专利名称：电阻焊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电阻焊装置，尤其涉及将作为焊接能量的电力存储在电容器后再经开关元件提供给焊接件方式的电阻焊装置。
背景技术：
图6表示这种电阻焊装置主要部分的基本电路结构。充电电路10包括例如桥接多个二极管构成的单相全波整流电路，自交流电源线经绝缘变压器(未图示)输入商用频率的单相交流电源电压Ea，将输入的交流电源电压Ea全波整流，输出直流电压。电容器12利用充电电路10的输出电压按规定的电压值Ec充电。
电容器12的正极侧端子经开关元件例如场效应晶体管(FET)14与第一焊接电极16电连接，负极侧端子与第二焊接电极18电连接。在高频(例如1kHz)控制开关晶体管14的通电方式下，续流二极管20以规定的极性(使阴极端子及阳极端子分别朝向第一及第二焊接电极16、18)连接在第一及第二焊接电极16、18之间。
在焊接通电时，利用加压装置(未图示)的作用，使第一及第二焊接电极16、18自两侧加压接触焊接件(W1、W2)。然后，当来自控制电路(未图示)的控制信号CS打开开关晶体管14时，电容器12向负荷(焊接部)侧放电，该放电电流作为焊接电流Iw在焊接电极16、18和焊接件(W1、W2)流动。在高频开关方式下，当打开开关晶体管14时，在续流二极管20和负荷(焊接部)的封闭回路内，焊接电流Iw持续闭合流动。
图7表示现有电阻焊装置电源部的主要部分的物理结构。通常，电容器12采用一端面突出有一对棒状端子12a、12b的圆柱形电解电容器。在现有装置中，如图所示，电容器12、开关晶体管14及二极管20三者通过铜条100、102、104电连接。
上述现有电阻焊装置在关闭开关晶体管14后，紧接着会在包括电容器12、晶体管14及二板管20的电源部的环路L内产生大的浪涌电压，该浪涌电压有可能使开关晶体管14破坏。
上述浪涌电压依存于环路L的全长或环路距离，环路距离越大浪涌电压越大。并且，现有装置中由于环路L的连接导体采用铜条100、102、104的结构，故难于缩短环路距离。因此，作为浪涌电压的对策，采用了在晶体管14设置缓冲电路等保护电路(未图示)的结构，装置成本很高。另外，由于环路L的总长大，故也难于实现电源部的小型化。
发明内容
本发明就是鉴于上述现有技术的问题而开发的，其目的在于，提供一种电阻焊装置，以减小关闭开关元件后紧接着产生的浪涌电压，确保开关元件的安全。
本发明的另一目的在于，提供一种电阻焊装置，其开关元件不需要耐浪涌电压用的保护电路。
本发明的再一目的在于，提供一种电阻焊装置，以实现电源部的轻量小型化。
为了实现上述目的，本发明的电阻焊装置将相对于为焊接通电而加压接触在焊接件上的第一及第二焊接电极暂时存储电阻焊用电力后再放电的电容器的第一端子经开关元件电连接在所述第一焊接电极上，同时，将所述电容器的第二端子电连接在所述第二焊接电极上，将续流二极管以规定极性电连接在所述第一及第二焊接电极之间，其中，所述电容器、所述开关元件及所述续流二极管配置在基板上，经所述基板两面上形成的多个薄膜导体，使所述电容器、所述开关元件及所述续流二极管电连接。
在本发明的电阻焊装置中，电容器、开关元件及续流二极管夹着基板密集地集成在其两侧或集成在其一侧，经基板两面上形成的多个薄膜导体使各部分间电连接，故可实现轻量小型的组合结构，同时，可使包括这三种部件或元件的电源部内的环路总长或距离尽可能缩短。因此，在开关元件自开转换为闭后紧接着在环路内产生的浪涌电压非常小，不附加特别的保护电路也可防止开关元件的破坏。
本发明的一个理想方式的电阻焊装置将相对于为焊接通电而加压接触在焊接件上的第一及第二焊接电极暂时存储电阻焊用电力后再放电的电容器的第一端子经开关元件电连接在所述第一焊接电极上，同时，将所述电容器的第二端子电连接在所述第二焊接电极上，将续流二极管以规定极性电连接在所述第一及第二焊接电极之间，其中，相互电分离的第一及第二导体薄膜分别固装形成于由绝缘性部件构成的基板的第一面上，同时与所述第一及第二导体薄膜均电分离的第三导体薄膜固装形成于所述基板的第二面上，所述电容器配置在所述基板的第二面侧，所述电容器的第一及第二端子在所述基板的第一面侧分别与所述第一及第二薄膜导体连接，所述开关元件配置在所述基板的第一或第二面侧，所述开关元件的电流流入侧的端子在所述基板的第一面侧与所述第一薄膜导体连接，同时，其电流流出侧的端子在所述基板的第二面侧与所述第三薄膜导体连接，所述续流二极管配置在所述基板的第一或第二面侧，所述续流二极管的阴极端子在所述基板的第二面侧与所述第三薄膜导体连接，同时其阳极端子在所述基板的第一面侧与所述第二薄膜导体连接，所述第三及第二薄膜导体分别与所述第一及第二焊接电极电连接。
本发明的电阻焊装置中，在使开关元件作为一种可变电阻器持续打开时，在上述结构中可省去续流二极管。
图1是本发明一实施例的电阻焊装置主要部分的组合结构的局部剖面正面图；图2是实施例的组合中基板上面侧结构(省去了散热部件的状态)的平面图；图3是实施例的组合中开关晶体管周围的安装及配线结构的局部剖面侧面图；图4是实施例的组合中基板下面侧的信号线用薄膜导体图形的局部平面图；图5是实施例的组合中续流二极管周围的安装及配线结构的局部剖面侧面图；
图6是本发明的电阻焊装置的主要部分的基本电路结构的电路图；图7是现有电阻焊装置中电源部的主要部分的物理结构立体图。
具体实施例方式
下面参照图1～图5，说明本发明的理想实施例。
图1～图5表示本发明一实施例的电阻焊装置的主要部分的组合结构。本实施例的电阻焊装置也具有图6的电路结构，如图1所示的组合包括图6电路的电容器12、开关晶体管14及续流二极管20。
在该组合中，例如以玻璃环氧树脂等绝缘材料构成的基板30为主体，在基板30的一侧(图1的下侧)安装电容器12，在其相反侧(图1的上侧)安装开关晶体管14及续流二极管20。
在基板30的两面上通过电镀加工等固装形成有例如铜箔等构成的导电性薄膜导体。如图2所明示的，在基板30的上面(第一面)30a上隔着中心部的隔离带32，左侧以宽幅图形形成正极侧导电线路用薄膜导体34及控制线路用薄膜导体36，右侧以宽幅(几乎一个面)图形形成负极侧导电线路用薄膜导体38。在左侧区域，隔着靠左端的隔离带40，正极侧导电线路用薄膜导体34位于内侧(靠中央隔离带侧)，控制线路用薄膜导体36位于外侧(左端侧)。
如后所详述的，正极侧导电线路用薄膜导体34构成电容器12的正极侧端子12a和开关晶体管14的电流流入侧端子(例如漏极端子)14D之间的导电线路。控制线路用薄膜导体36构成将来自控制电路(未图示)的控制信号CS(图6)传送给开关晶体管14的控制端子(例如栅极端子)14G的导电线路。负极侧导电线路用薄膜导体38构成电容器12的负极侧端子12b和续流二极管20的阳极端子20A之间的导电线路。在各薄膜导体34、36、38的表面上被覆有绝缘性薄膜(未图示)。
电容器12、开关非晶体管14及续流二极管20可以是各有一个，也可以如图2所示，分别并联连接设置多个。另外，图2以平面图表示省去了后述的散热板72、74(图1)状态的基板30上的结构。
在基板30的下面(第二面)30b上至少在配置有电容器12、开关晶体管14及续流二极管20的基板区域(面积)上以规定的图形形成正极侧导电线路用薄膜导体42，此处省略了详细的图形图(平面图)。如后所详述的，该薄膜导体42构成开关晶体管14的电流流出侧端子(例如源极端子)14S和续流二极管20的阴极端子20C之间的导电线路。薄膜导体42的表面也被覆有绝缘性薄膜(未图示)。
在基板30上，电容器12、开关晶体管14及续流二极管20的各端子被插入各自对应的安装孔(通孔)，在基板上面30a侧或基板下面30b侧，例如通过锡焊与各自对应的薄膜导体连接。
详细地说，电容器12的两端子12a、12b分别插入基板30的安装孔44、46，正极侧端子12a在基板上面30a侧与正极侧导电线路用薄膜导体34连接(图1)，负极侧端子12b在基板上面30a侧与负极侧导电线路用薄膜导体38连接(图1)。
开关晶体管14的电流流入侧端子14D及电流流出侧端子14S分别插入基板30的安装孔48、50，电流流入侧端子14D在基板上面30a侧与正极侧导电线路用薄膜导体34连接(图3)，电流流出侧端子14S在基板下面30b侧与正极侧导电线路用薄膜导体42连接(图1、图3)。开关晶体管14的控制端子14G插入基板30的安装孔52，在基板下面30b侧与控制线路用薄膜导体54连接(图3)。如图4所示，在基板下面30b侧该控制线路用薄膜导体54以与正极侧导电线路用薄膜导体42经隔离带56分离的岛状图形形成在基板下面30b上。该薄膜导体54的表面也有绝缘性薄膜(未图示)被覆。
在本实施例中，基板上面30a上安装有通过控制信号CS的电阻58。电阻58的信号输入侧端子58J插入基板30的安装孔60，在基板上面30a侧与薄膜导体36连接(图3)。电阻58的信号输出侧端子58K插入基板30的安装孔62，在基板下面30b侧与薄膜导体54连接(图1及图3)。
续流二极管20的阴极端子20C及阳极端子20A分别插入基板30的安装孔64、66，阴极端子20C在基板下面30b侧与正极侧导电线路用薄膜导体42连接(图1、图5)，阳极端子20A在基板上面30a侧与负极侧导电线路用薄膜导体38连接(图5)。
通过在上述基板30上的安装，各部件(12、14、20)间实现如下电连接。电容器12的正极侧端子12a和开关晶体管14的电流流入侧端子14D在基板上面30a侧经正极侧导电线路用薄膜导体34电连接。开关晶体管14的电流流出侧端子14S和续流二极管20的阴极端子20C在基板下面30b侧经正极侧导电线路用薄膜导体42电连接。电容器12的负极侧端子12b和续流二极管20的阳极端子20A在基板上面30a侧经负极侧导电线路用薄膜导体38电连接。
如图2所示，在基板30上，在正极侧导电线路用薄膜导体34的区域内形成有外部导体端子安装孔(通孔)68。该外部导体端子安装孔68的内壁及周缘部由薄膜导体70被覆，与基板上面30a的薄膜导体34电连接或连接。通过将与充电电路10(图6)的正极侧输出端子连通的导体的一端部或端子(未图示)安装在该外部导体端子安装孔68，使充电电路10的正极侧输出端子与电容器12的正极侧端子12a和开关晶体管14的电流流入侧端子14D电连接。
在本实施例中，如图1所示，用于对开关晶体管14及续流二极管20产生的热进行吸收或散热的导热系数高的散热部件72、74安装在基板30上。
散热部件72例如由断面呈コ字形的散热板构成，用螺栓(未图示)等固定在基板30上。在开关晶体管14的封装背面设有与电流流入侧端子14D电气短路的导电性且导热性金属板部14M。开关晶体管14相对于散热部件72使金属板部14M紧密地安装在散热部件72的外侧壁面上，由固定部件(未图示)等固定，并热结合。
散热部件72由不仅导热系数高而且电导率也高的材质例如铝构成，也可在散热部件72的底部使基板上面30a上的薄膜导体34局部露出，使薄膜导体34经散热部件72与开关晶体管14的金属板部14M或电流流入侧端子14D电连接。或者，也可在散热部件72上设置电气端子或连接部，以取代上述外部导体端子安装孔68。
散热部件74也是例如由断面呈コ字形的散热板构成的，用螺栓(未图示)等固定在基板30上。在续流二极管20的封装背面也设有与阴极端子14D电气短路的导电性且导热性金属板部20M。续流二极管20相对于散热部件74使金属板部20M紧密地安装在散热部件74的外侧壁面上，由固定部件(未图示)等固定，并热结合。
图示结构例的散热部件74由不仅导热系数高而且电导率也高的材质例如铝构成，一端部具有外部导体端子连接部74a。与上部电极16(图6)连通的导体的一端部或端子(未图示)连接在该外部导体端子连接部74a上。
散热部件74的底部之下经绝缘板76插入有例如铜板构成的板状导电性部件78。该导电性部件78与基板上面30a上的负极侧导电线路用薄膜导体38电连接，一端部具有外部导体端子连接部78a。与下部电极18(图6)连通的导体的一端部或端子(未图示)及与充电电路10(图6)的负极侧输出端子连通的导体的一端部或端子(未图示)连接在该外部导体端子连接部78a上，由此，充电电路10的负极侧输出端子、电容器12的负极侧端子12b、续流二极管20的阳极端子20A和下部电极18电气上相互或共同连接。
在本实施例的上述结构的电源部组合中，夹着一张基板30，使电容器12、开关晶体管14及续流二极管20高密度集成在其两侧(两面)，经由形成于基板30两面上的薄膜导体(34、38、42)各部间电连接，故包括这三者(12、14、20)的环路L(图6)的总长或距离比现有装置(图7)的短得多。这样，使得在开关晶体管14自开状态转换为闭状态后紧接着在环路L内产生的浪涌电压非常小，即使不附加缓冲电路等保护电路也可使开关晶体管14维持安全。
如上所述，由于使电容器12、开关晶体管14及续流二极管20高密度集成在一张基板30的两侧，并经由基板上的薄膜导体电连接，故可形成轻量小型的组合，可实现电源部的小型化。其优点与将这些部件(12、14、20)各自并联设置多个的情况相比是(部件数量越多越)显著的。
在上述实施例中，是将开关晶体管14及续流二极管20相对于基板30配置在电容器12的相反侧(基板上面30a侧)，但也可采用配置在同侧(基板下面30b侧)的结构。
在上述实施例的组合中，也可以采用将相当于导电性部件78的部件设置在正极侧导电线路用薄膜导体34或控制信号用薄膜导体36上的结构，或者，也可采用将相当于外部导体端子安装孔68的部件设置在负极侧导电线路用薄膜导体38或控制信号用薄膜导体36的区域上的结构。
在上述实施例中，对以高频使开关晶体管14开、闭的通电方式，设置了续流二极管20。但是，在使开关晶体管14作为一种可变电阻器持续打开的通电方式下也可应用本发明，这种通电方式下，可省去续流二极管20。
如上所述，根据本发明的电阻焊装置，可减小使开关元件关闭后紧接着产生的浪涌电压，故即使不设置耐浪涌电压用的保护电路，也可确保开关元件的安全，可容易地实现电源部的轻量小型化。
权利要求
1.一种电阻焊装置，相对于为焊接通电而加压接触在焊接件上的第一及第二焊接电极，暂时存储电阻焊用电力后再放电的电容器的第一端子经开关元件电连接在所述第一焊接电极上，同时，所述电容器的第二端子电连接在所述第二焊接电极上，续流二极管以规定极性电连接在所述第一及第二焊接电极之间，其中，所述电容器、所述开关元件及所述续流二极管配置在基板上，经所述基板两面上形成的多个薄膜导体，使所述电容器、所述开关元件及所述续流二极管电连接。
2.一种电阻焊装置，相对于为焊接通电而加压接触在焊接件上的第一及第二焊接电极，暂时存储电阻焊用电力后再放电的电容器的第一端子经开关元件电连接在所述第一焊接电极上，同时，所述电容器的第二端子电连接在所述第二焊接电极上，续流二极管以规定极性电连接在所述第一及第二焊接电极之间，其中，相互电隔离的第一及第二薄膜导体分别固装形成于由绝缘性材料构成的基板的第一面上，同时与所述第一及第二薄膜导体均电隔离的第三薄膜导体固装形成于所述基板的第二面上，所述电容器配置在所述基板的第二面侧，所述电容器的第一及第二端子在所述基板的第一面侧分别与所述第一及第二薄膜导体连接，所述开关元件配置在所述基板的第一或第二面侧，所述开关元件的电流流入侧的端子在所述基板的第一面侧与所述第一薄膜导体连接，同时，其电流流出侧的端子在所述基板的第二面侧与所述第三薄膜导体连接，所述续流二极管配置在所述基板的第一或第二面侧，所述续流二极管的阴极端子在所述基板的第二面侧与所述第三薄膜导体连接，同时其阳极端子在所述基板的第一面侧与所述第二薄膜导体连接，所述第三及第二薄膜导体分别与所述第一及第二焊接电极电连接。
3.一种电阻焊装置，相对于为焊接通电而加压接触在焊接件上的第一及第二焊接电极，暂时存储电阻焊用电力后再放电的电容器的第一端子经开关元件电连接在所述第一焊接电极上，同时，所述电容器的第二端子电连接在所述第二焊接电极上，其中，所述电容器及所述开关元件配置在基板上，经所述基板两面上形成的多个薄膜导体，使所述电容器及所述开关元件电连接。
4.一种电阻焊装置，相对于为焊接通电而加压接触在焊接件上的第一及第二焊接电极，暂时存储电阻焊用电力后再放电的电容器的第一端子经开关元件电连接在所述第一焊接电极上，同时，所述电容器的第二端子电连接在所述第二焊接电极上，其中，相互电隔离的第一及第二薄膜导体分别固装形成于由绝缘性材料构成的基板的第一面上，同时与所述第一及第二薄膜导体均电隔离的第三薄膜导体固装形成于所述基板的第二面上，所述电容器配置在所述基板的第二面侧，所述电容器的第一及第二端子在所述基板的第一面侧分别与所述第一及第二薄膜导体连接，所述开关元件配置在所述基板的第一或第二面侧，所述开关元件的电流流入侧的端子在所述基板的第一面侧与所述第一薄膜导体连接，同时，其电流流出侧的端子在所述基板的第二面侧与所述第三薄膜导体连接，所述第三及第二薄膜导体分别与所述第一及第二焊接电极电连接。
5.如权利要求1～4任一项所述的电阻焊装置，其中，所述开关元件由晶体管构成，在所述基板的第一及/或第二面上固装形成有与所述第一、第二及第三薄膜导体均电隔离的第四薄膜导体，所述晶体管的控制端子与所述第四薄膜导体电连接。
6.如权利要求1、2或5任一项所述的电阻焊装置，其中，在所述基板上形成有所述续流二极管的各端子通过的通孔。
7.如权利要求1～6任一项所述的电阻焊装置，其中，在所述基板上形成有所述电容器及所述开关元件的各端子通过的通孔。
8.如权利要求1～7任一项所述的电阻焊装置，其中，所述基板的第一及/或第二面上设有与所述开关元件热结合的第一散热部件。
9.如权利要求8所述的电阻焊装置，其中，所述第一散热部件由导电性部件构成，与第一、第二或第三薄膜导体中任一薄膜导体电连接。
10.如权利要求1、2、5～9任一项所述的电阻焊装置，其中，所述基板的第一及/或第二面上设有与所述续流二极管热结合的第二散热部件。
11.如权利要求10所述的电阻焊装置，其中，所述第二散热部件由导电性部件构成，与第一、第二或第三薄膜导体中任一薄膜导体电连接。
12.如权利要求1～11任一项所述的电阻焊装置，其中，所述电容器并联连接设置有多个。
13.如权利要求1～12任一项所述的电阻焊装置，其中，所述开关元件并联连接设置有多个。
14.如权利要求1、2、5～13任一项所述的电阻焊装置，其中，所述续流二极管并联连接设置有多个。
全文摘要
一种电阻焊装置,可减小开关元件关闭后紧接着产生的浪涌电压,确保开关元件的安全。在该电源部组合中,电容器12、开关晶体管14及续流二极管20安装在一张基板30上,经基板30的两面上形成的薄膜导体34、38、42使各部间电连接。详细地说,电容器12的正极侧端子12a和开关晶体管14的电流流入侧端子(未图示)在基板上面30a侧经正极侧导电线路用薄膜导体34电连接。开关晶体管14的电流流出侧端子14S和续流二极管20的阴极端子20C在基板下面30b侧经正极侧导电线路用薄膜导体42电连接。电容器12的负极侧端子12b和续流二极管20的阳极端子(未图示)在基板上面30a侧经负极侧导电线路用薄膜导体38电连接。
文档编号B23K11/24GK1356196SQ0113933
公开日2002年7月3日 申请日期2001年11月26日 优先权日2000年11月28日
发明者渡辺干男 申请人:宫地技术株式会社