接线板的制造方法与流程

本发明涉及接线板的制造方法。

背景技术：

作为在燃料电池使用的进行集电的接线板，例如公知有像专利文献1中记载的那样通过摩擦搅拌接合(以下，也称为fsw(frictionstirwelding))在导电性板接合端子的接线板。fsw是指利用将旋转的探头插入工件时产生的摩擦热来接合两个工件的手法。

专利文献1：日本特开2009-212029号公报

然而，在导电性板与端子由不同的材料形成、两者的线膨胀差较大的情况下，存在在导电性板于端子的接合后导电性板产生翘曲的担忧。因此，期望一项能够抑制导电性板产生翘曲的技术。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述课题而完成的，能够实现为以下方式。

(1)根据本发明的一个方式，提供一种接线板的制造方法。该接线板具备：导电性板；和端子，其与上述导电性板接合并由与上述导电性板不同的材料形成。上述接线板的制造方法具备：重叠工序，其中，将上述导电性板与上述端子的端部重叠；按压工序，其中，在上述重叠工序之后，对上述导电性板与上述端子的重叠面的一部分实施按压；以及接合工序，其中，利用摩擦搅拌接合将除被实施按压的上述重叠面的上述一部之外的区域的至少一部分接合。根据该方式的接线板的制造方法，以重叠面被实施按压的状态完成fsw，因而即便在导电性板与端子的线膨胀差较大的情况下，也能够抑制重叠面位移。因此，能够抑制导电性板产生翘曲。

(2)在上述方式的接线板的制造方法的基础上，可以构成为在上述按压工序中，使用夹具从重叠方向实施按压。根据该方式的接线板的制造方法，能够以简易的结构进行按压工序。

(3)在上述方式的接线板的制造方法的基础上，可以构成为在上述按压工序中，利用摩擦搅拌接合将上述重叠面内的分离的两个位置预先接合，从而实施按压。根据该方式的接线板的制造方法，能够以简易的结构进行按压工序。另外，能够有效地抑制导电性板产生翘曲。

(4)在上述方式的接线板的制造方法的基础上，可以构成为在上述按压工序中，利用摩擦搅拌接合将上述重叠面被分割成两部分以上的分割区域中的至少一个分割区域的至少一部分预先接合，从而实施按压。根据该方式的接线板的制造方法，能够以简易的结构进行按压工序。另外，能够减少因一次fsw而变形的区域，因而能够有效地抑制导电性板产生翘曲。

此外，本发明能够以各种形态实现。例如能够以通过该方式的制造方法制造的接线板、具备该接线板的燃料电池、燃料电池系统等方式实现。

附图说明

图1是燃料电池组的俯视图。

图2是燃料电池组的立体图。

图3是接线板的简要构造的说明图。

图4是表示接线板的简要构造的侧视图。

图5是接线板的简要构造的说明图。

图6是接线板的制造方法的流程图。

图7是按压工序中的接线板的俯视图。

图8是按压工序中的接线板的侧视图。

图9是表示第二实施方式中的按压工序的图。

图10是表示第三实施方式中的按压工序的图。

图11是表示第四实施方式中的按压工序的图。

附图标记说明：

10…层叠体；11…燃料电池单元；20、25…绝缘板；21…切口部；30…端板；40…压力板；50…歧管；51…贯通孔；100、150…接线板；110…导电性板；120…端子；121…端部；200…燃料电池组；300…夹具；310…凹部；320…开口部；a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7…区域；b1、b2、b3、b4…接合区域；c1、c2…分割区域。

具体实施方式

a.第一实施方式：

图1、图2是使用通过本实施方式的接线板的制造方法制造的燃料电池用接线板100的燃料电池组200的简图。图1是燃料电池组200的俯视图，图2是燃料电池组200的立体图。燃料电池组200是固体高分子式燃料电池。燃料电池组200具有：层叠有多个燃料电池单元11的层叠体10；一对接线板100、150；一对绝缘板20、25；端板30；压力板40；以及歧管50。

在层叠体10的层叠方向(z轴方向)的两端配置有接线板100、150。另外，层叠体10的层叠方向的两端被端板30与压力板40夹持。在接线板100与端板30之间、接线板150与压力板40之间分别配置有绝缘板20、25。接线板100、150、绝缘板20、25、端板30以及压力板40为板状部件。

接线板100、150是为了从层叠体10取出电力而使用的部件。接线板100具备导电性板110和与导电性板110接合的端子120。稍后对接线板100、150的详细结构进行叙述。

绝缘板20、25是将层叠体10相对于其他部件(例如端板30、供燃料电池组200安装的车身(未图示))绝缘的部件。端板30与压力板40是用于从层叠方向(z轴方向)的两端加压以便对层叠体10施加所希望的面压的部件。绝缘板20、25、端板30以及压力板40中的与层叠体10接触的面的外形形成为与层叠体10的面方向(与层叠方向垂直的面的方向(xy方向))的外形大致一致。

在绝缘板20的与端子120对应的部位形成有与端子120的形状对应的切口部21。在相对于接线板100层叠绝缘板20后，端子120配置于切口部21内。

歧管50通过分别设置于各燃料电池单元11、接线板100、绝缘板20、端板30的贯通孔在层叠体10的层叠方向(z轴方向)上重叠而形成。歧管50供反应气体或冷却水流通。

图3是接线板100的简要构造的说明图。在本实施方式中，端子120接合为其端部121跟导电性板110的与层叠体10相反的一侧(－z轴方向侧)的面的上部(+y轴方向侧)周边重叠，并向与层叠方向(z轴方向)垂直的平面方向(特别地，在本实施方式中，向+y轴方向)突出。在本实施方式中，端子120的从导电性板110突出的部分的+y轴方向的前端部被向+z轴方向折弯。端子120的从导电性板110突出的部分比端部121的宽度(x轴方向的长度)小。导电性板110具备构成歧管50的贯通孔51。

导电性板110与端子120分别由不同的材料构成。在本实施方式中，导电性板110由钛形成。端子120由铝形成。作为导电性板110，除此之外，例如能够使用实施过镀金的铜等。另外，作为端子120，除此之外，例如能够使用铜、实施过镀银的铝等。形成导电性板110的钛的线膨胀系数(8.9μm/m·℃)与形成端子120的铝的线膨胀系数(23.5μm/m·℃)约存在3倍的差，因而在导电性板110与端子120的接合后冷却的情况下，存在导电性板110的面内产生翘曲的担忧。

图4是表示接线板100的简要构造的侧视图。在图4中，表示从+x轴方向观察接线板100的状态。图4所示的区域a1是导电性板110与端子120的重叠面。在本实施方式中，“重叠面”是指导电性板110以及端子120各自所重叠的面。

图5是接线板150的简要构造的说明图。在本实施方式中，对于接线板150而言，端子120与导电性板110一体地形成，端子120的+y轴方向的前端部被向－z轴方向折弯。接线板150例如整体由铝形成。另外，接线板100具备贯通孔51，但接线板150不具有贯通孔51。此外，接线板150可以与接线板100同样，接合为独立的端子与导电性板110重叠。

图6是本实施方式的接线板100的制造方法的流程图。首先，进行重叠工序(步骤s100)。在该重叠工序中，使导电性板110与端子120的端部121重叠。接下来，进行按压工序(步骤s110)。在该按压工序中，对导电性板110于端子120的重叠面的一部分进行按压。在本实施方式中，使用夹具对作为重叠面的区域a1的一部分进行按压。

图7、图8是表示使用夹具300的按压工序的图。图7是按压工序中的接线板100的俯视图，图8是按压工序中的接线板100的侧视图。在本实施方式中，夹具300是具有凹部310的部件。夹具300以端子120收纳于凹部310内的方式配置于端子120之上，从重叠方向经由端子120对作为重叠面的区域a1的外周部分亦即区域a2进行按压。本实施方式中的“重叠方向”是指导电性板110与端子120重叠的方向。

夹具300在与接合区域b1对应的位置具有开口部320。本实施方式中的“接合区域”是指重叠面(区域a1)中的、除通过按压工序按压的重叠面的一部分(区域a2)之外的区域的至少一部分。

在本实施方式中，夹具300例如以300n左右的力经由端子120对重叠面的一部分(区域a2)进行按压。该压力的大小例如能够通过预先实验求出制造后的接线板100的面内平面度为0.05左右的压力决定。

最后，进行接合工序(图6、步骤s120)。在该接合工序中，将通过按压工序(步骤s110)按压后的导电性板110与端子120的重叠面的一部分亦即接合区域b1(如图7所示)通过摩擦搅拌接合(fsw)接合。在本实施方式中，对于进行fsw的fsw装置而言，例如，肩部为10mm左右，探头的直径为5mm左右。此外，除了肩部、探头的上述尺寸之外，探头的转速等能够根据fsw装置的规格、进行fsw的导电性板110、以及形成端子120的金属部件的材质等任意调整。

根据以上说明过的本实施方式的接线板100的制造方法，以重叠面被实施按压的状态完成fsw，因而即便在导电性板110与端子120的线膨胀差较大的情况下，也能够抑制重叠面位移。因此，能够抑制导电性板110产生翘曲。另外，在本实施方式中，使用夹具300进行按压工序，因而能够以简易的结构进行按压工序。

b.第二实施方式：

通过第二实施方式的接线板的制造方法制造的接线板与通过第一实施方式的接线板的制造方法制造的接线板100(图3)呈相同的形状，因而接线板的结构的说明省略。另外，对于第二实施方式的接线板的制造方法与第一实施方式的接线板的制造方法而言，虽然按压工序以及接合工序不同，但其他工序同样，因而对按压工序以及接合工序进行说明，其他工序的说明省略。

图9是表示第二实施方式中的按压工序的图。图9是按压工序中的接线板100的俯视图。对于本实施方式而言，在按压工序中，通过利用fsw将重叠面(区域a1)内的分离的两个位置预先接合来对导电性板110与端子120进行按压。更具体而言，如图9所示，通过利用fsw将区域a1的两端的区域a3预先接合来对导电性板110与端子120进行按压。在接合工序中，利用fsw将区域a1中的区域a3之间的区域的至少一部分亦即接合区域b2接合。

根据以上说明过的本实施方式的接线板100的制造方法，通过利用fsw将重叠面内的分离的两个位置预先接合来进行按压工序，因而能够以简易的结构进行按压工序。另外，利用fsw将重叠面内的分离的两个位置预先接合，因而能够有效地抑制导电性板110产生翘曲。

c.第三实施方式：

通过第三实施方式的接线板的制造方法制造的接线板与通过第一实施方式的接线板的制造方法制造的接线板100(图3)呈相同的形状，因而接线板的结构的说明省略。另外，对于第三实施方式的接线板的制造方法与第一实施方式的接线板的制造方法而言，虽然按压工序以及接合工序不同，但其他工序同样，因而对按压工序以及接合工序进行说明，其他工序的说明省略。

图10是表示第三实施方式中的按压工序的图。图10是按压工序中的接线板100的俯视图。如图10所示，对于本实施方式而言，在按压工序中，通过利用fsw将重叠面(区域a1)被分割成两部分的分割区域c1、c2中的一个分割区域c1的至少一部分亦即区域a4预先接合来对导电性板110与端子120进行按压。在接合工序中，利用fsw将另一个分割区域c2的至少一部分亦即接合区域b3接合。

根据以上说明过的本实施方式的接线板100的制造方法，通过利用fsw将重叠面被分割成两部分中的分割区域c1的一部分亦即区域a4预先接合来进行按压工序，因而能够以简易的结构进行按压工序。另外，能够减少因一次fsw而变形的区域，因而能够有效地抑制导电性板110产生翘曲。

d.第四实施方式：

通过第四实施方式的接线板的制造方法制造的接线板与通过第一实施方式的接线板的制造方法制造的接线板100(图3)呈相同的形状，因而接线板的结构的说明省略。另外，对于第四实施方式的接线板的制造方法与第一实施方式的接线板的制造方法而言，虽然按压工序以及接合工序不同，但其他工序同样，因而对按压工序以及接合工序进行说明，其他工序的说明省略。

图11是表示第四实施方式中的按压工序的图。图11是按压工序中的接线板100的俯视图。如图11所示，对于本实施方式而言，在按压工序中，通过利用fsw将重叠面(区域a1)被分割成两部分的分割区域c1、c2中的一个分割区域c1内的分离的两个位置亦即区域a5以及分割区域c1内的一部分且为区域a5之间的区域的一部分的区域a6预先接合来对导电性板110与端子120进行按压。

更具体而言，首先，在按压工序中利用fsw将分割区域c1的两端的区域a5预先接合，然后利用fsw将区域a5之间的区域a6预先接合。然后，在接合工序中利用fsw将另一个分割区域c2的两端的区域a7接合，然后利用fsw将分割区域c2中的区域a7之间的区域的一部分亦即接合区域b4接合。

根据以上说明过的本实施方式的接线板100的制造方法，与第三实施方式同样，将重叠面被分割成两部分，而且针对每个分割区域以与第二实施方式同样的方法进行fsw，因而能够更有效地抑制导电性板110产生翘曲。

e.其他实施方式：

在上述实施方式中，按压工序以及接合工序中的fsw从端子120侧进行。相对于此，fsw也可以从导电性板110侧进行。

另外，也可以相对于上述第二实施方式、第三实施方式以及第四实施方式组合第一实施方式。即，可以使用第一实施方式中的夹具300从重叠方向对导电性板110与端子120的重叠面的一部分进行按压，并进行按压工序、接合工序中的fsw。

另外，在上述第三实施方式以及第四实施方式中，将重叠面分割成两部分来进行按压工序。相对于此，也可以将重叠面分割成三部分以上来进行按压工序。此时，可以通过利用fsw将分割成三部分以上的分割区域中的一个分割区域的一部分预先接合来进行按压，也可以通过利用fsw将两个以上的分割区域各自的一部分预先接合来进行按压。

在上述实施方式中，对燃料电池用接线板的制造方法进行了记载，但本发明并不局限于燃料电池用接线板，也能够应用于为了对串联或并联连接的各种电池的电力进行集电而使用的任意接线板的制造方法。

本发明并不局限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构实现。为了解决上述课题或者为了实现上述效果的一部分或全部，例如与发明内容栏中记载的各方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，该技术特征若在本说明书中未说明成必需的结构，则能够适当地删除。