど、この溶接面が大きくなるため、本発明の溶接の効果が顕著になる。また、本発明の溶接では、ボイド発生を回避するために要する市場供給が難しい無酸素銅を使用する必要がない。そのため、酸素量の多い銅でも強度のある接続が出来、従来に比べて、材料供給の安定化やコストの低減にも貢献できる。

なお、リード端子２の屈曲部５には許容角度５ａがあり、図４に示すように、屈曲する部分の内角が鋭角もしくは直角（〇の範囲）であれば、本発明の効果が実現できる。仮に、リード端子２の屈曲内角が鈍角（×の範囲）である場合は、リード端子２の屈曲部５が全て溶け込んでしまい、溶接した部分の酸素量が多い状態になるため、本発明の効果が実現できないため、実施条件に含めない。また、リード端子２の高さがバスバ溶接部１ａより大きくなる場合も同様の理由で、本発明の実施条件に含めない。また、リード端子２は、溶接チャック部３にあたるまで屈曲させられる長さ７を有している。

図５は、図４の溶接チャック部全体を示す図、図６は図５の立体斜視図である。

電極部４はバスバ端子１に対して、浮かせた状態で設置されることが望ましい。また、溶接チャック部３はバスバ端子１の先端から所定の距離の位置を保持することが望ましい。

図７は、本発明と従来の発明を比較したＴＩＧ溶接のパラメータを表す図である。

ＴＩＧ溶接には、プリフロー、初期通電、アップスロープ、本通電、ダウンスロープ、アフタフローのプロセスがある。このうち、従来では、ダウンスロープについて、ダウンスロープ６に示すように、屈曲部５のない状態でボイドを除去するために溶接温度を高くとりダウンスロープの時間を長くとっている。しかし、本発明を採用することで、ダウンスロープ６ａに示すように、ダウンスロープの時間を短くすることが出来る。よって、溶接工程完了までの時間を短縮できる。

図８～図１０はそれぞれ本発明の一実施形態の第１変形例～第３変形例である。

リード端子２は、前述したように、ＴＩＧ溶接の際に溶接チャック部３に干渉してしまうため、量産性や公差の設定の観点から、生産現場の溶接機によって屈曲部の長さ７に制限がある。図８に示す屈曲部の長さ７ａは、屈曲内角が鋭角であり溶接チャック部３に対して最も長さの取れる変形例である。図９に示す屈曲部の長さ７ｂは、バスバ端子１に対して並行しており、屈曲部５に対して最も溶接面が取れる変形例である。図１０に示す屈曲部の長さ７ｃは、バスバ端子１に対して垂直になっており、リード端子２を屈曲させる工程が最も容易な変形例である。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）電子部品のリード端子２とバスバ１０のバスバ端子１との溶接構造は、リード端子２がリード端子２の先端を屈曲させている屈曲部５を有し、バスバ端子１がリード端子２と溶接された溶接部１ａを有し、溶接部１ａが屈曲部５を覆っている。このようにしたことで、コスト低減と信頼性の向上とを両立した溶接構造を提供できる。

（２）リード端子２の屈曲部５は、バスバ端子１から離れる方向に屈曲している。このようにしたことで、溶接面積を大きくしている。

（３）リード端子２は、リード端子２の先端がバスバ端子１と並行するように屈曲されている。このようにしたことで、溶接面積を最大限に大きくしている。

（４）リード端子２は、リード端子２の先端がバスバ端子１と垂直になるように屈曲されている。このようにしたことで、屈曲工程が簡易化できる。

（５）リード端子２の屈曲部５は、内角が鋭角である。このようにしたことで、溶接チャック部３に対して最も長さの取れる屈曲部５にできる。

（６）電子部品のリード端子２とバスバのバスバ端子１とを溶接する溶接方法は、リード端子２の先端を屈曲させて屈曲部５を形成し、リード端子２の先端よりも高い位置にあるバスバ端子１の先端１ａを溶融させて、屈曲部５を覆うようにして溶接する。このようにしたことで、コスト低減と信頼性の向上とを両立した溶接方法を提供できる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や他の構成を組み合わせることができる。また本発明は、上記の実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。

１ バスバ端子
１ａ バスバ溶接部（バスバ端子の先端部）
２ リード端子（キャパシタ端子）
３ 溶接チャック部
４ 電極部
５ 屈曲部
５ａ 屈曲部の許容角度
６ 従来のダウンスロープ
６ａ本発明のダウンスロープ
７、７ａ～７ｃ リード端子の先端部
８ キャパシタ
９ インバータカバー
１０ モールドバスバ
１１ 基板
１２ インバータケース

Claims (6)

1. 電子部品のリード端子とバスバのバスバ端子との溶接構造であって、
   前記リード端子は、前記リード端子の先端を屈曲させている屈曲部を有し、
   前記バスバ端子は、前記リード端子と溶接された溶接部を有し、
   前記溶接部は、前記屈曲部を覆っている
   溶接構造。
2. 請求項１に記載の溶接構造であって、
   前記屈曲部は、前記バスバ端子から離れる方向に屈曲している
   溶接構造。
3. 請求項１または２に記載の溶接構造であって、
   前記リード端子は、前記リード端子の先端が前記バスバ端子と並行するように屈曲されている
   溶接構造。
4. 請求項１または２に記載の溶接構造であって、
   前記リード端子は、前記リード端子の先端が前記バスバ端子と垂直になるように屈曲されている
   溶接構造。
5. 請求項１または２に記載の溶接構造であって、
   前記リード端子の前記屈曲部は、内角が鋭角である
   溶接構造。
6. 電子部品のリード端子とバスバのバスバ端子とを溶接する溶接方法であって、
   前記リード端子の先端を屈曲させて屈曲部を形成し、
   前記リード端子の先端よりも高い位置にあるバスバ端子の先端を溶融させて、前記屈曲部を覆うようにして溶接する
   溶接方法。

Images