JPH0435850B2 - - Google Patents

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JPH0435850B2
JPH0435850B2 JP57158674A JP15867482A JPH0435850B2 JP H0435850 B2 JPH0435850 B2 JP H0435850B2 JP 57158674 A JP57158674 A JP 57158674A JP 15867482 A JP15867482 A JP 15867482A JP H0435850 B2 JPH0435850 B2 JP H0435850B2
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JP
Japan
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contact
base metal
strength
welding
ultrasonic welding
Prior art date
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JP57158674A
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English (en)
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JPS5949115A (ja
Inventor
Mamoru Akimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS5949115A publication Critical patent/JPS5949115A/ja
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  • Manufacture Of Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、電気接触子の製造方法に関する。 開閉器やしや断器等の電気接触子において接点
と台金を接合する方法とし各種の方法が使用され
ている。一般に、接点径が約5φ以下の銀、銀―
ニツケル等の非酸化物系の接点の接合は、生産性
の良いカシメ抵抗溶接(接点自動溶接)が採用さ
れる。また、約50φ以上の比較的大電流を開閉す
る接触子では、強度が要求されるためにろう付す
る方法が採用されている。 近年、超音波溶接機自体の性能向上により、約
5φ以上の接点接合にもその採用が検討され始め
ている。金属の超音波溶接は、半導体分野におい
て数10μ〜数100μのアルミ線を溶接するワイヤボ
ンダーに非常に多く使用されている。この溶接
は、アルミ線の酸化被膜を振動と線自体の変形に
よつて取り除き接合するものである。したがつ
て、材料が変形しやすいことは、良好な溶接性の
条件でもある。超音波溶接の特徴としては、短時
間で接合できること、ろう材やフラツクスが不要
であること、電極の消耗が少ないこと等があげら
れるが、接点と台金の接合においてはまだ実用化
には至つていないようである。その理由として
は、超音波溶接の強度がろう付強度よりも低いこ
とが考えられ、このことは原理的にも実験結果か
らも推定できる。したがつて、超音波溶接を接点
と台金との接合に適用するとしても、接合強度が
ろう付強度と同等であることが保障されねばなら
ない。 超音波溶接の接合部は溶融せず、合金を作らな
いで塑性流動によつて金属分子がより一層相互に
接近して接合される。接合部の金属拡散は数μ程
度である。これに対して、ろう付の接合部は合金
を形成している。したがつて、超音波溶接の強度
は、ろう付の15〜20Kg/mm2に対して10Kg/mm2程度
と低いのが一般的である。 接点の超音波溶接を実施する場合には、第1図
に示すように、まず、台金4は動かないように、
バイス又はローレツト目のついたアンビル2によ
つて固定される。接点3は、ホーン1側の振動方
向5を有効に伝達するために各種の固定方法が考
えられる。これらの具体例を第2図に示す。ここ
でaの方法は、接点3の外周を固定する方法であ
るが、寸法公差を考えると振動伝達にロスがあ
り、余り使用されていない。したがつて、一般に
使用されるものは第2図b及びびcの方法であ
る。bの方法はホーン1の接点3との接触面をテ
ーパー状に形成し、接点3をこのテーパーによつ
て固定するものであり、またcはホーン1にロー
レツト目を設けて接点3を固定する。しかし、こ
の第2図b及びcの方法で超音波溶接を実施する
ことによりろう付と同等の強度を得ようとすると
多くの問題が生じる。即ち、超音波溶接の条件を
高める(例えば溶接時間を長くする)と強度はそ
れに比例して上昇する。しかし、単位当り強度が
約10Kg/mm2以上になると、接点自体の変形が大き
くなり、約15Kg/mm2以上になると、ついには接点
自体が破壊されてしまう(第3図のa,b及びc
を参照)。第3図中、破線6は元の接点寸法を現
わす。接点が変形、破壊することは製品性能が出
ず、製品価値がなくなるので、この方法は採用で
きない。また、接点変形量の小さい許容できる範
囲で溶接しようとすると、強度がろう付の場合と
比較して低下するため、電気的及び機械的な製品
性能を維持することができない。 したがつて、本発明は、超音波溶接を適用した
場合の上述のような欠点を除去すると共に、接点
の変形のない且つろう付と同等の接合強度を持つ
た電気接触子の製造方法を提供することを目的と
する。 この目的は、本発明に従い、接点と台金との超
音波溶接にあたつて、接点及び台金の少なくとも
一方の被接合部に予めすずの被覆を形成してお
き、溶接時間を延長することによつて達成できる
ことがわかつた。 上述したように、超音波溶接においては変形し
やすい材料も良好な溶接性の条件であり、さらに
はこの変形を接合部の摩擦熱によつてしやすくす
ることであり、したがつて摩擦係数の小さい材料
の溶接又は摩擦を低減させる物(例えば油等)を
中間に介在させることは良くないとされており、
またすずメツキ自体は、静止摩擦は大きいが加圧
力を加えると摩擦係数が小さくなり、すべりやす
くなるため超音波溶接には不適当であると考えら
れていたことからみて、すずの介在による溶接性
能の向上は予期できなかつたことである。 本発明によれば、すずメツキを台金に被覆する
ことで接合部の摩擦係数は小さくなるが、溶接振
動時間を余分に加えることによつて接合部のみの
摩擦熱が大となり、接点自体の変形を小さくし、
接合強度を出すことができる。さらに、この熱に
よつてすずと銀の合金の形成又は銅若しくは亜鉛
の拡散が促進され、強度がろう付強度と同等にな
る。 本発明では、台金にすずメツキを被覆する以外
に、接点にすずメツキしても、また台金と接点に
すずメツキしてもよく、クラツドしても、或いは
両者に間にすず箔を介入させることによつても同
様な結果を得ることができる。介在させるすずの
厚さは1〜100μ、好ましくは10〜20μ程度であつ
てよい。 本発明では、すずを介在させることによつて溶
接時間は約3〜6倍程度長くする必要があるが、
その時間は2秒もかからない。 本発明に従う超音波溶接は、例えば第1図に示
すような装置及び態様により行うことができる。
ここで、1はホーンであり、その接点と接する面
にはピツチ0.5mm、深さ0.3mmのローレツト目が設
けられている。2はアンビルであつて、ピツチ
0.8mm、深さ0.5mmのローレツト目が設けられてい
る。3は銀カドミウム接点で接合面に銀貼りが設
けられており、大きさは5mm×5mm、厚さは1.0
mmである。4は台金で、6―4黄銅であり、板厚
は2.3mmである。超音波溶接機の出力は2400Wで、
加圧力約150g、振動方向5は台金の長手方向に
平行である。もちろん、これらの溶接条件は任意
に選定することができる。 本発明の方法を適用できる台金としては、銅、
銅・鉄・亜鉛、真中、モネルメタル、ニツケル等
があげられる。また、接点材料としては、銀、硬
銅、Cu―Cd、Cu―Ag、Ag―Au、Ag―Cd、Ag
―Ni、Ag―Sn、Au―Ag―Pt等の接点合金、さ
らにはこれらの酸化物型をあげることができる。 本発明の方法では、特に、台金の硬い材料にす
ずメツキを被覆することは、溶接性、製品性能、
生産工程の点からみて製造上簡単で且つ有効な方
法である。 以下、いくつかの実施例により本発明をさらに
詳述する。 まず第1図に示す装置を用い、各種の表面処理
をした台金と接点とを溶接し、接合強度及び接点
の変形量を測定した。溶接は、ホーンとアンビル
のローレツト部が接点及び台金にくい込む量(全
追い込み量)を一定に設定し、設定値に達したと
きに溶接をしや断するように行つた。 溶接の条件及び台金の表面処理は次の通りであ
る。 台金:BsR2A1/2H(真中)2.0t 接点:Ag―CdO(銀酸化カドミウム)5mm×5
mm×1.0mm 空気圧:2.5Kg/mm2(150Kg) 追い込み量:0.41〜0.42mm 台金の表面処理: :メツキなし、脱脂のみ :Agメツキ1μ :Snメツキ1μ(アルカリすず浴) :Snメツキ1μ(酸性すず浴) :Niメツキ1μ 得られた結果を第4図及び下記の第1表に要約
する。
【表】 これらの結果から、すずメツキを施した物は、
メツキなしのものに比べて、接点の変形も小さ
く、強度は約1.8倍に向上しており、ほぼろう付
強度と同等であることがわかる。すずメツキの電
気メツキ方法を変えても、同様に良好な結果が得
られた。銀メツキ及びニツケルメツキについて
は、強度の向上は見られるが、接点の変形が大き
いため効果があるとはいえない。 次に、台金のメツキなしとすずメツキを施した
場合について、溶接時間を変化させた他は前記の
試験の場合と同様の条件により台金と接点との溶
接を行い、その接合強度、接点変形量等を測定し
た。得られた結果を第5図に示す。第5図中、A
は変形量オーバー域、Bは接点が切断される域、
Cはアンビルが動かされ、正確な溶接がなされて
いない域を示す。これらの結果から、両台金との
溶接時間の増加に比例して接合強度、全追い込み
量とも増加している。さらに、メツキなしの場合
は接点の変化量も増加し、200Kgの強度以上にな
ると急激に増加し、約250Kgで接点の変形許容限
度をオーバーし、400Kgでは接点が破壊されてし
まう。しかし、すずメツキを施した場合は、接点
の変形はほとんどなく、溶接時間は約4〜5倍必
要とするが、ろう付強度と同程度の強度(15Kg/
mm2以上)を得ることができる。 さらに、各種の接点材質と台金材質について超
音波溶接性を実験した。結果を下記の第2表に要
約する。いずれも台金にすずメツキを被覆するこ
とにより接合強度を向上させることがわかる。な
お、第2表中、例えば接点Bにおいて、
AgSnO2/Agとは接点母材がAgSnO2でAg張り
という意味であり(D,E項も同様)、また台No.
5において、Bs/Ag01とは台金がBsでAgメツ
キ1μという意味である。(台No.6〜11の項も同
様)。
【表】
【表】 以上では、本発明の方法を接点と台金との接合
について説明したが、基本的には被加工物を変形
させずに接合強度を向上させることができること
からみて、多くの適用範囲がある。例えば、真中
材と鉄材との超音波溶接を実施しようとする場合
に、両材料に又は硬い材料(鉄材)の側のみにす
ずメツキすることで、メツキがない場合よりも接
合強度の向上を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、電気接点の超音波溶接の実施を例示
するつもりであり、aは正面図、bは側面図であ
る。第2図a,b,cは、それぞれホーン先端部
での接点材料の固定方法を例示するものである。
第3図a,b,cは、それぞれ超音波溶接後の接
点の変形及び破壊を例示するものである。第4図
は、超音波溶接による接点と台金との接合強度を
示すグラフである。第5図は、超音波溶接におけ
るすずメツキの有無の効果を示すグラフである。 1…ホーン、2…アンビル、3…接点、4…台
金、5…ホーンの振動方向、6…元の接点の寸
法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 接点と台金とを超音波溶接により接合させて
    電気接触子を製造するにあたり、前記接点及び台
    金の少なくとも一方の被接合部に予めすずの被覆
    を形成しておくことを特徴とする電気接触子の製
    造方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の製造方法におい
    て、すずの被覆を接点及び台金のいずれか硬い方
    の部材に形成することを特徴とする電気接触子の
    製造方法。
JP15867482A 1982-09-11 1982-09-11 電気接触子の製造方法 Granted JPS5949115A (ja)

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JP15867482A JPS5949115A (ja) 1982-09-11 1982-09-11 電気接触子の製造方法

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Families Citing this family (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014222277A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 日本電産サンキョー株式会社 光学装置および光学装置の製造方法
KR102583525B1 (ko) * 2019-02-27 2023-09-26 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 접촉자, 접촉자의 제조 방법, 차단기 및 개폐기

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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