(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線を相互に交差するとともに、その交差部分をホーン側チップとアンビル側チップとの間に加圧状態でセットし、その交差部分に超音波振動を入力して電線を接合する電線の超音波接合方法において、
前記電線の交差部分を、前記ホーン側チップと前記アンビル側チップとのセット面の面方向に振動する前記超音波振動の振動方向に対して４５°の角度、若しくはこの角度の近傍に前記電線が傾斜するように、ホーン側チップとアンビル側チップとの間にセットすることを特徴とする電線の超音波接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電線の超音波接合方法において、前記ホーン側チップとアンビル側チップのセット面うち、少なくともホーン側チップのセット面に、振動方向に対して平行および直角となる溝を格子状に形成した凹凸部を設けたことを特徴とする電線の超音波接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続しようとする電線を交差して、その交差部分を超音波振動で接合する電線の超音波接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被覆電線の超音波接合は、接合しようとする被覆電線に超音波振動と同時に加圧力を加えて接合するもの（特開平７−２１２０３６参照）で、例えば、この超音波接合方法を用いて電線同士を接続することができる（特開平９−２９４４５号公報参照）。
【０００３】
図４は従来の超音波接合装置１の一例を示し、発振器１ａから水平方向に突出するホーン１ｂの先端部に、ホーン側チップ１ｃが固定されるとともに、このホーン側チップ１ｃに対向してアンビル側チップ１ｄが設けられ、このアンビル側チップ１を基台１ｅに固定することにより構成される。そして、電線２，３の中間部同士を接続する場合には、それら電線２，３を交差して、その交差部分Ｃをホーン側チップ１ｃとアンビル側チップ１ｄとの間に挟み込み、この状態でホーン側チップ１ｃを超音波振動することにより、その交差部分Ｃを接合できるようになっている。このとき、ホーン側チップ１ｃに入力される超音波振動の振動方向Ｘは、ホーン１ｂの突出方向となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の電線の超音波接合方法では、図５に示すように、一方の電線２を振動方向Ｘに対して直角方向に配置し、他方の電線３をその振動方向Ｘに配置するのが一般的であった。このため、電線２，３の導体２ａ，３ａが撚り線である場合、図６に示すように、それぞれの絶縁体２ｂ，３ｂを超音波で溶融除去した後、導体２ａ，３ａ同士を接合する場合に、振動方向Ｘと直交する導体２ａは、これの回転（ころがり）方向と超音波の振動入力方向とが一致することになる。このため、超音波振動の振動エネルギーが導体２ａの回転として逃げてしまい、導体表面に効率良く伝えることができず、接合効果が低下してしまう。また、この導体２ａの回転を、ホーン側チップ１ｃの加圧力を大きくして抑え込もうとすると、過大な加圧力により細い導線２ａが切損してしまうことになる。
【０００５】
そこで、本発明はかかる従来の課題を解決すべく成されたもので、電線の交差部分を超音波振動で接合する際に、過大な加圧力をかけることなく超音波振動の振動エネルギーを導体の表面に伝えることができ、導体同士の接合効率を高めることができる電線の超音波接合方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電線を相互に交差するとともに、その交差部分をホーン側チップとアンビル側チップとの間に加圧状態でセットし、その交差部分に超音波振動を入力して電線を接合する電線の超音波接合方法において、前記電線の交差部分を、前記ホーン側チップと前記アンビル側チップとのセット面の面方向に振動する前記超音波振動の振動方向に対して４５°の角度、若しくはこの角度の近傍に前記電線が傾斜するように、ホーン側チップとアンビル側チップとの間にセットすることを特徴とする。
【０００７】
この場合、超音波振動は４５゜若しくはその近傍の角度をもって電線の交差部分を振動させるため、電線の導体が振動により回転するのを防止若しくは抑制して、導体表面に効率良く伝えることができ、ひいては、それら導体同士の接合効率を高めることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電線の超音波接合方法において、前記ホーン側チップとアンビル側チップのセット面うち、少なくともホーン側チップのセット面に、振動方向に対して平行および直角となる溝を格子状に形成した凹凸部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この場合、電線が傾斜する場合にも、ホーン側チップとアンビル側チップとの間に電線の交差部分を滑り無く挟み込むことができるため、超音波振動を電線の交差部分に効率良く伝達することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は本発明にかかる電線の超音波接合方法の一実施形態を示し、図１は電線のセット状態を示す要部断面図、図２は電線のセット状態を示す平面図、図３はチップの先端部構造を（ａ）の端面図と（ｂ）の正面図と（ｃ）の側面図で示す説明図である。
【００１１】
即ち、本実施形態の電線の超音波接合方法は、電線として被覆電線を用いた場合を示し、図１に示すように、上下対向配置されたホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２との間に、接続しようとする被覆電線２０，２１を交差して、その交差部分Ｃをセットするようになっている。前記ホーン側チップ１１は昇降自在になる一方、前記アンビル側チップ１２は固定され、ホーン側チップ１１の下降により、両チップ１１，１２間に配置した前記被覆電線２０，２１の交差部分Ｃが適宜の加圧力をもって挟み込まれる。
【００１２】
そして、前記ホーン側チップ１１に図外の発振器から超音波振動を伝播することにより、被覆電線２０，２１の交差部分Ｃに摩擦熱が発生して、まず、前記被覆電線２０，２１の絶縁体２０ａ，２１ａが溶融除去された後、双方の撚り線構造の導体２０ｂ，２１ｂ同士が接合される。
【００１３】
ここで、本実施形態では、前記被覆電線２０，２１をホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２との間にセットするにあたって、これら被覆電線２０，２１を前記ホーン側チップ１１に入力される超音波振動の振動方向Ｘに対して４５゜の角度に傾斜させるようになっている。勿論、この場合の傾斜方向は水平面に沿った方向となる。
【００１４】
また、本実施形態では前記ホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２の先端部構造は、図３に示すように前記被覆電線２０，２１の交差部分Ｃに当接するセット面（先端面）１１ａ，１２ａに、振動方向Ｘに対して平行および直角となる溝１３ａを格子状に形成した凹凸部１３を設けてある。
【００１５】
以上の構成により本実施形態の電線の超音波接合方法にあっては、ホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２との間に、被覆電線２０，２１の交差部分Ｃをセットするにあたって、これら被覆電線２０，２１を超音波振動の振動方向Ｘに対して４５゜の角度を持たせたので、撚り線構造となった導体２０ｂ，２１ｂの回転方向を前記振動方向Ｘと異ならせることができる。このため、入力される超音波振動エネルギーによって導体２０ｂ，２１ｂの表面に効率良く伝えることができ、ひいては、ホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２との間に過大な加圧力をかけることなく、それら導体２０ｂ，２１ｂ同士の接合効率を高めることができる。
【００１６】
また、本実施形態ではホーン側チップ１１とアンビル側チップ１２のセット面１１ａ，１２ａに、溝１３ａが振動方向Ｘに対して平行および直角となる格子状の凹凸部１３を形成してあるので、被覆電線２０，２１が傾斜する場合にも、これら両チップ１１，１２でその交差部分Ｃを滑り無く挟み込むことができ、超音波振動エネルギーを導体２０ｂ，２１ｂの表面に効率良く伝達することができる。従って、被覆電線２０，２１を振動方向Ｘに対して４５゜の角度に傾斜したことと、チップ１１，１２先端部に凹凸部１３を形成したこととが相俟って、導体２０ｂ，２１ｂの接合効率を更に高めることができる。また、この場合、前記凹凸部１３は少なくともホーン側チップ１１に形成することによっても、交差部分Ｃに超音波振動を効果的に伝達することができる。
【００１７】
この接合では、導体２０ｂ、２１ｂの接合面の酸化皮膜が超音波エネルギで破壊されて金属の表面が清掃され、その結果活性化した金属原子が互いに接合することで導体２０ｂ、２１ｂ同士が電気的に結合する。この場合、導体２０ｂ、２１ｂの溶融温度より低い温度で接合するいわゆるコールド接合がなされる。
【００１８】
更に、超音波接合装置が図４に示すように、発振器１ａからホーン１ｂが水平に突出されて構成されている場合に、長尺となる被覆電線２０，２１が発振器１ａに干渉するのを避けることができるため、接合作業性が向上することになる。
【００１９】
ところで、本実施形態では被覆電線２０，２１を振動方向Ｘに対して４５゜の角度に傾斜させる場合を示したが、勿論、その傾斜方向は４５゜に限ることなく、その角度（４５゜）の近傍であっても目的を達成できることはいうまでもない。また、前記ホーン側チップ１１と前記アンビル側チップ１２は、図３に示すように断面矩形状とした場合を開示したが、その形状は交差部分Ｃを効率良く挟み込む形状であればよく、例えば、円形とすることもできる。更に、接合する電線として導体２０ｂ，２１ｂが撚り線構造となる被覆電線２０，２１を示したが、絶縁体２０ａ，２１ａで被覆されない裸電線や導体２０ｂ，２１ｂが撚り線でない場合にあっても本発明を適用できることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明にかかる電線の超音波接合方法によれば、電線の交差部分をホーン側チップとアンビル側チップとの間にセットする際に、その電線を、超音波振動の振動方向に対して４５゜の角度、若しくはこの角度の近傍に傾斜してセットするようにしたので、電線の導体が振動により回転するのを防止若しくは抑制して、導体の表面に振動エネルギを効率良く伝えることができ、ひいては、それら導体同士の接合効率を高めることができる。従って、前記導体が回転しやすい撚り線構造の場合にあっても、ホーン側チップとアンビル側チップとの間に過大な加圧力をかけることなく、かつ、少ない振動エネルギーで確実に接合できるようになり、接合作業性の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項２に記載の本発明にかかる電線の超音波接合方法によれば、請求項１の効果に加えて、ホーン側チップとアンビル側チップのうち、少なくともホーン側チップのセット面に、振動方向に対して平行および直角となる溝を格子状に形成した凹凸部を形成したので、超音波振動を電線の交差部分に効率良く伝達することができ、ひいては、電線を振動方向に対して４５゜の角度に傾斜したことと相俟って、導体の接合効率を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電線の超音波接合方法の一実施形態を示す電線のセット状態の要部断面図である。
【図２】本発明にかかる電線の超音波接合方法の一実施形態を示す電線のセット状態の平面図である。
【図３】本発明にかかる電線の超音波接合方法の一実施形態を示すチップの先端部構造の説明図である。
【図４】従来の超音波接合装置の一例を示す側面図である。
【図５】従来の超音波接合する電線のセット状態の平面図である。
【図６】従来の電線の超音波接合状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１１  ホーン側チップ
１２  アンビル側チップ
１３ａ  溝
１３  凹凸部
２０，２１  被覆電線
２０ａ，２１ａ  絶縁体
２０ｂ，２１ｂ  導体
Ｃ  交差部分
Ｘ  振動方向
【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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