POINT
超音波振動により金属同士の固相接合を行う
「超音波金属接合」とは、重ねた金属同士を超音波振動によって接合する技術です。同材質の接合の他、銅とアルミなど異種材の接合も可能で、ターミナル端子、丸端子へのCu線接合、線材同士の接合などに利用されています。
超音波金属接合とは
超音波金属接合は、「受け台（アンビル）」の上で重ね合わせた同材質もしくは異種材の金属に対して、垂直方向の加圧力を与えながら接合面に平行な超音波振動を加えることで、固相状態のまま接合を行います。金属同士を直接接合するため、溶接などと比べて接合周囲への熱影響範囲が狭く、接合界面の電気抵抗値を低く抑えることが可能です。
自動車のEV化に伴い、電池、モーター、インバーターなどの大きな電流を必要とする回路の接合や、軽量化に対応したアルミ線の接合が増加しています。超音波金属接合は、ハンダなどを使用せず、金属同士を直接接合できるため、高温に達する部品にも適しています。また、溶接などに比べて熱影響範囲が狭いため、熱に弱いLiイオンバッテリー関連の接合にも適用可能です。
接合例：ワイヤーハーネス、バッテリー、バスバー、アルミ線、銅線
超音波振動で固相接合ができる理由
一般に、金属は表面が酸化物や吸着ガスなどの表面層によって覆われており、そのため接合界面での原子同士の接近が妨げられ、十分な結合力を得ることができません。しかし、超音波金属接合では、接合界面で発生する摩擦によってこれらの表面層が機械的に破壊・除去されるため、接合が可能となります。
同時に、発生する摩擦熱により金属の塑性流動が促進され、接合界面の金属原子同士が相互に引き寄せられる距離まで接近し、接合界面全体の原子が秩序ある配列を形成することにより接合が実現します。
また、融解に至ることなく接合が行われるため、このプロセスは「固相接合」に分類されます。
