激光焊接方法
阅读：792发布：2020-05-13
专利汇可以提供激光焊接方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 激光 焊接 方法，向 薄膜 射入激光时，因激光的热量而产生的 碳 化物不会向各 金属薄板 之间喷出。在本发明中，由于在由金属薄板制成的各第二导电部(43)上设置从焊接 位置 延伸至第二导电部(43)的端部的长孔(43b)，向 基板 (41)(薄膜)的焊接位置射入激光，将各第二导电部(43)分别与各 端子 (20)焊接，所以即使射入激光部分的 树脂 由于激光的 热能 而碳化，碳化物从焊接部分喷出，也可以使碳化物通过第二导电部(43)的长孔(43b)从第二导电部(43)的下端向外部排出。据此，碳化物不会向邻近的第二导电部(43)之间喷出，可以有效防止碳化物导致的各第二导电部(43)之间的绝缘 电阻 的下降。，下面是激光焊接方法专利的具体信息内容。
1.一种激光焊接方法，通过由激光吸收率较高的有机物制成的薄膜状的薄膜(41)，向在宽度方向上互相隔开间隔排列的多个带状的金属薄板(43)的厚度方向一个面射入激光，通过这样对配置在金属薄板(43)的厚度方向另一个面侧的焊接对象物(20)与金属薄板(43)进行焊接，其特征在于，
在所述各金属薄板(43)上设置从焊接位置延伸至金属薄板(43)的端部的长孔(43b)或者槽(43c)，
向薄膜(41)的焊接位置射入激光以对金属薄板(43)与焊接对象物(20)进行焊接。
2.一种激光焊接方法，通过由激光吸收率较高的有机物制成的薄膜状的薄膜(41)，向在宽度方向上互相隔开间隔排列的多个带状的金属薄板(43)的厚度方向一个面射入激光，通过这样对配置在金属薄板(43)的厚度方向另一个面侧的焊接对象物(20)与金属薄板(43)进行焊接，其特征在于，
在所述薄膜(41)的各焊接位置之间设置贯穿薄膜(41)的厚度方向的孔(43d)，向薄膜(41)的焊接位置射入激光以对金属薄板(43)与焊接对象物(20)进行焊接。
3.如权利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于，使用厚度0.1mm以下的薄膜状部件作为所述薄膜(41)。
4.如权利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述薄膜(41)利用激光而碳化、黑化，从而提高薄膜(41)的激光吸收率。
5.如权利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述金属薄板(43)形成为厚度40μm以下、宽度500μm以下的带状。
6.如权利要求1或2所述的激光焊接方法，其特征在于，在所述金属薄板(43)的厚度方向一个面上一体地形成所述薄膜(41)，向薄膜(41)的焊接位置射入激光以对金属薄板(43)与焊接对象物(20)进行焊接。
7.如权利要求6所述的激光焊接方法，其特征在于，所述各焊接位置中的一部分焊接位置相对于其他焊接位置在金属薄板(43)的长边方向上偏离地进行焊接。
激光焊接方法
技术领域
背景技术
[0002] 一般而言，作为用于电子设备等的连接器，已知一种连接器，包括：可将连接对象物插入规定位置的连接器本体、以及在连接器本体内在宽度方向上互相隔开间隔而配置的多个端子，使各端子与插入连接器本体内的连接对象物接触，从而实现电连接。
[0003] 另外，近年来由于信息传输量的增大，各种电气设备的高速化、集成化得到发展，所以集成电路(IC)等电子器件的绝缘壁变薄，存在静电(ESD)等的过渡电压会毁坏电子器件的问题。另外，由于信号的数字化，连接器等布线设备多极化，为了保护电子器件不受过渡电压的影响，需要安装许多保护装置，但现状是由于设备的小型化，在电路基板上安装保护装置的空间在减小。
[0004] 因此，在连接器上安装过渡电压保护元件，从而省去电路基板上的保护装置的安装空间是一种有效的方式。已知一种作为这样的过渡电压保护元件，包括：与接地用端子连接的第一导电部、与多个信号线用端子连接的多个第二导电部、以及存在于第一导电部和各第二导电部之间的可变电阻体，若与各信号线用端子连接的电路产生过渡电压，则信号线用端子与接地用端子会通过可变电阻体导通，通过接地用端子将过渡电压向外部放电(例如参照日本专利公开公报2006-140344号)。
[0005] 然而，由于连接器的小型化及多极化，多数情况下许多信号线用端子是高密度地排列的，相应地，过渡电压保护元件的各第二导电部也需要由宽度较窄的带状的金属薄板形成。在例如使用YAG激光来焊接这样的细带状的金属薄板时，若为了实现可靠焊接而增大激光的输出功率，则会存在宽度较窄的金属薄板在被焊接之前因激光而断裂或欠缺的问题。
[0006] 因此，已知一种激光焊接方法，该方法通过向金属薄板的厚度方向一个面通过由激光吸收率较高的树脂制成的薄膜射入激光，利用薄膜提高激光吸收率，可以在不增大激光的输出功率的情况下进行焊接(例如参照日本专利公开公报特开2001-87877号)。
发明内容
[0008] 本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种向薄膜射入激光时，因激光的热量而产生的碳化物不会向各金属薄板之间喷出的激光焊接方法。
[0009] 本发明为达到上述目的，提供一种激光焊接方法，通过由激光吸收率较高的有机物制成的薄膜状的薄膜，向在宽度方向上互相隔开间隔排列的多个带状的金属薄板的厚度方向一个面射入激光，将配置在金属薄板的厚度方向另一个面侧的焊接对象物与金属薄板焊接，其中，在上述各金属薄板上设置从焊接位置延伸至金属薄板的端部的长孔或者槽，向薄膜的焊接位置射入激光，将焊接金属薄板与焊接对象物焊接。
[0010] 据此，即使射入激光部分的薄膜因激光的热能而碳化、使碳化物从焊接部分喷出，由于碳化物通过金属薄板的长孔或者槽从金属薄板的端部向外部排出，所以碳化物不会向邻近的金属薄板之间喷出。
[0011] 另外，本发明为达到上述目的，提供一种激光焊接方法，通过由激光吸收率较高的有机物制成的薄膜状的薄膜，向在宽度方向上互相隔开间隔排列的多个带状的金属薄板的厚度方向一个面射入激光，将配置在金属薄板的厚度方向另一个面侧的焊接对象物与金属薄板焊接，其中，在上述薄膜的各焊接位置之间设置贯穿薄膜的厚度方向的孔，向薄膜的焊接位置射入激光，将金属薄板与焊接对象物焊接。
[0012] 据此，即使射入激光部分的薄膜因激光的热能而碳化，使碳化物从焊接部分喷出，由于碳化物通过薄膜的孔向外部排出，所以碳化物不会向邻近的金属薄板之间喷出。
[0014] 图1是表示通过本发明的焊接方法安装在连接器上的过渡电压保护元件的第一实施方式的主视图。
[0015] 图2是过渡电压保护元件的侧剖视图。
[0016] 图3是过渡电压保护元件的分解立体图。
[0017] 图4是包括过渡电压保护元件的连接器的侧剖视图。
[0018] 图5是包括过渡电压保护元件的连接器的后视图。
[0019] 图6是表示过渡电压保护元件的安装工序的连接器的正面侧立体图。
[0020] 图7是表示过渡电压保护元件的安装工序的连接器的背面侧立体图。
[0021] 图8是表示本发明的焊接工序的连接器主要部分的侧剖视图。
[0022] 图9是表示本发明的焊接工序的连接器主要部分的侧剖视图。
[0023] 图10是表示本发明的焊接工序的连接器主要部分的侧剖视图。
[0024] 图11是表示本发明第二实施方式的焊接工序的连接器主要部分的侧剖视图。
[0025] 图12是表示本发明的焊接工序的连接器主要部分的侧剖视图。
[0026] 图13是表示本发明的焊接工序的连接器主要部分的侧剖视图。
[0027] 图14是表示通过本发明的焊接方法安装在连接器上的过渡电压保护元件的第三实施方式的后视图。
[0028] 图15是过渡电压保护元件的侧剖视图。
[0029] 图16是过渡电压保护元件的主要部分的后视图。
具体实施方式
[0030] 图1至图10表示本发明的第一实施方式。这些图所示的连接器包括：可插入作为连接对象物的对侧连接器(未图示)的连接器本体10；在连接器本体10内在宽度方向上互相以等间隔配置的多个端子20；保持各端子20的保持部件30；以及在产生过渡电压时将各端子20与连接器本体10导通的过渡电压保护元件40。
[0031] 连接器本体10由分别在前面侧及背面侧开设开口的导电性的金属部件制成，其前面开口部形成对侧连接器的插入口10a。在连接器本体10的宽度方向两侧分别一体地设置有向下方延伸的前后一对接地连接部11，各接地连接部11与未图示的电路基板的接地部连接。另外，在连接器本体10的背面侧的宽度方向两端分别设置有与过渡电压保护元件40卡合的突部12。
[0032] 各端子20由在前后方向上延伸的导电性的金属部件制成，其前端侧形成与对侧连接器的端子接触的接触部21。在各端子20的后端侧设置有向下方弯曲的垂直部22、以及从垂直部22的下端向后方延伸的基板连接部23，基板连接部23与未图示的电路基板的信号对象用导电部连接。
[0033] 保持部件30由合成树脂等绝缘性部件制成，固定在连接器本体10内。在保持部件30上设置有向前方延伸为板状的端子支承部31，在端子支承部31的下表面侧配置有各端子20的接触部21。
[0034] 过渡电压保护元件40包括：作为形成为横向较长的薄膜状部件的基板41；形成于基板41的前表面的第一导电部42；形成于基板41的前表面的多个第二导电部43；存在于第一导电部42和第二导电部43之间的可变电阻体44；以及覆盖可变电阻体44的覆盖部件45。
[0035] 基板41由激光吸收率较高的有机物(例如聚酰亚胺(PI)等合成树脂)制成，厚度形成为0.1mm以下。在基板41的宽度方向两端设置有缺口41a，缺口41a与连接器本体10的突部12卡合。
[0036] 第一导电部42由形成于基板41的一个面的厚度40μm以下的金属薄板制成，从基板41的宽度方向(长边方向)两端侧至上端侧沿长边方向延伸而连续形成。
[0037] 各第二导电部43与第一导电部42一样，由形成于基板41的一个面的厚度40μm以下的金属薄板制成，在基板41的除了宽度方向两端侧及上端侧的下端侧沿宽度方向互相隔开间隔而设置。各第二导电部43形成为沿上下方向延伸的带状，其宽度H是500μm以下。在各第二导电部43的上端和第一导电部42之间分别形成有40μm以下的间隙43a，各间隙43a沿着基板41的长边方向配置在一条直线上。另外，在各第二导电部43上分别设置有沿上下方向延伸的长孔43b，各长孔43b的下端侧在第二导电部43的下端开口而形成。各长孔43b的上端位置在第二导电部43的长边方向上每隔一个地上下偏离而形成，各长孔43b的上端位置为后述的焊接位置。即，在各第二导电部43上交替设置上下方向较长的长孔43b和较短的长孔43b，各长孔43b与第一导电部42及第二导电部43通过蚀刻而形成。
[0038] 可变电阻体44例如由使用非线性电阻材料的已知的原材料形成，具有不产生过渡电压时电阻较高，产生过渡电压时会活化而立即变为电阻较低的材料的性质。另外，若具有同样的性质，则也可以使用其他种类的材料。可变电阻体44沿着基板41的长边方向延伸形成为一条直线的形状，以覆盖各第二导电部43的间隙43a，如图2所示，可变电阻体44被填充至各间隙43a内。此时，通过将液态的原材料涂布或印刷在基板41上并使其固化，可变电阻体44形成为沿着基板41的长边方向延伸的一条直线的形状。
[0039] 覆盖部件45由聚氨酯等的绝缘性部件制成，形成为覆盖可变电阻体44的、沿着基板41的长边方向延伸为一条直线的形状。
[0040] 如上所述构成的过渡电压保护元件40配置在连接器本体10的背面侧，利用已知的YAG激光焊接，与各端子20的垂直部22及连接器本体10的后端面接合，安装在连接器上。即，安装过渡电压保护元件40时，如图6所示将过渡电压保护元件40配置在连接器本体10的背面侧，使基板41成为背面侧，并且，如图7所示使基板41的各缺口41a分别与连接器本体10的各突部12卡合。据此，过渡电压保护元件40的各第二导电部43分别与各端子20的垂直部22对应地配置。
[0041] 接下来，如图8所示，将波长1064nm的YAG激光从基板41一侧以规定的脉宽及规定的输出功率照射至第二导电部43的厚度方向一个面(背面侧)。据此，基板41的射入激光部分的树脂因激光的热能而碳化，如图9所示因碳化而形成黑化的黑色部B。此时，因为通过黑色部B提高了激光吸收率，所以激光的热能会使第二导电部43的金属薄板迅速熔融。接下来如图10所示，熔融部分贯穿第二导电部43的金属薄板，到达端子20中，形成焊接部W，第二导电部43的金属薄板与配置在第二导电部43的厚度方向另一面(前面侧)的端子20的垂直部22通过焊接部W接合。此时，如图5所示，通过以使焊接部W在第二导电部43的长边方向上每隔一个上下偏离的形态将各第二导电部43分别与各端子20焊接，在第二导电部43的各长孔43b的上端位置形成各焊接部W。此时，若射入激光部分的树脂由于激光的热能而碳化，则碳化物会从焊接部分喷出，但如图10的实线箭头所示，由于碳化物通过长孔43b从第二导电部43的下端向基板41的外部排出，所以碳化物不会向邻近的第二导电部43之间喷出。另外，通过从基板41一侧向与连接器本体10的宽度方向两侧对应的第一导电部42的厚度方向一个面(背面侧)照射激光，与上述同样地将第一导电部42与连接器本体10的后端面焊接。
[0042] 在安装有上述过渡电压保护元件40的连接器中，通过将各端子20的基板连接部23及各接地连接部11焊接在未图示的电路基板上，各端子20与电路基板的电路图案连接，各接地连接部11与电路基板的接地部连接。另外，通过向连接器本体10的插入口10a插入未图示的对侧连接器，各端子20的接触部21与对侧连接器的端子接触，与对侧连接器电连接。
[0043] 此处，上述连接器中，若在对侧连接器侧产生静电等的过渡电压，则产生过渡电压的信号线的端子20与连接器本体10之间通过过渡电压保护元件40而导通，保护电路基板侧的电路不受过渡电压的影响。即，若对侧连接器的任意一条信号线产生过渡电压，则可变电阻体44立即变为低电阻材料。据此，端子20与连接器本体10通过可变电阻体44导通，过渡电压通过连接器本体10的各接地连接部11向电路基板的接地侧放电。此时，可变电阻体44的特性取决于间隙43a的大小。
[0044] 这样，根据本实施方式，由于在由金属薄板制成的各第二导电部43上设置从焊接位置延伸至第二导电部43的端部的长孔43b，向基板41(薄膜)的焊接位置射入激光，将各第二导电部43分别与各端子20焊接，所以即使射入激光部分的树脂由于激光的热能而碳化，碳化物从焊接部分喷出，也可以使碳化物通过第二导电部43的长孔43b从第二导电部43的下端向外部排出。据此，碳化物不会向邻近的第二导电部43之间喷出，可以有效防止碳化物导致的各第二导电部43之间的绝缘电阻的下降。
[0045] 此时，由于通过由激光吸收率较高的有机物制成的厚度0.1mm以下的基板41对第二导电部43射入激光，所以基板41使激光吸收率提高，例如即使在使用波长1064nm的YAG激光时，也可以不增大激光的输出功率进行可靠焊接。据此，即使是像第二导电部43那样的宽度较窄的金属薄板也可以不使其断裂地进行焊接，在将各端子20高密度排列的小型连接器用的过渡电压保护元件40安装在连接器上时极为有利。
[0046] 另外，由于由有机物制成的基板41因激光而碳化、黑化，使基板41的激光吸收率提高，所以不必另外进行用于提高吸收率的处理，可以提高生产率。
[0047] 另外，在第二导电部43形成为厚度40μm以下、宽度500μm以下时，由于在使用波长1064nm的YAG激光的通常的焊接方法中，金属薄板容易产生断裂，所以本实施方式的焊接方法在对这样的尺寸的金属薄板进行焊接时极为有利。
[0048] 另外，由于将作为金属薄板的第二导电部43和作为薄膜状部件的基板41一体形成，从基板41一侧射入激光进行焊接，所以具有的优点是：通过用于保持各第二导电部43的基板41可以提高激光吸收率，不必追加基板41以外的薄膜状部件。
[0049] 另外，由于在基板41上在宽度方向上排列多个第二导电部43，各焊接位置中的一部分焊接位置相对于其他焊接位置在第二导电部43的长边方向上偏离地进行焊接，所以即使在各第二导电部43在宽度方向上相邻时，也可以使各焊接部W的间隔变宽，即使在各第二导电部43为高密度时也能容易地进行焊接。此时，即使在邻近的第二导电部43之间稍微喷出些碳化物，由于焊接位置在第二导电部43的长边方向上偏离，所以碳化物不会从互相邻近的第二导电部43向同一位置喷出，在防止碳化物导致的绝缘电阻的下降方面极为有利。另外，由于焊接位置在各第二导电部43的长边方向上偏离，与将焊接位置配置为一列时相比，有利于防止基板41的剥离。
[0050] 图11至图13表示本发明的第二实施方式，在与第一实施方式相同的结构部分标注同一标号进行表示。
[0051] 在第一实施方式中，示出了由金属薄板制成的第二导电部43设置有在厚度方向上贯穿第二导电部43的长孔43b的结构，但在本实施方式中，在第二导电部43的一个面上设置在厚度方向上不贯穿第二导电部43的、从焊接位置延伸至第二导电部43的端部的槽43c，以取代第一实施方式的长孔43b。
[0052] 据此，由于可以将从焊接部分喷出的碳化物通过槽43c从第二导电部43的下端向外部排出，所以与第一实施方式一样，碳化物不会向邻近的第二导电部43之间喷出，可以有效防止碳化物导致的各第二导电部43间的绝缘电阻的下降。
[0053] 图14至图16表示本发明的第三实施方式，在与第一实施方式相同的结构部分标注同一标号进行表示。
[0054] 在本实施方式中，在基板41(薄膜)的焊接位置之间设置在厚度方向上贯穿基板41的纵向较长的孔43d以取代第一实施方式的长孔43b，向基板41的各焊接位置射入激光，将各第二导电部43分别与各端子20焊接。
[0055] 据此，如图16的实线箭头所示，由于可以使从焊接部分的基板41和第二导电部43之间喷出的碳化物从基板41的孔43d向外部排出，所以与第一实施方式一样，碳化物不会向邻近的第二导电部43之间喷出，可以有效防止碳化物导致的各第二导电部43间的绝缘电阻的下降。
[0056] 另外，在上述各实施方式中示出了与对侧连接器连接的连接器，但例如也可以是用于连接柔性印制电路(FPC)或柔性扁平电缆(FFC)等的连接器。
[0057] 另外，在上述各实施方式中，示出了用于将过渡电压保护元件40安装在连接器上的焊接方法，但只要是金属薄板的焊接，本发明就可以用于各种其他用途的焊接。此时，不使用作为上述实施方式那样的薄膜状部件的基板41，例如也可以在金属薄板的焊接部位涂布黑色的涂料，形成薄膜。
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