(57)【要約】【課題】電流の導電経路の偏りに起因するリード線と金属部材との接合強度の低下を防ぎ、また溶接不良が発生した場合においても不良品をただちに製造ラインから除去することのできる抵抗溶接方法、装置を提供する。【解決手段】金属部材に接触している第２の溶接電極を複数個設けて電流の導電経路を複数にして電流の偏りを防ぐ。このとき、各々の第２の溶接電極に流れた電流の量から接合の良、不良を判定する。また、溶接後に第２の溶接電極によって電子部品を固定し、検査用リード線チャックを用いて接合強度検査を行う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の溶接電極によって挟持されたリード線を金属部材に圧接し、該第１の溶接電極から該リード線および該金属部材を介して、該金属部材に当接されている第２の溶接電極へと電流を流すことによって該リード線と該金属部材とを抵抗溶接する抵抗溶接方法であって、
複数個の第２の溶接電極を用いることを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載の抵抗溶接方法において、
前記複数個の第２の溶接電極のそれぞれに流れる電流の量を測定し、その測定結果から溶接の良否を判断することを特徴とする抵抗溶接方法。
【請求項３】
溶接電源と、リード線を挟持する第１の溶接電極と、複数個の第２の溶接電極とを有し、該第１の溶接電極と該第２の溶接電極とは該溶接電源に接続されており、該第１の溶接電極から該リード線と金属部材とを介して該第２の溶接電極へと電流を流すことによって、該リード線と該金属部材とを溶接することを特徴とする抵抗溶接装置。
【請求項４】
前記複数個の第２の溶接電極のそれぞれに流れる電流の量を測定する手段を備えることを特徴とする、請求項３に記載の抵抗溶接装置。
【請求項５】
前記リード線を挟持し、前記リード線を牽引することによって前記リード線と前記金属部材との接合強度検査を行うための検査用リード線チャックを備えることを特徴とする、請求項３あるいは請求項４に記載の抵抗溶接装置。
【請求項６】
本体に設けられた金属部材にリード線を抵抗溶接する工程を含む電子部品の製造方法であって、
請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載の抵抗溶接方法を用いて、あるいは、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の抵抗溶接装置を用いて金属部材にリード線を抵抗溶接することを特徴とする電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗溶接方法、抵抗溶接装置、並びにそれらを用いた電子部品の製造方法に関するものであり、より詳しくは、電子部品のリード線の抵抗溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変抵抗器などの電子部品では、印刷配線板などへの実装のため、リード端子が設けられていることがある。リード端子は外部電極などに抵抗溶接によって接合されることが多いが、その場合に用いられる抵抗溶接装置の構成の概略を図７に示す。
【０００３】
抵抗溶接装置はリード線１０を挟持する第１の溶接電極１と、第２の溶接電極２と、溶接電源３とを備える。リード線１０は電子部品本体１１の上面に設けられた板状の金属部材１２に加圧接触しており、第１の溶接電極１からリード線１０および金属部材１２を介して第２の溶接電極２へと電流を流すことにより、リード線１０と金属部材１２との接触部分で発熱が起こり、リード線１０および金属部材１２が熱により溶融して、リード線１０と金属部材１２とが接合される。
【０００４】
このような抵抗溶接方法は特許文献１などにおいて開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２９２３４４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、第２の溶接電極２は一つしか用いられていない。電流は抵抗値の低い部分に集中して流れる性質があるため、図８に模式的に示すように、電流の導電経路が第２の溶接電極２に近い部分に偏る。このため、リード線の端部１０ａのごく一部（図８において楕円１３で囲んだ部分）しか溶融せず、十分な接合強度が得られないという問題があった。
【０００７】
また、電流が一部に集中する結果、電流が集中した部分では発熱が大きくなりすぎ、板状の金属部材１２に穴があいてしまったり、リード線の端部１０ａが金属部材１２を貫通したりすることもあった。金属部材１２に穴があいた場合や、リード線１０が金属部材１２を貫通した場合にもやはり十分な接合強度を得ることができない。
【０００８】
さらに、溶接直後に溶接強度を測定する手段もなかったため、不良品が後工程のラインへと流れてしまうことがあり、またこれを防ぐためには検査工程を別に設ける必要があり、製造コストの上昇を惹起していた。
【０００９】
そこで、本発明は電流の偏りを防ぎ十分な接合強度を得ることのできる抵抗溶接方法および抵抗溶接装置を提供することを目的とし、また、溶接直後に接合強度検査を行うことによって、仮に接合強度の不良が発生したとしても直ちにこれを生産ラインから除去できるような抵抗溶接装置を提供することを目的とし、さらに、これらの抵抗溶接方法や抵抗溶接装置を用いた電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明に係る抵抗溶接方法は、第１の溶接電極によって挟持されたリード線を金属部材に圧接し、該第１の溶接電極から該リード線および該金属部材を介して、該金属部材に当接されている第２の溶接電極へと電流を流すことによって該リード線と該金属部材とを抵抗溶接する抵抗溶接方法であって、複数個の第２の溶接電極を用いることを特徴とする。
【００１１】
第２の溶接電極を複数個用いることにより、電流の導電経路が複数になって電流の集中が緩和され、リード線と金属部材との接合面積が大きくなって接合強度が向上する。また、電流の集中に起因して金属部材に穴があいたり、リード線が金属部材を貫通したりすることを防ぐことができる。
【００１２】
また本発明の抵抗溶接方法においては、前記複数個の第２の溶接電極のそれぞれに流れる電流の量を測定し、その測定結果から溶接の良否を判断することが好ましい。
【００１３】
複数個の第２の溶接電極に均等に電流が流れたときに接合強度はもっとも強くなり、反対に均等に電流が流れなかった場合には十分な効果を得られないことがある。よって、複数個の第２の溶接電極の各々に流れた電流の量を測定してこれを比較することによって十分な接合強度を得られているかどうかを判断することができる。
【００１４】
また、本発明に係る抵抗溶接装置は、溶接電源と、リード線を挟持する第１の溶接電極と、複数個の第２の溶接電極とを有し、該第１の溶接電極と該第２の溶接電極とは該溶接電源に接続されており、該第１の溶接電極から該リード線と金属部材とを介して該第２の溶接電極へと電流を流すことによって、該リード線と該金属部材とを溶接することを特徴とする。
【００１５】
第２の溶接電極を複数個有することによって、電流の集中を緩和することができ、十分な接合強度を得ることができる。
【００１６】
さらに、本発明の抵抗溶接装置は、前記複数個の第２の溶接電極のそれぞれに流れる電流の量を測定する手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
複数個の第２の溶接電極の各々に流れた電流の量を測定してこれを比較することによって十分な接合強度を得られているかどうかを判断することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の抵抗溶接装置は、前記リード線を挟持し、前記リード線を牽引することによって前記リード線と前記金属部材との接合強度検査を行うための検査用リード線チャックを備えることを特徴とする。
【００１９】
検査用リード線チャックを備えることにより、抵抗溶接を行った後ただちに接合強度を検査することができ、十分な接合強度が得られていない不良品が後の工程に流れることを防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明の電子部品の製造方法は、本体に設けられた金属部材にリード線を抵抗溶接する工程を含む電子部品の製造方法であって、上述の抵抗溶接方法を用いて、あるいは、上述の抵抗溶接装置を用いて金属部材にリード線を抵抗溶接することを特徴とする。
【００２１】
これにより、金属部材とリード線との接合強度不良を減らすことができ、歩留まりが向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本実施例に係る電子部品の一例である可変抵抗器の構成について図１および図２を参照しつつ説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）はこの可変抵抗器を示す斜視図であり、図１（ａ）と図１（ｂ）は互いに上下方向に１８０°回転させた状態を示している。また図２は図１におけるＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【００２３】
図２に示すように可変抵抗器は、概略、ケース１４、摺接子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、ロータ、金属カバー２４、リード端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ（ただしリード端子２６ａ，２６ｃは図２には図示せず図１に示す）によって構成されている。
【００２４】
耐熱性の樹脂などによって製作されているケース１４は凹部を有し、凹部の底面に摺接子１５ａ，１５ｂ，１５ｃが取り付けられている。摺接子１５ａ，１５ｂ，１５ｃは上方へ折り曲げられ、その線端はアーム１６ａ，１６ｂ，１６ｃとなっている。また、摺接子１５ａ，１５ｂ，１５ｃはそれぞれ外部電極１７ｂ，１７ａ，１７ｃにつながっている。さらに、ケース１４の凹部にはロータが収納されている。
【００２５】
ロータは略円筒形状で、ロータ本体１８と基板１９とから構成されている。ロータ本体１８はセラミックスや樹脂などで製作されており、上面にはドライバ用十字溝２０が設けられている。基板１９は一方の主面がロータ本体１８に接合されており、ロータ本体１８と接合されている面とは反対側の主面には、馬蹄形状の抵抗体２１、内周電極２２、外周電極２３が設けられており、抵抗体２１の一方の端部は内周電極２２に、他方の端部は外周電極２３に接続されている。抵抗体２１、内周電極２２、外周電極２３はそれぞれアーム１６ａ，１６ｂ，１６ｃと接触している。
【００２６】
金属カバー２４はロータをケース１４に対して回転可能に保持しており、ケース１４とは爪部２４ａによって固定されている。また、ロータ本体１８とケース１４との間にはシリコンゴムなどで形成されている密封用のＯリング２５が嵌めこまれている。
【００２７】
図１に示すように、リード端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃは断面略円形で、外部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃに抵抗溶接によって接合されているものである。この可変抵抗器を印刷配線板などに実装する際には、自動挿入機によってリード端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃを印刷配線板などに挿入した後にリード端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃをカットクリンチして可変抵抗器を仮固定し、しかる後に半田付けを行うことによって可変抵抗器を印刷配線板などに固定する。
【００２８】
この可変抵抗器は、ドライバ用十字溝２０にドライバを挿入してロータを回転させることにより、アーム１６ａ，１６ｂ，１６ｃと抵抗体２１、内周電極２２、外周電極２３とが摺動して接触位置が変化し、これによってリード端子２６ａとリード端子２６ｂ間およびリード端子２６ｂとリード端子２６ｃ間の抵抗値を変化させるものである。
【００２９】
このような可変抵抗器の製造においては、ケース１４に摺接子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、ロータなどを組み付けた後に外部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃにリード線を抵抗溶接してこれをリード端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃとする。あるいは、ケース１４に摺接子１５ａ，１５ｂ，１５ｃや外部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃを組みつけてからリード線を抵抗溶接してリード端子とし、そののちにロータや金属カバー２４を組み付けるという順で製造してもよい。
【００３０】
以下において、図３ないし図６を参照しつつ、外部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃにリード線を抵抗溶接する方法について詳述する。
【００３１】
図３は本発明の抵抗溶接装置を示す概念図である。本発明の抵抗溶接装置は、第１の溶接電極１、第２の溶接電極２ａ，２ｂ、溶接電源３、検査用リード線チャック４、電流センサ５ａ，５ｂ、判定機６を備える。
【００３２】
第１の溶接電極１はリード線１０を挟持しており、上下方向に可動する。また、第１の溶接電極１は溶接電源３の陽極に接続されている。
【００３３】
第２の溶接電極２ａ，２ｂは２つあり、図の矢印方向に可動する。また、バネ７ａ，７ｂは第２の溶接電極２ａ，２ｂを押し上げる方向に作用している。すなわち、第２の溶接電極２ａ，２ｂの、後述する金属部材への接触面は支点８ａ，８ｂを挟んでバネ７ａ，７ｂの力点と反対側に位置するためにバネ７ａ，７ｂによって下方向への圧力を付与されていることになる。このバネ７ａ，７ｂの強さを調整することにより、第２の溶接電極２ａ，２ｂの金属部材への接触圧をそれぞれ独立して調整することが可能である。また、第２の溶接電極２ａ，２ｂは、溶接電源３の陰極に接続されている。
【００３４】
なおここでは溶接電源３は直流電源であることとして記載しているが、これに限られるものではなく、交流電源であってもよい。
【００３５】
検査用リード線チャック４はリード線１０を挟持しており、支持部材９との間に備えられているバネ７ｃによって上方向への引っ張り力がかかっている。図では検査用リード線チャック４は第１の溶接電極１よりも上方に設けられているが、第１の溶接電極１より下方に設けられていても構わない。
【００３６】
電流センサ５ａ，５ｂは、二つの第２の溶接電極２ａ，２ｂの各々に流れる電流の量を測定する。判定機６は、電流センサ５ａ，５ｂによって測定された二つの第２の溶接電極２ａ，２ｂの各々に流れた電流の量を比較する機能を有する。
【００３７】
図４は、可変抵抗器の外部電極にリード線を溶接する工程を示す工程図である。図４において、電子部品本体１１とはケース１４にロータ、金属カバー２４、摺接子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ等を組み付けたものを指し、金属部材１２とは、外部電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃのいずれかを指すものとする。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、リード線１０の直下に板状の金属部材１２をリード線端部１０ａの方向に向けて電子部品本体１１を載置する。このとき、第２の溶接電極２ａ，２ｂは図のように、図示しないカムなどの作用によって上方に持ちあがった状態になっている。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように第２の溶接電極２ａ，２ｂを金属部材１２に接触させる。第２の溶接電極２ａ，２ｂと金属部材１２との接触圧は、バネ７ａ，７ｂが第２の溶接電極２ａ，２ｂを押し上げる強さを変えることによって調整可能である。また、第２の溶接電極２ａと第２の溶接電極２ｂとはそれぞれ別のバネ７ａ，７ｂによって押し上げられているため、それぞれ独立して接触圧を調整できる。
【００４０】
また同時に、リード線の端部１０ａを金属部材１２に押接する。このとき、第１の溶接電極１とリード線１０の挟接部分での抵抗値、第１の溶接電極１からリード線の端部１０ａまでの間で発生する抵抗値、リード線の端部１０ａと金属部材１２の接触部から第２の溶接電極２ａ，２ｂそれぞれまでの間で発生する抵抗値、金属部材１２と第２の溶接電極２ａ，２ｂとの接触面での抵抗値のそれぞれよりも、リード線の端部１０ａと金属部材１２との接触部分での抵抗値のほうが大きくなるように、第１の溶接電極１によるリード線１０の挟接圧、リード線の端部１０ａと金属部材１２との接触圧、金属部材１２と第２の溶接電極２ａ，２ｂとの接触圧をそれぞれ調整する。なぜならば、抵抗溶接においては、電流の導電経路の中でもっとも抵抗値の高い部分に発熱が集中するからである。
【００４１】
この状態で、溶接電源３によって第１の溶接電極１からリード線１０、金属部材１２を介して第２の溶接電極２ａ，２ｂへと電流を流すと、リード線の端部１０ａと金属部材１２との接触部分で発熱し、リード線の端部１０ａと金属部材１２とが溶接される。
【００４２】
このときの電流の導電経路を模式的に表している断面図を図５に示す。本実施例では第２の溶接電極２ａ，２ｂを二つ用いているため、従来の技術のように電流が１ヶ所に集中することがない。そのため、リード線の端部１０ａと金属部材１２が接触している面において比較的均等に発熱が起こり、広い範囲（図５において楕円１３で示す範囲）で金属が溶融して溶接されるため溶接強度が強くなる。また、特定の部分で過剰に発熱することも防げるため、金属部材１２に穴があいたり、リード線１０が金属部材１２を貫通したりする虞も少ない。
【００４３】
またこのとき、図３に示した電流センサ５ａ，５ｂ（図４、図５においては図示を省略している）によって、第２の溶接電極２ａ，２ｂの各々に流れた電流の量を測定し、判定機６によってその電流量を比較する。そして、例えば二つの溶接電極２ａ，２ｂに流れた電流量の差を求め、差が一定の範囲以上になったときには溶接不良と判定し、この電子部品本体１１を製造ラインから除去する。
【００４４】
なぜならば、第２の溶接電極２ａ，２ｂのうち一方に偏って大きな電流が流れた場合には、電流の導電経路を複数化し電流の集中を防ぐという本発明の効果を十分に得ることができないからである。
【００４５】
次に、前記の工程で「不良」と判定されなかったもののみ、以下に説明する接合強度検査を行う。図４（ｃ）に示すように、第１の溶接電極１の挟持を開放すると、あらかじめバネ７ｃによって上方への引っ張り力を与えられていた検査用リード線チャック４によってリード線１０が図の上方へと引っ張られる。このとき、電子部品本体１１と金属部材１２は二つの第２の溶接電極２ａ，２ｂによって固定されているから、金属部材１１とリード線の端部１０ａの接合部分に、これを引き剥がす方向に力が加わる。これにより、リード線１０と金属部材１２とが十分な強度で接合されていることが確認される。このとき、接合不良が発見された場合、すなわちバネ７ｃによって与えられる力によってリード線１０と金属部材１２とが分離してしまった場合には、当該部品はただちに製造ラインから除去される。
【００４６】
なお、図７に示した従来の抵抗溶接装置では、第２の溶接電極２が一つしか用いられていないから、電子部品本体１１が固定されておらず、リード線１０を上方に引っ張っても電子部品本体１１が上方へ持ちあがってしまい、このような接合強度検査を行うことはできなかった。
【００４７】
検査用リード線チャック４による接合強度検査を終えた後には、後の工程へと部品が送られ、必要な加工が施されて可変抵抗器が完成する。
【００４８】
本発明の変形例として、第２の溶接電極は二つに限らず、三つ以上であってもよい。その場合、電流をできるだけ均等に分布させるという観点から、第２の溶接電極はリード線を取り囲むように配置されていることが好ましい。図６（ａ）〜（ｄ）には、金属部材１２に対するリード線の接触位置１０ｂと第２の溶接電極の接触位置２ｃの位置関係の構成例を示す。いずれも、リード線の接触位置１０ｂを取り囲むように第２の溶接電極の接触位置２ｃが配置されている。
【００４９】
上記実施の形態において示した第１の溶接電極１、第２の溶接電極２ａ，２ｂ、検査用リード線チャック４の形状等は必ずしも前述したものに限らず、前述したものと同様の機能を有するものであればよい。
【００５０】
また、本発明の電子部品の製造方法は可変抵抗器の製造方法に限られるものではないことは言うまでもなく、リード端子を有する電子部品に広く適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、第２の溶接電極を複数個用いることによって、接合強度の向上を図ることができる。
【００５２】
また、本発明では第２の溶接電極のそれぞれに流れた電流量による溶接強度判定と、検査用リード線チャックによる溶接強度判定との２重の溶接強度判定を行い、不良と判定された品をただちに除去するため、万が一溶接不良が発生したとしても、不良品が後の製造工程に流れて不良品に対して後工程の加工を施すという無駄を防ぐことができ、製造コストの低減につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品の一例である、可変抵抗器を示す斜視図である。
【図２】図１に示した可変抵抗器の断面図である。
【図３】本発明に係る抵抗溶接装置の概略を示す図である。
【図４】本発明に係る抵抗溶接方法の各工程を示す工程図である。
【図５】本発明における電流の導電経路を模式的に示す図である。
【図６】本発明における第２の溶接電極の配置の変形例を示す平面図である。
【図７】従来の抵抗溶接装置の概略を示す図である。
【図８】従来の抵抗溶接方法において、電流の導電経路を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１      第１の溶接電極
２，２ａ，２ｂ    第２の溶接電極
２ｃ    第２の溶接電極の接触位置
３      溶接電源
４      検査用リード線チャック
５ａ，５ｂ    電流センサ
６      判定機
７ａ，７ｂ，７ｃ    バネ
８ａ，８ｂ    支点
９      支持部材
１０    リード線
１０ａ  リード線の端部
１０ｂ  リード線の接触位置
１１    電子部品本体
１２    金属部材
１４    ケース
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ    摺接子
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ    アーム
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ    外部電極
１８    ロータ本体
１９    基板
２０    ドライバ用十字溝
２１    抵抗体
２２    内周電極
２３    外周電極
２４    金属カバー
２４    爪部
２５    Ｏリング
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ    リード端子
【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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