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技術 アンビル、ホーン、超音波接合ツール、及び蓄電素子の製造方法

出願人 株式会社GSユアサ
発明者 星野元樹
出願日 2015年9月24日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-187079
公開日 2017年3月30日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-060962
状態 特許登録済
技術分野 電池の接続・端子 電気二重層コンデンサ等 圧接、拡散接合
主要キーワード 超音波接合後 アンビル面 不良品発生率 ベース形状 有底角筒状 金属部材同士 接合対象物 超音波接合装置
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図面 (16)

課題

超音波接合後ホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときに、該接合対象物が破損し難いアンビル、ホーン、超音波接合ツール、及び蓄電素子の製造方法を提供する。

解決手段

複数の凸部5のそれぞれが、第一端211側から第二端212側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺55と、第二端側から第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺56とによって画された断面を有し、基準線に対する第一辺の角度αと、基準線に対する第二辺の角度βとが、β<α且つβ<45°を満たす、ことを特徴とする。

概要

背景

従来から、ホーンを用いて電極タブ集電箔等の接合対象ワーク超音波接合する超音波接合装置が知られている(特許文献1参照)。前記超音波接合装置に用いられるホーンは、図14及び図15に示すように、複数の凸部101を有するフェース102を備える。具体的に、ホーン100のフェース102は、振動方向から見ると円弧状のベース形状を有している(図15参照)。このフェース102には、X状の凹パターン103が形成されている。図14に示す例では、X状の凹パターン103が、振動方向に十個並び、振動直交方向に三個並ぶ。これにより、フェース102には、振動方向と振動直交方向とに並ぶ複数の凸部101が構成される。より具体的に、フェース102は、矩形状の輪郭を有し、この輪郭の長辺方向(振動方向)と短辺方向(振動直交方向)とに並ぶ複数の凸部101を有する。

この超音波接合装置では、このホーン100がアンビルに載置された接合対象ワークをフェース102で押圧した状態で超音波振動することにより、接合対象ワークが超音波接合される。この超音波接合の際、ホーン100は、複数の凸部101を接合対象ワークに食い込ませた状態で超音波振動しているため、超音波接合後にホーン100及びアンビルの間から接合対象ワークを引き抜くときに、凸部101に引っ掛かって接合対象ワークが損傷する(例えば、集電箔の破れ、電極タブの変形等が生じる)場合があった。

概要

超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときに、該接合対象物が破損し難いアンビル、ホーン、超音波接合ツール、及び蓄電素子の製造方法を提供する。複数の凸部5のそれぞれが、第一端211側から第二端212側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺55と、第二端側から第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺56とによって画された断面を有し、基準線に対する第一辺の角度αと、基準線に対する第二辺の角度βとが、β<α且つβ<45°を満たす、ことを特徴とする。

目的

本発明は、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときに、該接合対象物が損傷し難いアンビル、ホーン、超音波接合ツール、及び蓄電素子の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって超音波振動が付与されるホーンとともに接合対象物を挟み込む面部を備え、前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、第二端側から第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、β<α且つβ<45°を満たす、アンビル

請求項2

前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一辺と前記第二辺とを直接又は間接に接続した前記頂部を有し、前記複数の凸部の頂部のそれぞれは、前記基準線又は前記基準線に平行な仮想線上に並ぶ、請求項1に記載のアンビル。

請求項3

第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であってアンビルとともに接合対象物を挟み込んで自身に付与された超音波振動を前記接合対象物に伝達する面部を備え、前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、前記第二端側から前記第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、β<α且つβ<45°を満たす、ホーン。

請求項4

超音波振動が付与されるホーンと、該ホーンとともに接合対象物を挟み込むアンビルと、を備え、前記ホーン及び前記アンビルのそれぞれは、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって接合対象物と接する面部を備え、前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方の前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、前記第二端側から前記第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、β<α且つβ<45°を満たす、超音波接合ツール

請求項5

重ねられた状態の電極体及び集電体をホーンとアンビルとによって挟み込んで該ホーンに超音波振動を付与することで前記電極体と前記集電体とを超音波接合すること、を備え、前記ホーン及び前記アンビルのそれぞれは、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって接合対象物と接する面部を備え、前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方の前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、前記第二端側から前記第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、β<α且つβ<45°を満たす、蓄電素子の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、金属同士の超音波接合に用いられるアンビルホーン、アンビル及びホーンを備える超音波接合ツール、及び、蓄電素子の製造方法に関する。

背景技術

0002

従来から、ホーンを用いて電極タブ集電箔等の接合対象ワークを超音波接合する超音波接合装置が知られている(特許文献1参照)。前記超音波接合装置に用いられるホーンは、図14及び図15に示すように、複数の凸部101を有するフェース102を備える。具体的に、ホーン100のフェース102は、振動方向から見ると円弧状のベース形状を有している(図15参照)。このフェース102には、X状の凹パターン103が形成されている。図14に示す例では、X状の凹パターン103が、振動方向に十個並び、振動直交方向に三個並ぶ。これにより、フェース102には、振動方向と振動直交方向とに並ぶ複数の凸部101が構成される。より具体的に、フェース102は、矩形状の輪郭を有し、この輪郭の長辺方向(振動方向)と短辺方向(振動直交方向)とに並ぶ複数の凸部101を有する。

0003

この超音波接合装置では、このホーン100がアンビルに載置された接合対象ワークをフェース102で押圧した状態で超音波振動することにより、接合対象ワークが超音波接合される。この超音波接合の際、ホーン100は、複数の凸部101を接合対象ワークに食い込ませた状態で超音波振動しているため、超音波接合後にホーン100及びアンビルの間から接合対象ワークを引き抜くときに、凸部101に引っ掛かって接合対象ワークが損傷する(例えば、集電箔の破れ、電極タブの変形等が生じる)場合があった。

先行技術

0004

特開2012−125801号公報

発明が解決しようとする課題

0005

そこで、本発明は、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときに、該接合対象物が損傷し難いアンビル、ホーン、超音波接合ツール、及び蓄電素子の製造方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係るアンビルは、
第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって超音波振動が付与されるホーンとともに接合対象物を挟み込む面部を備え、
前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、第二端側から第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、
前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、 β<α 且つ β<45° を満たす。

0007

かかる構成では、複数の凸部のそれぞれの断面において第一辺の基準線に対する角度αと第二辺の基準線に対する角度βとがβ<α且つβ<45°を満しているため、複数の凸部のそれぞれが接合対象物に食い込んだ状態で該接合対象物を面部の第一端側に移動させたときの該凸部と接合対象物との間の摩擦を抑えることができ、これにより、該凸部の引っかかりを抑えることができる。その結果、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときの前記引っかかりに起因する接合対象物の損傷を防ぐことができる。

0008

この場合、
前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一辺と前記第二辺とを直接又は間接に接続した前記頂部を有し、
前記複数の凸部の頂部のそれぞれは、前記基準線又は前記基準線に平行な仮想線上に並ぶことが好ましい。

0009

このように、複数の凸部の頂部のそれぞれが基準線又は仮想線上に並ぶ(即ち、各凸部の高さが揃う)ことで、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときの凸部の引っかかりを、より抑えることができる。

0010

また、本発明に係るホーンは、
第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であってアンビルとともに接合対象物を挟み込んで自身に付与された超音波振動を前記接合対象物に伝達する面部を備え、
前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、前記第二端側から前記第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、
前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、 β<α 且つ β<45°を満たす。

0011

かかる構成では、複数の凸部のそれぞれの断面において第一辺の基準線に対する角度αと第二辺の基準線に対する角度βとがβ<α且つβ<45°を満しているため、複数の凸部のそれぞれが接合対象物に食い込んだ状態で該接合対象物を面部の第一端側に移動させたときの該凸部と接合対象物との間の摩擦を抑えることができ、これにより、該凸部の引っかかりを抑えることができる。その結果、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときの前記引っかかりに起因する接合対象物の損傷を防ぐことができる。

0012

また、本発明に係る超音波接合ツールは、
超音波振動が付与されるホーンと、該ホーンとともに接合対象物を挟み込むアンビルと、を備え、
前記ホーン及び前記アンビルのそれぞれは、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって接合対象物と接する面部を備え、
前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方の前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、前記第二端側から前記第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、
前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、 β<α 且つ β<45° を満たす。

0013

かかる構成によれば、ホーン及びアンビルの少なくとも一方では、複数の凸部のそれぞれの断面において第一辺の基準線に対する角度αと第二辺の基準線に対する角度βとがβ<α且つβ<45°を満しているため、複数の凸部のそれぞれが接合対象物に食い込んだ状態で該接合対象物を面部の第一端側に移動させたときの該凸部と接合対象物との間の摩擦を抑えることができ、これにより、該凸部の引っかかりを抑えることができる。その結果、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときの前記引っかかりに起因する接合対象物の損傷を防ぐことができる。

0014

また、本発明に係る蓄電素子の製造方法は、
重ねられた状態の電極体及び集電体をホーンとアンビルとによって挟み込んで該ホーンに超音波振動を付与することで前記電極体と前記集電体とを超音波接合すること、を備え、
前記ホーン及び前記アンビルのそれぞれは、第一方向に第一端と該第一端の反対側の第二端とを有する面部であって接合対象物と接する面部を備え、
前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方の前記面部は、前記第一端と前記第二端との間において第一方向及び第一方向と直交する第二方向に並び且つそれぞれが頂部及び基部を有する複数の凸部を有し、
前記複数の凸部のそれぞれは、前記第一端側から前記第二端側に延び且つ第一方向に延びる基準線に対して傾斜する第一辺と、前記第二端側から前記第一端側に延び且つ前記基準線に対して傾斜する第二辺とによって画された断面を有し、
前記基準線に対する前記第一辺の角度αと、前記基準線に対する前記第二辺の角度βとは、 β<α 且つ β<45° を満たす。

0015

かかる構成によれば、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物(電極体及び集電体)を引き抜くときの該接合対象物の損傷を防ぐことができ、その結果、製造時の不良品発生率が抑えられる、又は品質のより高い蓄電素子が得られる。

発明の効果

0016

上より、本発明によれば、超音波接合後にホーン及びアンビルの間から接合対象物を引き抜くときに、該接合対象物が破損し難いアンビル、ホーン、超音波接合ツール、及び蓄電素子の製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

図1は、本実施形態に係る超音波接合ツールのホーンの正面図である。
図2は、前記ホーンの面部を説明するための図である。
図3は、図2のIII−III位置の断面図である。
図4は、前記超音波接合ツールのアンビルの正面図である。
図5は、前記アンビルの面部を説明するための図である。
図6は、図5のVI−VI位置の断面図である。
図7は、前記超音波接合ツールを用いて製造される蓄電素子の分解斜視図である。
図8は、前記超音波接合ツールによる超音波接合を説明するための模式図である。
図9は、前記超音波接合ツールにおいて超音波接合後の接合対象物の引き抜き方を説明するための図である。
図10は、前記蓄電素子の斜視図である。
図11は、凸部が食い込んだ位置での接合対象物に加わる力を示す図である。
図12は、他実施形態に係る凸部の断面図である。
図13は、他実施形態に係る凸部の断面図である。
図14は、従来のホーンにおけるフェースの正面図である。
図15は、前記フェースの側面図である。

実施例

0018

以下、本発明の一実施形態について、図1図11を参照しつつ説明する。尚、本実施形態の各構成部材(各構成要素)の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。

0019

本実施形態に係る超音波接合ツールは、図8及び図9に示すように、超音波振動が付与されるホーン2と、ホーン2と共に接合対象物を挟み込むアンビル3と、を備える。これらホーン2及びアンビル3は、超音波接合装置等に取り付けられ、金属部材同士の超音波接合に用いられる。本実施形態のホーン2及びアンビル3は、蓄電素子を製造する際の電極体11と集電体13とを超音波接合するのに用いられる。

0020

ホーン2は、図1に示すように、所定の方向(図1における上下方向)に延びる柱状のホーン本体部20と、ホーン本体部20の先端に設けられるホーン面部(面部)21とを、備える。

0021

ホーン本体部20は、超音波接合装置等に固定される部位である。本実施形態のホーン本体部20は、例えば、矩形状の断面を有する角柱状の部位である。先端部(図1における上端部)は、ホーン2を超音波接合装置等によって超音波振動させるときの振幅方向に長いより扁平な矩形状の断面を有する。

0022

ホーン面部21は、アンビル3と共に接合対象物を挟み込んで超音波振動を接合対象物に伝達する部位である。具体的に、ホーン面部21は、ホーン本体部20の先端において該ホーン本体部20の延びる方向と直交する面方向に広がる面状の部位である。本実施形態のホーン面部21は、図2に示すように、前記延びる方向から見て、略矩形状の輪郭を有する。詳しくは、ホーン面部21は、所定の方向に並ぶ第一端211及び該第一端211と反対側の第二端212を有する。また、ホーン面部21は、第一端211の一方側の端部と第二端212の一方側の端部とを接続する第三端213と、第一端211の他方側の端部と第二端212の他方側の端部とを接続する第四端214と、を有する。第一端211及び第二端212は、第三端213及び第四端214より長い。これら第一〜第四端211〜214によって、前記略矩形状の輪郭が形成されている。以下では、ホーン面部21において、第一端211と第二端212とが並ぶ(対向する)方向を第一方向、第三端213と第四端214とが並ぶ(対向する)方向を第二方向、第一方向及び第二方向と直交する方向(ホーン面部21と直交する方向)を第三方向と称する。

0023

ホーン面部21は、第一端211と第二端212との間において第一方向及び第二方向に並び且つそれぞれが頂部51及び基部52を有する複数の凸部5を有する。

0024

複数の凸部5のそれぞれは、図3に示すように、第一端211側から第二端212側に延び且つ第一方向に延びる基準線B1に対して傾斜する第一辺55と、第二端212側から第一端211側に延び且つ基準線B1に対して傾斜する第二辺56とによって画された断面を有する。本実施形態の複数の凸部5のそれぞれは、第一辺55と第二辺56とが接続された三角形状の断面を有する。

0025

具体的に、各凸部5は、四角錐形状を有する。詳しくは、各凸部5は、第三方向視において、第一方向の対角線が第二方向の対角線より長く且つ第一方向の対角線がその中央位置より第一端211に近い位置で第二方向の対角線と交差する四角形状の底面を有すると共に、対角線の交点と該凸部5の先端(頂点)とが第三方向に並ぶ四角錐である。尚、凸部5において、前記先端を含む部位が頂部51であり、前記菱形の底面を含む部位が基部52である。

0026

また、第一方向と第三方向とを含む面に沿った断面(図3参照)において、基準線B1に対する第一辺55の角度αと、基準線B1に対する第二辺56の角度βとは、β<α且つβ<45°を満たす。

0027

以上のように構成される凸部5は、第二方向に並ぶ。この第二方向に並ぶ凸部5の列は、第一方向において複数列設けられる。そして、第一方向に隣り合う凸部5の列同士において、第一端211側の列における凸部5のそれぞれと、第二端212側の列における凸部5のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なっている、即ち、複数の凸部5は、千鳥状に配置されている。また、各凸部5の頂部51(詳しくは、凸部5の先端)は、基準線B1に平行な仮想線B2上に並んでいる。尚、基準線B1を凸部5の頂部51が並ぶ位置に設定した場合は、複数の凸部5の頂部51のそれぞれは、基準線B1上に並ぶ。

0028

アンビル3は、図4に示すように、超音波接合装置等に固定されるブロック状のアンビル本体部30と、ホーン2及びアンビル3が超音波接合装置等に固定されたときにホーン面部21と対向するアンビル面部(面部)31と、アンビル本体部30から延びてアンビル面部31を支持する支持部32と、を備える。

0029

アンビル面部31は、超音波振動が付与されるホーン2とともに接合対象物を挟み込む部位である。本実施形態のアンビル面部31の構成は、図5及び図6に示すように、ホーン面部21の構成と同一である。具体的には、以下の通りである。尚、図5及び図6において、ホーン面部21と同じ構成は、同じ符号としている。

0030

アンビル面部31は、超音波接合装置等に取り付けられた状態で、ホーン面部21と対向する面状の部位である。本実施形態のアンビル面部31は、第一〜第四端211〜214によって構成される略矩形状の輪郭を有する。

0031

アンビル面部31は、第一端211と第二端212との間において第一方向及び第二方向に並び且つそれぞれが頂部51及び基部52を有する複数の凸部5を有する。

0032

複数の凸部5のそれぞれは、第一端211側から第二端212側に延び且つ第一方向に延びる基準線B1に対して傾斜する第一辺55と、第二端212側から第一端211側に延び且つ基準線B1に対して傾斜する第二辺56とによって画された断面を有する。本実施形態の複数の凸部5のそれぞれは、第一辺55と第二辺56とが接続された三角形状の断面を有する。

0033

具体的に、各凸部5は、四角錐形状を有する。詳しくは、各凸部5は、第三方向視において、第一方向の対角線が第二方向の対角線より長く且つ第一方向の対角線がその中央位置より第一端211に近い位置で第二方向の対角線と交差する四角形状の底面を有すると共に、対角線の交点と該凸部5の先端(頂点)とが第三方向に並ぶ四角錐である。尚、凸部5において、前記先端を含む部位が頂部51であり、前記菱形の底面を含む部位が基部52である。

0034

また、第一方向と第三方向とを含む面に沿った断面(図6参照)において、基準線B1に対する第一辺55の角度αと、基準線B1に対する第二辺56の角度βとは、β<α且つβ<45°を満たす。

0035

以上のように構成される凸部5は、第二方向に並ぶ。この第二方向に並ぶ凸部5の列は、第一方向において複数列設けられる。そして、第一方向に隣り合う凸部5の列同士において、第一端211側の列における凸部5のそれぞれと、第二端212側の列における凸部5のそれぞれとは、第二方向にずれ、且つ、第二方向視において少なくとも一部が重なっている、即ち、複数の凸部5は、千鳥状に配置されている。また、各凸部5の頂部51(詳しくは、凸部5の先端)は、基準線B1に平行な仮想線B2上に並んでいる。尚、基準線B1を凸部5の頂部51が並ぶ位置に設定した場合は、複数の凸部5の頂部51のそれぞれは、基準線B1上に並ぶ。

0036

次に、ホーン2及びアンビル3を用いた蓄電素子の製造方法について図7図10も参照しつつ説明する。

0037

正極と負極とがセパレータによって絶縁された状態で巻回されることで電極体11が形成される。

0038

次に、電極体11の端部において積層されている金属箔(正極又は負極を構成する金属箔)12と、集電体13とが、クリップ14を介して超音波接合される。具体的には、クリップ14によって積層された金属箔12を挟み込み、この挟み込んだ状態のクリップ14に集電体13の一部を重ねた状態で、図8に示すように、超音波接合装置等に取り付けられたホーン2とアンビル3との間(詳しくは、対向するホーン面部21とアンビル面部31との間)に配置される。このとき、ホーン面部21及びアンビル面部31における第二端212側から第一端211に向かう方向がアンビル本体部30から支持部32に向かう方向(図8における左向き)と一致するように、ホーン2及びアンビル3が超音波接合装置等に取り付けられる。ホーン2は、この姿勢で超音波接合装置等に取り付けられることで、ホーン面部21の第二方向と一致する方向に該超音波接合装置等によって超音波振動させられる。

0039

続いて、ホーン2とアンビル3との間隔を狭めて集電体13、クリップ14、積層された金属箔12を所定の圧力で挟み、ホーン2を超音波振動させる。この状態では、ホーン面部21及びアンビル面部31における第一端211から第二端212に向かう方向が、電極体11において集電体13と超音波接合される部位から該部位に最も近い該電極体11の端縁に向かう方向と同じである。

0040

超音波接合後、図9に示すように、ホーン2とアンビル3とを離間させ、接合対象物(接合された電極体11、集電体13、及びクリップ14)をアンビル3の面部31に沿って第一端211側に移動させるようにして、ホーン2とアンビル3との間からを引き抜く(図9の矢印参照)。

0041

超音波接合された電極体11と集電体13とは、外部端子15と共に矩形板状の蓋板16に組み付けられる。そして、集電体13が絶縁部材17によって絶縁された(覆われた)状態で扁平な有底角筒状ケース本体18に収容され、蓋板16の周縁部とケース本体18の開口周縁部とが溶接され、蓄電素子10が完成する(図10参照)。

0042

以上の超音波接合ツール1(ホーン2、アンビル3を含む)によれば、複数の凸部5のそれぞれの断面において第一辺55の基準線B1に対する角度αと第二辺56の基準線B1に対する角度βとがβ<α且つβ<45°を満している。このため、複数の凸部5のそれぞれが接合対象物(電極体11、集電体13等)に食い込んだ状態で該接合対象物を面部21、31の第一端211側に移動させたときの該凸部5と接合対象物との間の摩擦を抑えることができ、これにより、該凸部5の引っかかりを抑えることができる。その結果、超音波接合後にホーン2及びアンビル3の間から接合対象物を引き抜くときの前記引っかかりに起因する接合対象物の損傷を防ぐことができる。詳しくは、以下の通りである。

0043

図11に示すように、凸部5が食い込んだ状態で接合対象物を水平方向にF1の力で引っ張った場合に、引っ張り力F1は、凸部5の断面における斜辺(例えば、第一辺55)に対する垂直方向の力F2と平行方向の力F3とに分解することができる。この状態で、凸部5(斜辺)と接合対象物との間の摩擦力F4は、F2に対する抗力Nと、凸部5と接合対象物との摩擦係数μと、によって、F4=μNで表される。ここで、ホーン2及びアンビル3に用いられる金属と、蓄電素子10の電極体11、集電体13、クリップ14等に用いられる金属との摩擦係数μは、通常、1未満(即ち、μ<1)である。このため、凸部5の斜辺と水平面との角度θが45°未満であれば、F3>F4となって凸部5と接合対象物との間の摩擦を抑えられ(即ち、食い込んだ凸部5に対して接合対象物が外れる方向に移動しようとする力F3が、凸部5と接合対象物との間の摩擦力F4より大きくなるため)、複数の凸部5のそれぞれが接合対象物(電極体11、集電体13等)に食い込んだ状態で該接合対象物を面部21、31の第一端211側に移動させたときの該凸部5の引っかかりを抑えることができる。

0044

本実施形態の超音波接合ツール1によれば、面部21、31における複数の凸部5の頂部51のそれぞれは、仮想線B2上に並んでいる。このように、複数の凸部5の頂部51のそれぞれが仮想線B2上に並ぶ(即ち、各凸部5の高さが揃う)ことで、超音波接合後にホーン2及びアンビル3の間から接合対象物を引き抜くときの凸部5の引っかかりが、より抑えられる。

0045

また、本実施形態のホーン2及びアンビル3を用いた蓄電素子10の製造方法によれば、超音波接合後にホーン2及びアンビル3の間から接合対象物(電極体11及び集電体13等)を引き抜くときの該接合対象物の損傷を防ぐことができ、その結果、製造時の不良品発生率が抑えられる、又は品質のより高い蓄電素子10が得られる。

0046

尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。

0047

上記実施形態の超音波接合ツール1では、ホーン面部21とアンビル面部31とが同じ構成であるが、異なっていてもよい。ホーン面部21とアンビル面部31との少なくとも一方において、複数の凸部5のそれぞれが、基準線B1に対する凸部5の第一辺55の角度αと、基準線B1に対する凸部5の第二辺56の角度βとがβ<α且つβ<45°を満す構成であればよい。これにより、超音波接合後にホーンとアンビルの間から接合対象物を引き抜くときに、前記β<α且つβ<45°の条件を満たす凸部5を有する面部21又は31に接合対象物がくっついていても、第一端211側に接合対象物を移動させるように引き抜くことで、凸部5の引っかかりに起因する接合対象物の損傷を防ぐことができる。尚、超音波接合後にホーン2とアンビル3とを離間させたときに接合対象物がくっついている(即ち、面部21、31の複数の凸部5が接合対象物に食い込んだままの状態である)可能性が高いのは、アンビル面部31であるため、アンビル面部31が前記β<α且つβ<45°の条件を満たしていることが好ましい。

0048

面部(ホーン面部21、アンビル面部31)が有する凸部5の具体的な形状は、限定されない。

0049

例えば、上記実施形態の超音波接合ツール1における各凸部5の第一方向及び第三方向を含む面方向の断面は、三角形(いわゆる山形)であるが、図12及び図13に示すように、第一辺55と第二辺56とを間接に接続する直線状、曲線状の部位57を有していてもよい。この場合、前記間接に接続する部位57が頂部51を画する。

0050

また、上記実施形態の各凸部5は、四角錐形状であるが、頂点を第一方向に変位させた多角錐円錐等であってもよい。

0051

また、面部21、31において複数の凸部5のそれぞれは、全て同じ形状でもよく、異なる形状であってもよい。

0052

上記実施形態の各面部21、31では、第二方向に並ぶ凸部5の列が、第一方向に複数設けられているが、この構成に限定されない。前記凸部5の列は、第一方向に一つ設けられてもよい。

0053

また、上記実施形態の面部21、31では、複数の凸部5が隙間無く配置されているが、隙間が設けられていてもよい。

0054

1…超音波接合ツール、2…ホーン、20…ホーン本体部、21…ホーン面部(面部)、211…第一端、212…第二端、213…第三端、214…第四端、3…アンビル、30…アンビル本体部、30…アンビル本体、31…アンビル面部(面部)、32…支持部、5…凸部、51…頂部、52…基部、55…第一辺、56…第二辺、57…第一辺と第二辺とを間接に接続する部位、10…蓄電素子、11…電極体、12…金属箔、13…集電体、14…クリップ、15…外部端子、16…蓋板、17…絶縁部材、18…ケース本体、100…ホーン、101…凸部、102…フェース、103…凹パターン、B1…基準線、B2…仮想線、α…基準線に対する第一辺の角度、β…基準線に対する第二辺の角度

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