(57)【要約】【課題】超音波接合終了後における被接合物の接合部の強度を向上させる。【解決手段】アンビル１１０と、当該アンビルに対向して配置されるホーン１４０とを有し、アンビル上に重ねてセットされた複数の被接合物である電極タブ２１０をホーンで加圧および加振することによって当該被接合物を超音波接合する超音波接合装置であって、アンビルおよびホーンによる被接合物に対する把持領域において、外側部における把持力が、内側部における把持力よりも小さく設定されている。【選択図】図４
2006231402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビルと、当該アンビルに対向して配置されるホーンとを有し、前記アンビル上に重ねてセットされた複数の被接合物を前記ホーンで加圧および加振することによって当該被接合物を超音波接合する超音波接合装置であって、
前記アンビルおよび前記ホーンによる被接合物に対する把持領域において、ホーンの振動方向外側部における把持力を、内側部における把持力よりも小さく設定したことを特徴とする超音波接合装置。
【請求項２】
前記アンビルおよび前記ホーンは、被接合物に接触可能な複数の突部をそれぞれ有し、
前記アンビルおよび前記ホーンの少なくとも一方の複数の突部のうち、最も外側の突部の高さを、内側部の突部の高さよりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載の超音波接合装置。
【請求項３】
前記アンビルおよび前記ホーンは、被接合物に接触可能な複数の突部をそれぞれ有し、
前記アンビルおよび前記ホーンの少なくとも一方の複数の突部のうち、最も外側の突部に対して、内側部位から外側部位に向かって高さが減少する断面直線形状の傾斜面を形成するための面取り加工を施したことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波接合装置。
【請求項４】
前記アンビルおよび前記ホーンは、被接合物に接触可能な複数の突部をそれぞれ有し、
前記アンビルおよび前記ホーンの少なくとも一方の複数の突部のうち、最も外側の突部に対して、内側部位から外側部位に向かって高さが減少する断面略円弧形状の傾斜面を形成するための角Ｒ加工を施したことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波接合装置。
【請求項５】
アンビルと、当該アンビルに対向して配置されるホーンとを有し、前記アンビル上に重ねてセットされた複数の被接合物を前記ホーンで加圧および加振することによって当該被接合物を超音波接合する超音波接合装置であって、
前記アンビルおよび前記ホーンは、被接合物に接触可能な複数の突部をそれぞれ有し、
前記アンビルおよび前記ホーンの少なくとも一方の複数の突部のうち、外側部の突部の形成間隔を、内側部の突部の形成間隔よりも大きく設定したことを特徴とする超音波接合装置。
【請求項６】
前記被接合物は、扁平形単電池の電極タブであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに１つに記載の超音波接合装置。
【請求項７】
積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、
前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、
前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の深さが内側部の圧痕の深さよりも小さいことを特徴とする接合構造体。
【請求項８】
積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、
前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、
前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の底面は、接合構造体の外側に向かって深さが減少する傾斜面であることを特徴とする接合構造体。
【請求項９】
前記外側部の圧痕の底面は、断面直線形状の傾斜面であることを特徴とする請求項８に記載の接合構造体。
【請求項１０】
前記外側部の圧痕の底面は、断面略円弧形状の傾斜面であることを特徴とする請求項８に記載の接合構造体。
【請求項１１】
積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、
前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、
前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の内壁面は、当該圧痕についての接合領域において、接合構造体に関して内側の内壁面の傾斜よりも外側の内壁面の傾斜の方が緩やかになるように形成されていることを特徴とする接合構造体。
【請求項１２】
積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、
前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、
前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の形成間隔が、内側部の圧痕の形成間隔よりも大きいことを特徴とする接合構造体。
【請求項１３】
前記被接合物は、扁平形単電池の電極タブであることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに１つ記載の接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンビルと、当該アンビルに対向して配置されるホーンとを有する超音波接合装置、および積層された複数の被接合物が超音波接合されてなる接合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波接合装置は、重ね合わせられた例えば２枚の金属板（同種または異種）を、表面に突部が設けられたアンビルおよびホーンと呼ばれる接合工具で挟み、所定の加圧力（把持力）を与えながら、ホーンを超音波振動により往復直線運動させて接合する（特許文献１および２参照）。
【０００３】
超音波接合装置の使用の際には、２枚の金属板の接触面が擦られることにより、酸化膜等の不純物が除去されて、金属の綺麗な面同士が相互に接触させられ、発生する摩擦熱により固相接合が行われる。
【特許文献１】特開平９−２３９５６７号公報
【特許文献２】特開平１０−２２５７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、超音波接合装置において金属板を振動させる際に、接合工具と金属板とを相互に固定すべく一体化させるために、接合工具に設けられた突部が金属板に加圧されて食い込ませられる。
【０００５】
しかしながら、金属板を振動させる間、突部が金属板に加圧されたままの状態で加振させられるため、突部がさらに金属板に食い込んでいくという現象が起こる。かかる現象により、突部周辺の金属板の板厚が薄くなってしまい、接合終了後における金属板の接合部に引張荷重や振動が加わると、当該接合部に亀裂が発生し、場合によっては破断する虞があるという問題があった。
【０００６】
すなわち、金属板の接合時においては、アンビルおよびホーンによってはさまれている金属板の把持領域は、ホーンによって振動させられる一方で、アンビルおよびホーンによってはさまれていない金属板の非把持領域は、慣性によってその位置にとどまろうとする。このため、把持領域と非把持領域との境界点が振動時に最も伸び縮みすることになり、亀裂が発生しやすい。また、金属板の接合後においては、接合部の外側部における板厚が薄くなった部分に外力による応力集中が生じやすくなり、亀裂発生の原因となる。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、超音波接合終了後における被接合物の接合部の強度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、請求項毎に以下のように構成される。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、アンビルと、当該アンビルに対向して配置されるホーンとを有し、前記アンビル上に重ねてセットされた複数の被接合物を前記ホーンで加圧および加振することによって当該被接合物を超音波接合する超音波接合装置であって、前記アンビルおよび前記ホーンによる被接合物に対する把持領域において、ホーンの振動方向外側部における把持力を、内側部における把持力よりも小さく設定したことを特徴とする超音波接合装置である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、アンビルと、当該アンビルに対向して配置されるホーンとを有し、前記アンビル上に重ねてセットされた複数の被接合物を前記ホーンで加圧および加振することによって当該被接合物を超音波接合する超音波接合装置であって、前記アンビルおよび前記ホーンは、被接合物に接触可能な複数の突部をそれぞれ有し、前記アンビルおよび前記ホーンの少なくとも一方の複数の突部のうち、外側部の突部の形成間隔を、内側部の突部の形成間隔よりも大きく設定したことを特徴とする超音波接合装置である。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の深さが内側部の圧痕の深さよりも小さいことを特徴とする接合構造体である。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の底面は、接合構造体の外側に向かって深さが減少する傾斜面であることを特徴とする接合構造体である。
【００１３】
請求項１１に記載の発明は、積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の内壁面は、当該圧痕による接合領域において、接合構造体に関して内側の内壁面の傾斜よりも外側の内壁面の傾斜の方が緩やかになるように形成されていることを特徴とする接合構造体である。
【００１４】
請求項１２に記載の発明は、積層された複数の被接合物を有する接合構造体であって、前記積層された複数の被接合物は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、前記積層された複数の被接合物の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されており、前記複数の圧痕のうち、外側部の圧痕の形成間隔が、内側部の圧痕の形成間隔よりも大きいことを特徴とする接合構造体である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、７、８、１１に記載の発明によれば、外側部における突部の被接合物への食い込み量が、内側部における食い込み量よりも少なくなる。これにより、被接合物の把持領域における外側部の板厚の減少量を、内側部の板厚の減少量よりも低く抑えることが可能となる。この結果、外側部の圧痕部位の板厚が、内側部の圧痕部位の板厚よりも大きくなる。したがって、外側部の圧痕部位での破断強度が内側部の圧痕部位よりも高くなるため、接合部の縁での亀裂発生を防止することが可能となる。
【００１６】
すなわち、接合終了後における被接合物の接合部に引張荷重や振動等による外力が加わった場合、まず被接合物の接合部の外側部における板厚が薄くなった部分に外力が集中して作用する。ここで、外側部の板厚の減少量が内側部よりも小さくなるため、外力が集中する部分の板厚を適切に確保できる。したがって、被接合物自体の破断強度を従来よりも向上させることができる。特に低荷重の繰り返し入力などに対する疲労強度の向上に効果的である。
【００１７】
請求項８、１１に記載の発明によればさらに、外側部の圧痕についての接合領域では、当該接合領域の外縁近傍において外縁に近付く程接合強度が徐々に小さくなるため、接合強度の変化が緩やかになる。したがって、接合部に引張荷重や振動等による外力が加わった場合、外力による応力集中を緩和することができる。
【００１８】
請求項５、１２に記載の発明によれば、被接合物の外表面に形成される圧痕同士の間隔が、内側部よりも外側部で大きくなるため、外側部における隣接する圧痕に破断現象が連鎖的に繋がって発生する虞を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる超音波接合装置の概略構成図であり、図２は、本実施形態にかかる超音波接合装置の部分概略斜視図であり、図３は、被接合物となる扁平形単電池の概略構成図であり、図４は、本実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、超音波接合装置１００は、アンビル１１０、ホーン１４０、超音波振動子１７０、および加圧装置１８０を有している。アンビル１１０とは、超音波接合装置１００において、超音波振動を受ける、固定側の工具であり、ホーン１４０とは、超音波振動子１７０により発生した超音波振動をワーク（被接合物）へと伝達する部材である。ホーン１４０は、当該ホーン１４０の先端部に形成されワークに接触する部分であるホーンチップ１５０を備えている。加圧装置１８０は、押圧パッド１８１を備えており、当該押圧パッド１８１を図中の矢印で示す上下方向に移動させることができる。これにより、加圧装置１８０は、所定の押圧力でホーン１４０を下方に押圧することができる。
【００２２】
また、超音波接合装置１００は、ホーン１４０を上下動させるための昇降装置１９０を有している。昇降装置１９０は、ガイド１９１を備えており、当該ガイド１９１に沿って、図中の矢印で示す上下方向にホーン１４０および超音波振動子１７０を移動させることができる。
【００２３】
本実施形態では、昇降装置１９０によってホーン１４０が上昇させられた状態で、ワーク（被接合物）である単電池２００の電極タブ２１０が投入されてアンビル１１０上に載置される。ワーク投入後、昇降装置１９０によってホーン１４０が下降させられてホーンチップ１５０がワークに当接させられる。その後、加圧装置１８０がホーン１４０を下方に押圧する。ホーン１４０は、超音波振動子１７０によって図２のＡ−Ｂで示す水平方向の超音波振動が与えられるとともに、加圧装置１８０によって図２のＣで示す垂直下方の加圧力が与えられる。すなわち、ホーンチップ１５０を、電極タブ２１０を介在させた状態でアンビル１１０上に加圧させ、加圧させたままホーンチップ１５０を超音波振動させることができる。なお、電極タブ２１０は、電極タブ２１０Ａおよび２１０Ｂの総称である（図３参照）。アンビル１１０は、冶具ベース１６０に取り付けられている。
【００２４】
アンビル１１０の表面には、被接合物に接触可能な複数の突部１１１，１１２が形成され、また、ホーン１４０に着脱自在に取り付けられるホーンチップ１５０の表面にも、被接合物に接触可能な複数の突部１５１，１５２が形成されている（図４参照）。これらの突部が被接合物に加圧されて食い込むことにより、アンビル１１０およびホーンチップ１５０と各被接合物とをそれぞれ相互に固定して一体化させることができる。なお、アンビル１１０およびホーンチップ１５０の詳細な構成については後述する。
【００２５】
単電池２００は、図３に示すような矩形状の扁平形積層二次電池であり、少なくとも正極層と負極層を順に積層した積層型の電池要素２２０を含んでおり、例えば、特開２００３−０５９４８６号公報に開示されているような構造を持つものである。単電池２００はその外装材としてラミネートフィルムが用いられ、内蔵されている電池要素２２０は単電池２００の周縁部が熱融着接合されることで封止される。
【００２６】
単電池２００の長手方向両側面からは電極タブ２１０Ａ、２１０Ｂが引き出されている。電極タブ２１０Ａは＋の電極タブでありアルミニウム箔で構成されている。一方、電極タブ２１０Ｂは−の電極タブであり銅箔で構成されている。本実施形態においては、図３に示すように、単電池を２個背中合わせ（両単電池の電池要素による膨出部が外側に向くように合わせる）にし、それぞれの単電池の片方の＋の電極タブ２１０Ａと−の電極タブ２１０Ｂとを超音波接合する。なお、図３における×印は、アンビル１１０およびホーンチップ１５０の突部が当接される箇所を示している。
【００２７】
本発明による超音波接合装置１００では、アンビル１１０、およびホーン１４０のホーンチップ１５０による被接合物である電極タブ２１０に対する把持領域において、外側部における把持力が、内側部における把持力よりも小さく設定されている。ここで、把持力とは、ホーン１４０とアンビル１１０とによってワークを把持する力である。
【００２８】
より具体的には、図４に示すように、アンビル１１０およびホーン１４０のホーンチップ１５０における複数の突部のうち、最も外側の突部１１１および１５１の高さＨｏが、内側部の突部１１２および１５２の高さＨｉよりも小さく設定されている。突部１１１、１１２、１５１、および１５２は、例えば四角錐の先端近傍を切除して得られる四角錐台形状を呈しているが、円錐台等の他の形状を呈していてもよい。ただし、アンビル１１０およびホーンチップ１５０のいずれか一方の外側部の突部の高さが、内側部の突部の高さよりも小さく設定されていてもよい。
【００２９】
次に、超音波接合装置１００を使用して、２個の単電池を超音波接合する場合について説明する。
【００３０】
図４に示すように、単電池２００の＋の電極タブ２１０Ａと、別の単電池２００の−の電極タブ２１０Ｂとが重ねられて、アンビル１１０上に載置され、ホーンチップ１５０により、電極タブ２１０Ａの上から垂直下方の加圧力が与えられる。
【００３１】
このとき、アンビル１１０およびホーンチップ１５０によって把持される電極タブ２１０の把持領域における外側部、すなわち高さの低い突部１１１および１５１近傍は、内側部、すなわち高さの高い突部１１２および１５２近傍よりも、突部により形成される圧痕のために板厚が薄くなる量が小さく抑えられる。
【００３２】
続いて、垂直下方の加圧力が与えられながら、ホーン１４０のホーンチップ１５０が図示のＡ−Ｂ方向に超音波振動させられる。そして、超音波振動により発生する摩擦熱によって、電極タブ２１０Ａと電極タブ２１０Ｂとが固相接合される。
【００３３】
図５は、図４に示す超音波接合装置によって接合された複数の被接合物を有する接合構造体の部分拡大断面図である。積層された複数の被接合物である電極タブ２１０は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、電極タブ２１０の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されている。そして、複数の圧痕のうち、外側部の圧痕２１１の深さＤｏが、内側部の圧痕２１２の深さＤｉよりも小さい。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、アンビルおよびホーンによる電極タブ２１０に対する把持領域において、外側部における把持力が、内側部における把持力よりも小さく設定されている。このため、外側部における突部１１１および１５１の電極タブ２１０への食い込み量が、内側部における食い込み量よりも少なくなる。これにより、電極タブ２１０の把持領域における外側部の板厚の減少量を、内側部の板厚の減少量よりも低く抑えることが可能となる。この結果、外側部の圧痕２１１部位の板厚Ｔｏが、内側部の圧痕２１２部位の板厚Ｔｉよりも大きくなる。したがって、外側部の圧痕２１１部位での破断強度が内側部の圧痕２１２部位よりも高くなるため、接合部２１５の縁での亀裂発生を防止することが可能となる。
【００３５】
すなわち、接合終了後における電極タブ２１０の接合部２１５に引張荷重や振動等による外力が加わった場合、まず電極タブ２１０の接合部２１５の外側部における板厚が薄くなった部分に外力が集中して作用する。ここで、外側部の板厚の減少量が内側部よりも小さいため、外力が集中する部分の板厚を適切に確保できる。したがって、電極タブ２１０自体の破断強度を従来よりも向上させることができる。特に低荷重の繰り返し入力などに対する疲労強度の向上に効果的である。
【００３６】
なお、本実施形態では、突部１１１および１５１は、突部１１２および１５２に対してさらに先端近傍が大きく切除された四角錐台形状であって、突部１１２および１５２とは形状が異なっているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明では、例えば突部１１１および１５１は、突部１１２および１５２に対して形状（先端部形状）が同じで高さを低くしたものであってもよい。
【００３７】
また、突部は、四角錐台形状に限定されるものではなく、例えば図６に示すように、尾根状の突部１１１ｘおよび１１２ｘがアンビル１１０ｘに形成されていてもよい。なお、ホーンチップ１５０にも同様な尾根状の突部が形成される。ここで、尾根状の突部は、突部の長手方向がホーンチップ１５０の超音波振動による移動方向と直交するように形成されており、これにより、ワークをしっかりと確実に把持して超音波振動をワークへと伝達することができる。
【００３８】
また、本発明においては、少なくともホーンの振動方向外側部における把持力が、内側部における把持力よりも小さく設定されていればよい。つまり、本実施形態では、少なくともホーンの振動方向外側部の突部の高さが、内側部の突部の高さよりも小さく設定されていればよい。ただし、外周部全体における把持力が、内側部における把持力よりも小さく設定されている方がより良好な効果が得られるため望ましい。
【００３９】
図７は、他の実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す図である。本実施形態は、アンビル１１０ａおよびホーン１４０のホーンチップ１５０ａの複数の突部の構成において上記した実施形態と相違している。なお、上記した実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【００４０】
本実施形態では、アンビル１１０ａおよびホーン１４０のホーンチップ１５０ａにおける複数の突部のうち、最も外側の突部１１１ａおよび１５１ａに対して、内側部位から外側部位に向かって高さが減少する断面直線形状の傾斜面１１３および１５３をそれぞれ形成するための面取り加工が施されている。ここで、１つの突部に形成される傾斜面は、例えば水平面に対して略一定の角度αを有する連続面である。ただし、突部１１１ａと突部１５１ａとで傾斜面の角度が相違していてもよい。また、アンビル１１０ａおよびホーンチップ１５０ａのいずれか一方の外側部の突部に対して、上記面取り加工が施されていてもよい。
【００４１】
図８は、図７に示す超音波接合装置によって接合された複数の被接合物を有する接合構造体の部分拡大断面図である。積層された複数の被接合物である電極タブ２１０は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、電極タブ２１０の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されている。そして、複数の圧痕のうち、外側部の圧痕２１１ａの底面２２１は、接合構造体の外側に向かって深さが減少する傾斜面である。本実施形態では、外側部の圧痕２１１ａの底面２２１は、断面直線形状の傾斜面を形成している。
【００４２】
図８において、被接合物である電極タブ２１０が所定深さＤ以上押し潰されたＡＢ間領域、およびＣＤ間領域は、電極タブ２１０Ａと電極タブ２１０Ｂとが有効に接合されている接合領域を示す。一方、ＢＣ間の領域、および点Ｄの外側の領域は、電極タブ２１０Ａと電極タブ２１０Ｂとが接合されていない非接合領域を示す。
【００４３】
換言すれば、本実施形態では、外側部の圧痕２１１ａの内壁面は、当該圧痕についての接合領域（ＣＤ間領域）において、接合構造体に関して内側の内壁面２３１ｉの傾斜よりも外側の内壁面２３１ｏの傾斜の方が緩やかになるように形成されている。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、外側部の圧痕２１１ａについての接合領域において、当該接合領域の外側に近付く程、把持力が小さく設定されており、突部の被接合物への食い込み量が減少する。これにより、電極タブ２１０の把持領域における外縁近傍の板厚の減少量を、外縁より内側の部分の板厚の減少量よりも低く抑えることが可能となる。この結果、本実施形態によっても上記した実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４５】
図９は、内側部の圧痕２１２ａについての接合領域における接合強度の分布図であり、図１０は、外側部の圧痕２１１ａについての接合領域における接合強度の分布図である。接合強度とは、超音波接合が完了した後の接合部での負荷に対する構造的な強さをいう。ここで、突部の被接合物への食い込み量が小さい程、被接合物同士の押圧力が小さくなり、接合強度が小さくなる。図１０に示すように、外側部の圧痕２１１ａについての接合領域（ＣＤ間領域）では、当該接合領域の外縁近傍において外縁に近付く程接合強度が徐々に小さくなるため、接合強度の変化が緩やかになる。
【００４６】
したがって、本実施形態によればさらに、接合部２１５に引張荷重や振動等による外力が加わった場合、外力による応力集中を緩和することができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、面取り加工を施した突部における傾斜面の内側端部１１４および１５４が、被接合物である電極タブ２１０に強く押し付けられるため、当該部分の接合強度が上がる利点もある。
【００４８】
図１１は、さらに他の実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す図である。本実施形態は、アンビル１１０ｂおよびホーン１４０のホーンチップ１５０ｂの複数の突部の構成において上記した実施形態と相違している。なお、上記した実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、アンビル１１０ｂおよびホーン１４０のホーンチップ１５０ｂにおける複数の突部のうち、最も外側の突部１１１ｂおよび１５１ｂに対して、内側部位から外側部位に向かって高さが減少する断面略円弧形状の傾斜面１１５および１５５をそれぞれ形成するための角Ｒ加工が施されている。ただし、突部１１１ｂと突部１５１ｂとで傾斜面の略円弧形状の曲率半径が相違していてもよい。また、アンビル１１０ｂおよびホーンチップ１５０ｂのいずれか一方の外側部の突部に対して上記角Ｒ加工が施されていてもよい。
【００５０】
図１２は、図１１に示す超音波接合装置によって接合された複数の被接合物を有する接合構造体の部分拡大断面図である。積層された複数の被接合物である電極タブ２１０は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、電極タブ２１０の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されている。そして、複数の圧痕のうち、外側部の圧痕２１１ｂの底面２２５は、接合構造体の外側に向かって深さが減少する傾斜面である。本実施形態では、外側部の圧痕２１１ｂの底面２２５は、断面略円弧形状の傾斜面を形成している。
【００５１】
図１２において、被接合物である電極タブ２１０が所定深さＤ以上押し潰されたＡＢ間領域、およびＣＤ間領域は、電極タブ２１０Ａと電極タブ２１０Ｂとが有効に接合されている接合領域を示す。一方、ＢＣ間の領域、および点Ｄの外側の領域は、電極タブ２１０Ａと電極タブ２１０Ｂとが接合されていない非接合領域を示す。
【００５２】
換言すれば、本実施形態では、外側部の圧痕２１１ｂの内壁面は、当該圧痕についての接合領域（ＣＤ間領域）において、接合構造体に関して内側の内壁面２３５ｉの傾斜よりも外側の内壁面２３５ｏの傾斜の方が緩やかになるように形成されている。
【００５３】
したがって、本実施形態によれば、外側部の圧痕２１１ｂについての接合領域において、当該接合領域の外側に近付く程、把持力が小さく設定されており、突部の被接合物への食い込み量が減少する。これにより、電極タブ２１０の把持領域における外縁近傍の板厚の減少量を、外縁より内側の部分の板厚の減少量よりも低く抑えることが可能となる。この結果、本実施形態によっても上記した実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００５４】
また本実施形態では、図７〜図１０に示す実施形態と同様に、外側部の圧痕２１１ｂについての接合領域（ＣＤ間領域）では、当該接合領域の外縁近傍において外縁に近付く程接合強度が徐々に小さくなるため、接合強度の変化が緩やかになる。したがって、本実施形態によれば、接合部２１５に引張荷重や振動等による外力が加わった場合、外力による応力集中を緩和することができる。また本実施形態によれば、角Ｒ加工を施した突部における傾斜面の内側端部１１６および１５６が、被接合物である電極タブ２１０に強く押し付けられるため、当該部分の接合強度が上がる利点もある。
【００５５】
さらに本実施形態によれば、外側部の圧痕２１１ｂの外側の隅に丸みが形成されているため、応力集中をより一層緩和できる。これにより、超音波接合時および接合後に負荷がかかったときの両方において、亀裂の発生をより確実に防止できる。
【００５６】
図１３は、さらに他の実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す断面図、図１４は、図１３に示されるアンビルの平面図である。本実施形態は、アンビル１１０ｃおよびホーン１４０のホーンチップ１５０ｃの複数の突部の構成において上記した実施形態と相違している。なお、上記した実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【００５７】
本実施形態では、アンビル１１０ｃおよびホーン１４０のホーンチップ１５０ｃにおける複数の突部のうち、最も外側の突部１５７の形成間隔が、内側部の突部１５８の形成間隔よりも大きく設定されている。ただし、アンビル１１０ｃおよびホーンチップ１５０ｃのいずれか一方の外側部の突部１５７の形成間隔が、内側部の突部１５８の形成間隔よりも大きく設定されていてもよい。また、外側部の突部１５７の形成間隔の寸法は任意であり、突部１個分の間隔に限定されるものではない。なお、図１３は、外側部の突部１５７のみを通過する鉛直面で切断した断面図を示す。ここで、突部１５７および１５８は、例えば四角錐台形状を呈している。また、ホーンチップの突部は、図１２に示すアンビルの突部と同様に形成されている。
【００５８】
図１５は、図１３および図１４に示す超音波接合装置によって接合された複数の被接合物を有する接合構造体の部分拡大断面図である。なお、図１５は、外側部の圧痕２１７のみを通過する鉛直面で切断した断面図を示す。積層された複数の被接合物である電極タブ２１０は、外部から加圧および加振が施されることによって超音波接合されているとともに、電極タブ２１０の外表面には、加圧による複数の圧痕が形成されている。そして、複数の圧痕のうち、外側部の圧痕２１７の形成間隔が、内側部の圧痕の形成間隔よりも大きい。
【００５９】
このように本実施形態における超音波接合装置によれば、外側部の突部１５７の形成間隔が、内側部の突部１５８の形成間隔よりも大きく設定されている。したがって、突部により電極タブ２１０の外表面に形成される圧痕同士の間隔が、内側部よりも外側部で大きくなるため、外側部における隣接する圧痕に破断現象が連鎖的に繋がって発生する虞を防止することができる。
【００６０】
なお、図４〜図６に示した実施形態と同様に、図７〜図１５に示した他の実施形態においても、少なくともホーンの振動方向外側部の突部が、内側部の突部に対して異なる形態に形成されていればよい。ただし、外周部全体における突部が、内側部の突部に対して異なる形態に形成されている方がより良好な効果が得られるため望ましい。
【００６１】
本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００６２】
たとえば、上記実施形態において、被溶接物の例として単電池の電極タブを挙げたが、被溶接物はこれに限られるものではない。また、アンビルおよびホーンのホーンチップに設けられる突部の形状も、図面に示したものに限られず任意の形状を呈し得る。さらに、上記した複数の実施形態における突部の構成のいずれか２つ以上を組み合わせて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波接合装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態にかかる超音波接合装置の部分概略斜視図である。
【図３】被接合物となる扁平形単電池の概略構成図である。
【図４】本実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す図である。
【図５】図４に示す超音波接合装置によって接合された被接合物の部分拡大断面図である。
【図６】突部形状の変形例を示す図である。
【図７】他の実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す図である。
【図８】図７に示す超音波接合装置によって接合された複数の被接合物を有する接合構造体の部分拡大断面図である。
【図９】内側部の圧痕についての接合領域における接合強度の分布図である。
【図１０】外側部の圧痕についての接合領域における接合強度の分布図である。
【図１１】さらに他の実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す超音波接合装置によって接合された複数の被接合物を有する接合構造体の部分拡大断面図である。
【図１３】さらに他の実施形態にかかる超音波接合装置で単電池の電極タブを接合している状態を示す断面図である。
【図１４】図１３に示されるアンビルの平面図である。
【図１５】図１３および図１４に示す超音波接合装置によって接合された複数の被接合物を有する接合構造体の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００    超音波接合装置、
１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｘ    アンビル、
１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１２，１１１ｘ，１１２ｘ    突部、
１１３，１１５    傾斜面、
１４０    ホーン、
１５０，１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ    ホーンチップ、
１５１，１５１ａ，１５１ｂ，１５２    突部、
１５３，１５５    傾斜面、
１５７，１５８    突部、
１７０    超音波振動子、
１８０    加圧装置、
１９０    昇降装置、
２００    単電池、
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ    電極タブ、
２１１，２１２、２１１ａ，２１２ａ、２１１ｂ，２１２ｂ，２１７    圧痕、
２１５    接合部、
２２１，２２５    底面、
２３１ｉ，２３５ｉ    内側の内壁面、
２３１ｏ，２３５ｏ    外側の内壁面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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