匯流條、電子器件以及電子器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種匯流條、電子器件以及電子器件的制造方法。本發(fā)明的電子器件的制造方法具有如下工序，在多個鋁板的至少一部分夾著鎳部件而層積這些多個鋁板；通過在多處焊接所述層積的所述鋁板和所述鎳部件的一部分而形成具有焊接部和非焊接部的匯流條；以及將電子器件的電極端子與所述多個鋁板及所述鎳部件焊接。
【專利說明】匯流條、電子器件以及電子器件的制造方法
[0001] 本申請以日本特許申請?zhí)卦?013-059277(申請日：平成25年3月22日）為基礎(chǔ)， 享受其優(yōu)先權(quán)。本申請參照該申請，并包含該申請的全部內(nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明的實施方式涉及匯流條、使用匯流條的電子器件以及電子器件的制造方 法。

【背景技術(shù)】
[0003] 電池模塊或功率半導(dǎo)體模塊等電子器件中，作為連接電極端子的部件使用了通過 金屬材料形成的匯流條。作為對應(yīng)電池模塊的大容量化等的、在電子器件的電極端子中流 過的電流的大電流化的技術(shù)，公知有加厚匯流條的板厚的技術(shù)。
[0004] 另外，由于產(chǎn)生振動的環(huán)境下的電子器件的使用或電子器件自身的振動或熱膨脹 等，在匯流條以及匯流條和電極端子之間被施加應(yīng)力。如果匯流條的板厚大的話，會提高匯 流條的剛性，因此應(yīng)力集中在匯流條和電極端子之間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問題在于提供一種應(yīng)力能夠緩和的匯流條、電子器件和電子器件 的制造方法。
[0006] 實施方式的電器器件的制造方法為，通過在多個鋁板的至少一部分夾著鎳部件而 層積；通過在多處焊接所述層積的所述鋁板和所述鎳部件的一部分而形成具有焊接部和非 焊接部的匯流條；將電子器件的電極端子與所述多個鋁板和所述鎳部件焊接。
[0007] 通過上述構(gòu)成的匯流條、電子器件和電子器件的制造方法，能夠提供一種應(yīng)力能 夠緩和的匯流條、電子期間和電子器件的制造方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是示意地表示第一實施方式的電子器件的構(gòu)成的說明圖。
[0009] 圖2是表示該電子器件的主要部分構(gòu)成的立體圖。
[0010] 圖3是放大表示該電子器件中使用的匯流條的構(gòu)成的剖面圖。
[0011] 圖4是表示該電子器件的制造工序之一的說明圖。
[0012] 圖5是表示該電子器件的制造工序之一的說明圖。
[0013] 圖6是表示該電子器件的制造工序之一的說明圖。
[0014] 圖7是表示該電子器件的制造工序之一的說明圖。
[0015] 圖8是示意地表示第二實施方式的電子器件的主要部分構(gòu)成的立體圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面，利用圖1至圖7說明使用了本實施方式的匯流條10的電子器件1以及電子 器件1的制造方法。
[0017] 圖1是示意地表示第一實施方式的電子器件1即電池模塊1的構(gòu)成的說明圖。圖 2是表示電池模塊的主要部分即電池單元6和匯流條10的構(gòu)成的立體圖。圖3是放大表 示匯流條10的構(gòu)成的剖面圖。圖4是表示電池模塊1的制造工序之一的、匯流條10的制 造工序的說明圖。圖5是表示匯流條10的制造工序之一的說明圖。圖6是表示電池模塊 1的制造工序之一的說明圖。圖7是表示電池模塊1的制造工序之一的說明圖。
[0018] 如圖1所示，電子器件1構(gòu)成為，通過匯流條10連接多個器件主體6的電子端子 7之間。在本實施方式中，電子器件1為具有作為器件主體6的多個電池單兀（cell) 6的 電池模塊1。以下，將電子器件1作為電池模塊1進(jìn)行說明。
[0019] 電池模塊1具有容器5、收容在容器5內(nèi)的多個電池單元6以及連接電池單元6之 間的匯流條10。例如，如圖2所示，電池模塊1通過4個電池單元6由匯流條10連接而形 成。
[0020] 電池單元6形成為，在其內(nèi)部收容有電極體和電解液。電池單元6具有在其外部 設(shè)置的電極端子7。電池單元6通過電極端子7與匯流條10焊接而介由接合部40 -體地 連接，并且介由匯流條10與其他電池單元6的電極端子7連接。
[0021] 電極端子7由含有Mg的鋁材料形成。電極端子7為Mg的溶度從1. 25體積％到 2. 51體積％而形成的鋁材料，例如由5052鋁材料形成。電極端子7通過接合部40與匯流 條10焊接。
[0022] 如圖1、圖2、圖6和圖7所示，匯流條10具有堆疊（stack)部件11、形成于堆疊部 件11的一部分的多個焊接部12、形成于堆疊部件11的一部分的頭部13。
[0023] 堆疊部件11由薄板狀的部件通過焊接部12在多處一體形成，并且為具有板狀的 導(dǎo)電性的部件。具體地，如圖3所示，堆疊部件11由層積的多個薄板狀的鋁部件21構(gòu)成。 另外，堆疊部件11具有夾在多個鋁部件21之間的薄板狀的鎳部件22。堆疊部件11，如圖5 至圖7所示，構(gòu)成為在層積的鋁部件21和鎳部件22的一部分上形成有固定所層積的多個 鋁部件21的焊接部12。
[0024] 如圖3所示，堆疊部件11，例如由設(shè)置的5枚鋁部件21和分別夾在鋁部件21之間 的4枚鎳部件形成。
[0025] 如圖2所示，堆疊部件11，例如，具有在其兩端分別形成為一對的端部25和使4個 端部25連續(xù)的中央部。如圖2所示，堆疊部件11形成為俯視時的Η狀。堆疊部件11在中 央部26形成有頭部13。
[0026] 鋁部件21的形狀形成為與堆疊部件11的俯視形狀相同的形狀。鋁部件21例如 由純鋁形成。鋁部件21例如厚度形成為100 μ m。
[0027] 鎳部件22，例如其形狀與鋁部件21相同，或者至少與用于接合堆疊部件11的焊接 部12和電極端子7的接合部40為同一形狀地形成而設(shè)置。鎳部件22在形成焊接部12的 情況下、或焊接電極端子7和匯流條10的情況下，在熔融鋁部件21時形成為規(guī)定的熔融體 積的體積。
[0028] 例如，鎳部件22與鋁部件21和電極端子7焊接時，形成為鎳溶度為1. 2體積％以 上到49. 1體積％以下的熔融體積。例如，鎳部件22的厚度形成為10 μ m。
[0029] 另外，鎳濃度的下限值即1. 2體積％為，例如電極端子7的材料的Mg濃度為1. 25 體積％時，熔融部12和電極端子7為良好熔融的溶度。另外，例如，在其他組成不同的電極 端子上焊接匯流條10的情況下，焊接部12的鎳溶度可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
[0030] 另外，鎳濃度的上限值即49. 1%為作為匯流條10的構(gòu)成上需求的上限值而設(shè)定的 值。即，即使鎳濃度為該上限值以上的鎳濃度，焊接部12和電極端子7也可能良好地接合。 但是，由于匯流條10為在鋁部件21上夾著鎳部件22而構(gòu)成，考慮到能夠?qū)崿F(xiàn)層積多個鋁 部件21而構(gòu)成的匯流條10的鎳部件22的厚度，優(yōu)選Ni濃度為49. 1體積％左右，因此將 其設(shè)為上限值。因此，例如除了層積以外，若在鋁部件21上可以供給鎳部件的話，該Ni濃 度的上限值也不限于此。
[0031] 焊接部12是通過將多個鋁部件21和鎳部件22例如通過激光焊接、超聲波焊接或 電阻焊接等進(jìn)行點接合而形成的。
[0032] 焊接部12,以例如Ni濃度為1. 2體積％以上49. 1體積％以下的熔融體積，作為組 成焊接部12的鋁部件21的A1和鎳部件22的Ni的規(guī)定的熔融體積而形成。
[0033] 頭部13,例如設(shè)置在堆疊部件11的中央部26。換而言之，頭部13設(shè)置在堆疊部 件11的兩端間，在進(jìn)一步地說，設(shè)置在分別設(shè)置在堆疊部件11的一方的一對端部25和另 一方的一對端部25之間。
[0034] 頭部13形成為，在由于連接于匯流條10的端部25的電池單元6振動或移動等而 引起匯流條10被施加應(yīng)力的情況下，能夠緩和匯流條10的應(yīng)力。頭部13例如延伸設(shè)置在 分別連接于堆疊部件11的端部25的一對電池單元6之間，并且在相對于該一對電池單元 6彼此接近的方向的正交方向上。頭部13例如形成為剖面形狀為U字狀。
[0035] 接合部40,以例如Ni濃度為1. 2體積％以上49. 1體積％的熔融體積，作為組成接 合部40的鎳部件22的Ni的固定的熔融體積而形成。
[0036] 下面對這樣構(gòu)成的電池模塊1的制造方法進(jìn)行說明。
[0037] 首先，如圖4所示，層積多個鋁部件21，并且至少在焊接部12和接合部40形成的 位置上夾有鎳部件22。例如，如圖3所示，交互地層積鋁部件21和鎳部件22。下面，如圖5 所示，通過激光焊接在多處點接合鋁部件21和鎳部件22,形成焊接部12。由此，形成了多 個鋁部件21介由鎳部件22而一體層積的堆疊部件11。
[0038] 下面，堆疊部件11的一部分，例如如圖6所示，在中央部26,通過沖壓加工等而成 形頭部13。通過該工序，形成了在堆疊部件11上設(shè)置有焊接部12和頭部13的匯流條10。
[0039] 下面，如圖6所示，將多個電池單元6的電極端子7配置在匯流條10上。然后，如 圖7所示，通過激光焊接分別接合多個電池單元6的電極端子7和匯流條的端部25。另外， 此時，電極端子7和端部25的接合部40例如形成為環(huán)狀。另外，匯流條10的端部25,例如 焊接部12接合在電極端子7。通過該工序，制造出匯流條10,并且由于匯流條10與電池單 元6連接，從而制造出電池模塊。
[0040] 通過這樣構(gòu)成的電池模塊1，匯流條10為通過層積多個板狀的鋁部件21并在一部 分上形成焊接部12而一體形成的結(jié)構(gòu)。因此，匯流條10能夠確保通過匯流條10的電流的 流路面積，即使是大容量的電池模塊1也能夠使用。
[0041] 另外，由于匯流條10中鋁部件21的一部分被一體焊接，其他部分通過多個鋁部件 21的層積而構(gòu)成，因此最大限度地防止了其剛性的提高。即，匯流條10能夠為低剛性，即使 施加到電池模塊1的振動傳遞到電池單元6,也能夠通過匯流條10的鋁部件21的各自的變 形而吸收該振動。即，通過在多個鋁部件21吸收從外部施加到匯流條10的應(yīng)力而實現(xiàn)了 被施加的應(yīng)力的緩和。
[0042] 另外，匯流條10由于構(gòu)成為設(shè)置頭部13,通過該頭部13能夠?qū)鬟f到電池單元6 的振動進(jìn)一步吸收。由此，能夠最大限度地防止由振動導(dǎo)致的在匯流條10和電極端子7的 接合部40上產(chǎn)生由振動引起的應(yīng)力的集中，能夠防止該接合部40的斷裂。
[0043] 另外，匯流條10由于層積多個鋁部件21并且在焊接層積的鋁部件21的焊接部12 上設(shè)置鎳部件22,因此能夠防止在多個鋁部件21之間產(chǎn)生裂痕或氣泡。特別地，在鋁部件 21利用純鋁的情況下，由于在其表面形成的氧化膜而成為引起氣泡產(chǎn)生的主要原因，但是 能夠防止這樣的氣泡的產(chǎn)生。同樣地，在將匯流條10焊接在電極端子7上時，由于在匯流 條10上設(shè)置鎳部件22,在焊接含有Mg的鋁材料形成的電極端子7時，能夠防止在接合部 40產(chǎn)生裂痕。
[0044] 匯流條10通過鎳部件22,能夠防止焊接形成的焊接部12和接合部40上形成氣泡 和裂痕等，由此能夠提高焊接部12和接合部40的強(qiáng)度。
[0045] 這樣地，電池模塊1能夠作為緩和應(yīng)力，并且能夠確保電流的流路面積的匯流條 10,并且能夠提高匯流條10和電極端子7的焊接部12以及接合部40的強(qiáng)度。因此，電池 模塊1的可靠性提高。
[0046] 通過上述的本實施方式的電子器件即電池模塊1，能夠確保匯流條10的電流的流 路面積并且緩和應(yīng)力。
[0047] 下面，作為第二實施方式中的電子器件1A，利用圖8說明利用功率半導(dǎo)體模塊1A 中使用的構(gòu)成。
[0048] 圖8是示意地表示第二實施方式的電子器件1A的構(gòu)成的立體圖。另外，對于第二 實施方式的電子器件1A的構(gòu)成中的、與上述第一實施方式的電子器件1的構(gòu)成相同的構(gòu)成 附于相同的標(biāo)號，并省略其詳細(xì)說明。
[0049] 電子器件1A為功率半導(dǎo)體模塊1A。功率半導(dǎo)體模塊1A具有作為多個部件主體 6A的半導(dǎo)體封裝6A和連接半導(dǎo)體封裝6A的匯流條10A。半導(dǎo)體封裝6A具有電極端子7。
[0050] 匯流條10A具有堆疊部件11A、在堆疊部件11A的一部分上形成的多個焊接部12 以及在堆疊部件11A的一部分上形成的頭部13A。
[0051] 堆疊部件11A為薄板狀的部件通過焊接部12在多處一體形成的、板狀的具有導(dǎo)電 性的部件。具體地，堆疊部件11A由層積的多個薄板狀的鋁部件21構(gòu)成。另外，堆疊部件 11A具有在多個鋁部件21之間夾著的薄板狀的鎳部件22,以及，如圖5至圖7所示，在層積 的鋁部件21和鎳部件22的一部分上形成的、固定所層積的多個鋁部件21的焊接部12.
[0052] 如圖8所示，堆疊部件11例如形成為帶狀，在其兩端形成有焊接部12并且在該焊 接部12之間具有頭部13A。
[0053] 頭部13A，例如設(shè)置在堆疊部件11的中央側(cè)，形成為延伸設(shè)置在與堆疊部件11的 長度方向正交的方向上的弧狀。更進(jìn)一步地說，頭部13A形成為，在電極端子7移動或半導(dǎo) 體封裝6A變形時能夠緩和施加在匯流條10A的應(yīng)力的形狀。例如，在比與匯流條10A的電 極端子7焊接的接合部40形成的部位間的距離更短地配置的電極端子7間接合，通過該距 離的差使堆疊部件11彎曲而形成頭部13A。
[0054] 這樣構(gòu)成的功率半導(dǎo)體模塊1A與上述的電池模塊1同樣地，通過匯流條10A確保 電流的流路面積，并且即使由于振動或熱膨脹等在匯流條10A上施加了應(yīng)力也能夠使其得 到緩和。
[0055] 另外，本實施方式的電子器件1、1A以及匯流條10、10A，并不限定與上述構(gòu)成。例 如，在上述的例子中，說明了匯流條10、10A具有通過沖壓加工形成的頭部13或具有由匯流 條10的接合部40形成的部件間與電極端子7間的距離差形成的頭部13的構(gòu)成，但不限于 此。例如，匯流條也可以沒有頭部。例如作為這樣的構(gòu)成，匯流條由多個鋁部件21層積而 構(gòu)成，但是例如在接合了匯流條的器件主體上施加了應(yīng)力例如向器件主體接近的方向移動 的情況下，匯流條變形通過形成頭部而使應(yīng)力緩和。
[0056] 對本發(fā)明的多個實施方式進(jìn)行了說明，但是這些實施方式僅作為示例，并不限定 發(fā)明的保護(hù)范圍。這些新的實施方式能夠在其他各種各樣的方式下實施，在不脫離發(fā)明的 主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、替換和變更。這些實施方式或其變形都包含在發(fā)明保護(hù) 范圍或主旨內(nèi)，且包含在與權(quán)利要求記載的發(fā)明等同的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電子器件的制造方法，其特征在于，具有以下工序： 在多個鋁板的至少一部分夾著鎳部件而層積這些多個鋁板； 通過在多處焊接所述層積的所述鋁板和所述鎳部件的一部分而形成具有焊接部和非 焊接部的匯流條；以及 將電子器件的電極端子與所述多個鋁板及所述鎳部件焊接。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子器件的制造方法，其特征在于，還具有在所述匯流條形成 后，彎曲所述匯流條的一部分的工序。
3. 如權(quán)利要求1所述的電子器件的制造方法，其特征在于，所述電子器件為電池模塊， 所述電極端子設(shè)置在所述電池模塊的電池單元上。
4. 一種匯流條，其特征在于，具有： 多個鋁板； 鎳部件，夾在所述鋁板間的至少一部分；以及 多個焊接部，通過焊接所層積的所述多個鋁板和所述鎳部件的一部分而形成。
5. 如權(quán)利要求4所述的匯流條，其特征在于，還具有形成在所述焊接部之間的彎曲部。
6. -種電子器件，其特征在于，具有： 具有多個電極端子的多個器件主體；以及 匯流條，焊接于所述多個電子器件的所述電極端子，具有多個鋁板、夾在所述鋁板間的 至少一部分的鎳部件、和通過焊接所層積的所述多個鋁板和所述鎳部件的一部分而形成的 多個焊接部。
7. 如權(quán)利要求6所述的電子器件，其特征在于，所述匯流條形成有位于焊接了所述匯 流條的所述電極端子間的彎曲部。
8. 如權(quán)利要求7所述的電子器件，其特征在于，所述器件主體為電池單元，所述電子器 件為電池模塊。
【文檔編號】H01M2/30GK104064722SQ201410071728
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】坂井哲男, 岡田直忠 申請人:株式會社東芝