研究開発された技術紹介

レーザを用いた全周囲均等溶融照射技術の開発、銅線材の高精度切断・搬送技術、溶接品質の評価技術を統合し、1分間に300個の高速度生産を実現する量産プロセスを構築する。これにより、月間250万個の供給能力と車載レベルの溶接強度、形状精度を確保し、川下企業の要求を満たす高品質なLIC用銅リード端子を提供することを目指す。本技術の確立は、次世代蓄電デバイス市場における競争力向上に寄与し、持続可能なエネルギー社会の実現に貢献するものである。

・全周均等溶融照射技術の開発
-レーザ照射角度を最適化し、銅端子線を全周均等に溶融。
-45度と90度の照射角度を検討し、90度が最適と判断。
・レーザ溶接機の選定と条件調整
-古河電気工業製ハイブリッドレーザ「BRACE」を選定。
-照射出力と波形制御で溶融状態を最適化。
・リード線押込み制御技術
-リード線を溶融池に押し込み、溶接形状を制御。
-押込み量の調整で溶接盛高さを最適化。
・スパッタ発生の低減
-IRレーザ出力の波形制御でスパッタ量を低減。
-出力を700W以下に抑え効果を確認。
・ガルバノスキャナによる光路変更
-溶接形状の安定化を図るも、対応するハイブリッドレーザがなく断念。
・反射光良否判定システム
-溶接時の反射光波形をリアルタイム監視し、品質判定を実施。
-データ収集速度は100ms以下で精度を確保。
・リード端子の溶接評価技術
-カメラとプリズムを使用し、全周外観検査システムを構築。
-不良検出率1%以下、検査時間100ms以下を達成。
・量産プロセス構築
-300個/分の生産速度を目指し、レーザ溶接機とプレス機を接続。
-現在200個/分の稼働を確認。

・銅端子線と銅リード線を溶接するためのレーザ溶接機として、ハイブリッドレーザ機を選定した。
・リード端子を溶接するためのレーザ照射位置、照射波形などの条件を決定し、目標とする溶融形状を得た。
・自動溶接のための検査方法として、レーザ反射光による良否判定、投影像による50μｍ以上の突起の確認を可能とし、レーザ溶接条件のフィードバックが可能であることを確認した。
・線材の切断からレーザ溶接、検査、端子線のプレスと一連の工程を200個/分の速度で製造できることまでを事業期間内に確認した。
・アルミ、CP線(錫銅メッキ鉄線)など異種金属同士のレーザ溶接についても検討し、溶接可能の見通しをつけた。

・自動車向けリチウムイオンキャパシタ
-電気自動車(EV)への移行に伴い、車載部品としての採用が期待される。
-EVや自動運転技術の進展により、LIC(リチウムイオンキャパシタ)市場が拡大。
-エネルギー密度が高く、広い適用温度範囲を持つため、従来のコンデンサとの差別化が図れる。
・通信用途向けリチウムイオンキャパシタ
-スマートメーターやサーバーのバックアップ電源として活用。
-第5世代移動通信システム(5G)で基地局の需要が増加。
-IoT向け通信技術(LPWA、NB-IoT)に対応し、スマートメーターや環境センサーなどの電源として利用。
-東京都水道局のスマート水道メーターモデル事業での採用が予定されている。

販売ターゲットはこれから市場が拡大していくと想定される車載向けのみならず、スマートメーター、通信基地局、サーバーといった分野を想定している。広告・宣伝活動として情報誌への掲載、新聞等への発表を考えている。製品群の充実については、車載向けに培ったプレス技術による耐震性の向上、化成技術による静電容量の向上、さらにUHS-LWを用いて顧客のニーズに合った溶接形状を付加することで、高性能のLICとなり市場規模拡大を図る。

・ハイブリッドレーザ溶接機の導入
-銅線材の溶融に最適なレーザ溶接機を選定し、精密な溶接を実現。
・レーザ溶接条件の最適化
-出力制御、照射角度、線材回転などの調整で高品質な溶接を実現。
-溶接時間の短縮、スパッタ低減、溶接部の形状制御が可能。
・リードくびれ対策
-錫ニッケルメッキを使用し、溶接強度の向上を確認。
・高速製造と精密位置決め
-インデックステーブルを採用し、200個/分の製造速度を実現。
・検査システムの強化
-反射光による良否判定システムを導入し、異常検出の精度を向上。
-プリズムを活用し、カメラ台数を減らしながら高精度な外観検査を実施。
・自動化試作機の開発
-レーザ溶接機とプレス機を連携させ、自動化試作機を完成。
-顧客要求品質を満たす製品の製造を確認。

国内メーカ及び海外メーカ数社からの引き合いがある。また、その他材料の組合せでも検討を行い、溶接の可能性は確認できたので、顧客の要求に合わせての製品化検討を今後も続けていくこととする。

銅端子線と銅リード線の溶接において、「リードくびれ」が発生し、接続強度（折り曲げ試験）が顧客要求の１サイクルとぎりぎりの要求レベルであり、材料構造的に目標値の再設定が必要となる。