JP4271379B2

JP4271379B2 - スパークプラグ

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Publication number: JP4271379B2
Application number: JP2001032475A
Authority: JP
Inventors: 恒円堀; 啓二金生
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: FR2920258A1; DE10205078B4; DE10205078A1; US20020105254A1; JP2002237365A; FR2820552B1; FR2829307B1; FR2820552A1; FR2829307A1; US6853116B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ギャップを介して対向する中心電極及び接地電極を備え、接地電極に火花放電部材としての貴金属チップをレーザ溶接してなるスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のスパークプラグとしては、特開昭５２−３６２３７号公報に記載されている様な、中心電極および接地電極を共に電極支持部から突起させ、かつ電極支持部よりも細い細電極とすることにより、高着火性を実現したものが提案されている。
【０００３】
これは、電極を細くすることにより電極の熱容量が小さくなるため火炎核の消炎作用が低減されること、および、電極を電極支持部から突起させることにより中心電極と接地電極との空間が広くなり、放電ギャップにて発生する火炎核の成長を妨げにくいことから、着火性を高めることができるためである。
【０００４】
ここで、電極の耐消耗性を確保するために、細電極の構成として、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ等、またはこれら貴金属の合金が電極支持部材に固着されている。また、固着の方法としては、溶接、打ち込み、圧入もしくは押し込んでからかしめる等が記載されているが、上記公報においては、具体的な溶接形状、構成等の記載が無い。
【０００５】
近年、エンジンにおいては、高出力、低燃費、低排出ガス等の傾向により、従来のエンジンに比して高温の燃焼雰囲気となる。このような構成のエンジンでは、スパークプラグの電極温度が非常に高くなるため、熱応力、高温酸化等により、固着されている貴金属チップが脱落してしまうといった問題が顕在化してきた。特に、接地電極では、ハウジングまでの距離が長いので熱引き性が中心電極に比べて劣ること、および、燃焼室内への突き出し量が多いのでより高温となることから、この問題が顕著である。
【０００６】
そこで、接合信頼性を向上させるべく、貴金属チップを電極に接合する方法としては、特開平９−１０６８８０号公報や特開平１１−３５４２５１号公報に記載されているような方法がとられている。
【０００７】
前者は貴金属チップを電極母材に圧接して、チップ周囲の母材を盛り上がらせ、この盛り上がり部にレーザ照射を行い、レーザ溶接するものである。また、後者は、電極母材表面に貴金属チップ（Ｉｒ合金チップ）を接触させ、チップの外側からレーザ照射を行い、レーザ溶接するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、高い着火性を実現すべく、細電極としての貴金属チップを細くしていった場合（例えば、チップの軸直交断面積で０．数ｍｍ²程度）、上記２つの貴金属チップを電極に接合する方法では、チップと電極母材との接合信頼性を十分に確保できるとは言いがたい。特に、中心電極に比べて熱引き性が劣り高温となる接地電極では、この接合信頼性の十分な確保がなされていない。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、接地電極に火花放電部材としての貴金属チップをレーザ溶接してなるスパークプラグにおいて、高着火性を確保すべく貴金属チップを細くした場合であっても、接地電極と貴金属チップとの接合について、更なる接合信頼性の向上を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、接合部に発生する熱応力を低減するために、チップと接地電極との接合部における形状や各種の寸法等について実験検討を行い、その検討結果に基づいて、本発明を創出した。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明では、中心電極（３０）と、この中心電極と放電ギャップ（５０）を介して対向する接地電極（４０）と、一端面が接地電極における中心電極との対向面（４３）である平坦面に接触するように載置されレーザ溶接された柱状の貴金属チップ（４５）とを備えるスパークプラグにおいて、貴金属チップは、その軸方向において対向面から中心電極側へ突出しており、対向面と貴金属チップとの接合界面近傍に対して、対向面に斜めの方向からレーザを照射することにより接地電極と貴金属チップとが溶け込みあった溶融部（４４）が形成されており、貴金属チップの軸と直交する貴金属チップの断面積が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下であり、貴金属チップのうち溶融部に最も近い部位における軸と直交する断面積をＡとしたとき、貴金属チップの一端面において断面積Ａの領域に占める未溶融部（４６）の断面積Ｂの比率である未溶融断面積比率Ｃが５０％以内であり、溶融部における最大溶け込み深さＨ方向の軸と対向面とが交差する角度である溶融角度αが６０°以下であり、前記貴金属チップのうち前記溶融部に最も近い部位における幅をＤとしたとき、前記最大溶け込み深さＨが、１．４Ｄ以下であることを特徴としている。
【００１２】
本発明のように、軸と直交する断面積が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下と細くした柱状の貴金属チップにおいて、未溶融断面積比率Ｃを５０％以下、溶融角度αを６０°以下とすれば、貴金属チップと溶融部との界面に発生する熱応力を小さいものとできるため、細い貴金属チップによって高着火性を確保しつつ、接合信頼性を大幅に向上させることができる。
【００１３】
また、本発明では、上記した従来の特開平９−１０６８８０号公報のように、貴金属チップを電極母材に圧接して埋没させることが無くなり、電極母材である接地電極の対向面と貴金属チップとの接合界面に対して、当該対向面に斜めの方向からレーザを照射することにより溶融部を形成するだけでチップの接合が行われるため、上記圧接によるチップの座屈の恐れがなくなるという利点もある。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明では、最大溶け込み深さＨ方向の軸と溶融部（４４）の表面とが交わる交点をＦとしたとき、この交点Ｆと対向面（４３）との距離である溶融位置ｙが、対向面を０とし、交点Ｆが対向面よりも接地電極（４０）の外部に位置するときを＋、接地電極の内部に位置するときを−としたとき、−０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にあり、更に、溶融角度αが（３０＋１００ｙ）°以下であることを特徴としている。
【００１５】
このことにより、更なる接合信頼性の向上を図ることができ、より厳しい環境に対応するスパークプラグを提供することができる。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明のように、貴金属チップ（４５）として、Ｉｒを５０重量％以上含有したＩｒ合金よりなるものを用いたスパークプラグに適用して十分にその効果を発揮することができる。
【００３３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係るスパークプラグＳ１の全体構成を示す半断面図である。このスパークプラグＳ１は、自動車用エンジンの点火栓等に適用されるものであり、該エンジンの燃焼室を区画形成するエンジンヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に挿入されて固定されるようになっている。
【００３５】
スパークプラグＳ１は、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼等）等よりなる円筒形状の取付金具１０を有しており、この取付金具１０は、図示しないエンジンブロックに固定するための取付ネジ部１１を備えている。取付金具１０の内部には、アルミナセラミック（Ａｌ₂Ｏ₃）等からなる絶縁体２０が固定されており、この絶縁体２０の先端部２１は、取付金具１０の一端から露出するように設けられている。
【００３６】
絶縁体２０の軸孔２２には中心電極３０が固定されており、この中心電極３０は取付金具１０に対して絶縁保持されている。中心電極３０は、例えば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、図１に示すように、その先端面（本発明でいう中心電極の先端部）３１が絶縁体２０の先端部２１から露出するように設けられている。
【００３７】
一方、接地電極４０は、例えば、Ｎｉを主成分とするＮｉ基合金からなる角柱より構成されており、根元端部４２にて取付金具１０の一端に溶接により固定され、途中で略Ｌ字に曲げられて、先端部４１の側面（以下、先端部側面という）４３において中心電極３０の先端面３１と放電ギャップ５０を介して対向している。
【００３８】
ここで、図２に、スパークプラグＳ１における放電ギャップ５０近傍の拡大構成を概略断面図として示す。上記のように放電ギャップ５０を介して中心電極３０の先端面３１と接地電極４０の先端部側面（本発明でいう中心電極との対向面）４３とが対向して配置されており、これら中心及び接地電極３０、４０における各面３１、４３には、貴金属チップ３５、４５がレーザ溶接により接合されている。
【００３９】
すなわち、中心電極３０の先端面３１には、貴金属チップ（以下、中心電極側チップという）３５が、また、接地電極４０の先端部側面４３には、貴金属チップ（以下、接地電極側チップという）４５が、それぞれ溶融部３４、４４を介して電極母材３０、４０と接合されている。
【００４０】
本例では、両チップ３５、４５は円柱状であり、その一端面側が各電極３０、４０にレーザ溶接されている。そして、放電ギャップ５０は、両チップ３５、４５の先端部間の空隙であり、例えば１ｍｍ程度である。
【００４１】
これら両チップ３５、４５は、Ｐｔ、Ｐｔ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金等の貴金属よりなるものを採用することができる。特にＩｒ合金としては、Ｉｒを５０重量％以上含有し、これにＲｈ、Ｐｔ、Ｒｕ、ＰｄおよびＷ等が添加された耐消耗性に優れた高融点のものを採用でき、本例では、両チップ３５、４５に、Ｉｒ−１０Ｒｈ（Ｉｒが９０重量％、Ｒｈが１０重量％のもの）のＩｒ合金チップを採用している。
【００４２】
このスパークプラグＳ１は、周知の製造方法を用いて製造することができるが、本実施形態では、特に、接地電極４０の先端部側面４３への接地電極側チップ４５のレーザ溶接方法に、以下に述べるような独自の方法を採用している。
【００４３】
図３および図４は、そのような接地電極側チップの接合方法を説明するための説明図である。なお、図３（ａ）〜（ｄ）および図４（ａ）、（ｂ）において、（ａ）、（ｂ）および（ｄ）は外観図、（ｃ）は断面図を示し、（ｂ）は（ａ）の上視図であり、（ｄ）は（ｃ）の上視図である。また、図３、図４中、レーザの照射方向を矢印ＬＺにて示す。
【００４４】
まず、図３（ａ）、図４（ａ）に示す様に、円柱状の接地電極側チップ４５の一端面を接地電極４０の先端部側面（対向面）４３に接触させるように載置する。続いて、図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）、（ｂ）に示す様に、接地電極側チップ４５の側面４５ａと接地電極４０の先端部側面４３とがなす角部４５ｂ近傍に対して、これらチップ４５の側面４５ａ及び接地電極４０の先端部側面４３とは斜めの方向から、レーザ照射を行い、接地電極側チップ４５と接地電極４０とを溶融させる。
【００４５】
つまり、接地電極４０の先端部側面（対向面）４３と接地電極側チップ４５との接合界面近傍に対して、接地電極４０の先端部側面４３に斜めの方向からレーザを照射することにより、図３（ｃ）および（ｄ）に示す様に、接地電極４０と接地電極側チップ４５とが溶け込みあった上記溶融部４４が形成される。
【００４６】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）は、レーザの照射口を多数設け（図示例では６方向）、ワークを移動させることなく溶接する方法であり、図４（ａ）、（ｂ）は、レーザの照射口は１方向のみで、接地電極側チップ４５を軸にワークを回転させる（図示例では回転角度６０°×６回照射）ことにより溶接する方法であるが、溶接点数はチップサイズ、形状等に応じて、随時変更可能である。
【００４７】
こうして、接地電極側チップ４５は接地電極４０にレーザ溶接される。そして、接地電極側チップ４５は、その軸方向において接地電極４０の先端部側面４３から中心電極３０側（中心電極側チップ３５側）へ突出した形で、上記溶融部４４を介して接地電極４０に接合されている。
【００４８】
ここで、図５は、溶融部４４の形状のより詳細な構成を示す図であり、（ａ）は図２および図３（ｃ）に対応した断面図、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図、すなわち接地電極側チップ４５の一端面（チップ４５と接地電極４０の先端部側面４３との界面）における断面図である。なお、図５においては、溶融前の接地電極側チップ４５および接地電極４０の先端部側面４３の形状を破線にて示してある。
【００４９】
この図５を参照して、本実施形態における接地電極側チップ４５の接合構成について、更に述べる。本実施形態では、接地電極側チップ４５は、当該チップの軸と直交する断面積（本例では略円形断面、以下。軸直交断面積という）が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下である。
【００５０】
また、接地電極側チップ４５のうち溶融部４４に最も近い部位における軸直交断面積（溶融部最近接チップ断面積）をＡとする（図５（ａ）参照）。また、接地電極側チップ４５の一端面（Ｐ−Ｐ断面）においては、接地電極４０とチップ４５とが溶け込まずにチップ４５が残存した未溶融部４６が存在する（図５（ｂ）参照）。
【００５１】
ここで、本実施形態では、接地電極側チップ４５の一端面において溶融部最近接チップ断面積Ａの領域（図５（ｂ）中の破線円内の領域）に占める未溶融部４６の断面積Ｂの比率を未溶融断面積比率Ｃ（＝１００Ｂ／Ａ、単位：％）としたとき、この未溶融断面積比率Ｃが５０％以内である（Ｃ≦５０％）。
【００５２】
また、溶融部４４における最大溶け込み深さＨ方向の軸と接地電極４０の先端部側面（対向面）４３とが交差する角度を溶融角度αとしたとき（図５（ａ）参照）、本実施形態では、この溶融角度αが６０°以下である（α≦６０°）。
【００５３】
また、最大溶け込み深さＨ方向の軸と溶融部４４の表面とが交わる交点をＦとする（図５（ａ）参照）。そして、この交点Ｆと接地電極４０の先端部側面（対向面）４３との距離である溶融位置ｙは、交点Ｆが当該先端部側面４３にあるときを０とし、交点Ｆが先端部側面４３よりも接地電極４０の外部（図５（ａ）中の上方）に位置するときを＋、接地電極４０の内部（図５（ａ）中の下方）に位置するときを−として定義する。
【００５４】
このように定義された溶融位置ｙは、本実施形態では、−０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にある（−０．２ｍｍ≦ｙ≦０．３ｍｍ）ことが好ましい。また、この溶融位置ｙと上記溶融角度αとの関係において、溶融角度αが（３０＋１００ｙ）°以下の範囲である（α≦３０＋１００ｙ）ことが好ましい。
【００５５】
さらに、接地電極側チップ４５のうち溶融部４４に最も近い部位における幅（軸と直交する方向の幅、本例では直径径方向の幅、図５（ａ）参照）をＤとしたとき、最大溶け込み深さＨが幅Ｄの１．４倍以下であること（Ｈ≦１．４Ｄ）であることが好ましい。
【００５６】
このように、接地電極側チップ４５の接合構成は、チップの軸と直交する断面積が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下である接地電極側チップ４５において、溶融部４４の構成を、Ｃ≦５０％、および、α≦６０°とし、好ましくは、−０．２ｍｍ≦ｙ≦０．３ｍｍ、α≦３０＋１００ｙ、Ｈ≦１．４Ｄとした独自の構成を有している。
【００５７】
このような独自構成を採用した根拠は、接合部に発生する熱応力を低減するために、上記図５に示す様なチップ４５と接地電極４０との接合部における各寸法等について接合信頼性試験を行い、検討した結果に基づくものである。次に、その検討結果の一例について述べる。
【００５８】
接合信頼性試験として、スパークプラグをエンジンに実装し耐久試験を行った。耐久試験は、６気筒２０００ｃｃエンジンで実施し、運転条件はアイドル１分保持、スロットル全開６０００ｒｐｍ１分保持の繰返しを１００時間行った。
【００５９】
接合信頼性は、図６に示す剥離率で評価した。図６は、上記図５に対応する断面を示すもので、剥離率は、チップ４５と溶融部４４との界面における剥離率（チップ−溶融部剥離率）と、溶融部４４と電極母材である接地電極４０との界面における剥離率（溶融部−母材剥離率）とがある。
【００６０】
図６では、各界面において、本来接合されている部分の長さ（接合長さ）をａ１、ａ２、ｃ１、ｃ２で示し、これら各接合長さのうち剥離している部分の長さ（剥離長さ）をｂ１、ｂ２、ｄ１、ｄ２で示している。これら各長さや切断面形状は、当該切断面を金属顕微鏡等で観察することで知ることができる。
【００６１】
そして、上記チップ−溶融部剥離率は、｛（ｂ１＋ｂ２）／（ａ１＋ａ２）｝×１００（％）、上記溶融部−母材剥離率は、｛（ｄ１＋ｄ２）／（ｃ１＋ｃ２）｝×１００（％）にて求められるが、これら２つの剥離率のうち、上記耐久試験後において、より剥離率の高い方を評価対象とした。
【００６２】
図７は、未溶融断面積比率Ｃ及び溶融角度αの接合信頼性への影響を示す図である。ここで、接地電極側チップ４５としては、直径（本例ではＤに相当）がφ０．３６ｍｍ（溶融部最近接チップ断面積Ａでは０．１ｍｍ²）で、長さＬ（図３（ａ）参照）が０．８ｍｍの円柱状のＩｒ−１０Ｒｈを使用し、接地電極（電極母材）４０は、幅Ｗが２．８ｍｍ、厚さｔが１．６ｍｍ（Ｗ、ｔは図３参照）であるＮｉ基合金としてのインコネル（登録商標）を使用した。また、溶融位置ｙ＝０とした。
【００６３】
図７は、未溶融断面積比率Ｃを０、２５、５０、７５％と変えた各場合における溶融角度α（°）と剥離率（％）との関係を示している。なお、図７は、ｎ数：６で試験を行い、図中のプロット点は、６個のうちの最も剥離率の高かったものを示している。
【００６４】
図７から未溶融断面積比率Ｃおよび溶融角度αが小さいほど剥離率が小さく、接合信頼性が高くなっていることがわかる。また、溶融角度αについては、１０°おきに検討したが、６０°を超えると、溶接時に接地電極側チップ４５がえぐれてしまい（レーザでチップ４５が削り取られてしまい）、良好な溶接ができず、初期の接合強度が大幅に低下してしまうという問題が発生した。
【００６５】
また、溶融角度αが小さい程、接合信頼性に優れているが、これは、溶融角度αが小さいと、チップ４５を多く溶かすことができ、溶融部４４中のＩｒ合金比率を高めることができる（チップ４５と溶融部４４との線膨張係数差を縮小できる）ため、チップ４５と溶融部４４の界面へ加わる熱応力を低減できるからである。
【００６６】
また、図７から、未溶融断面積比率Ｃが５０％以下の場合は、多少の差は認められるものの、ほぼ同等の接合信頼性を有しているが、未溶融断面積比率Ｃが７５％になると接合信頼性が大幅に低下することがわかる。これは、未溶融部４６の断面積Ｂが大きすぎ、逆に溶融部４４が小さすぎて、熱応力緩和層としての溶融部４４の効果を十分に発揮できないためである。
【００６７】
なお、図示しないが、未溶融断面積比率Ｃ及び溶融角度αの接合信頼性への影響は、接地電極側チップ４５の軸直交断面積（本例では溶融部最近接チップ断面積Ａに等しい）に関わらず、上記図７と同様の結果が得られることも確認している。
【００６８】
次に、図８に示す様に、溶融部最近接チップ断面積Ａの接合信頼性への影響を確認した。ここで、接地電極側チップ４５としては、長さＬ＝０．８ｍｍの円柱状のＩｒ−１０Ｒｈを使用し、接地電極４０は上記図７の場合と同様のものを使用した。また、溶融角度α＝３０°、未溶融断面積比率Ｃ＝５０％、溶融位置ｙ＝０とした。また、ｎ数：４で試験した。
【００６９】
図８は、溶融部最近接チップ断面積Ａ（ｍｍ２）と剥離率（％）との関係を示している。図８から、当該断面積Ａが０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下の場合は、安定かつ低い剥離率を示しており、接合信頼性を確保できるが、当該断面積Ａが０．６ｍｍ²を超えると剥離率にばらつきが生じ、接合信頼性が大幅に低下していることがわかる。
【００７０】
これは、当該断面積Ａが大きくなる程、チップ４５の熱容量が大きくなり、チップ４５と溶融部４４の界面へ加わる熱応力が大きくなるためである。また、溶融部最近接チップ断面積Ａが０．１ｍｍ²よりも小さいと、接地電極側チップ４５自体が細すぎて、火花放電による消耗が激しくなるため実用的ではない。
【００７１】
従って、溶融部最近接チップ断面積Ａが０．１ｍｍ²≦Ａ≦０．６ｍｍ²である細い貴金属チップ４５を、接地電極４０の先端部側面（対向面）４３から中心電極３０の方向へ突出させることで、着火性についても細電極としての効果を発揮することができる。
【００７２】
なお、本例では、長さ方向に渡って径の均一な円柱、つまり通常の円柱形状の接地電極４５を使用しているが、段付円柱形状のものでもよい。例えば、接地電極側チップ４５のうち溶融部４４に最も近い部位が、突出先端部側（中心電極３０側）の部位よりも細い（または太い）ものでも良い。このような段付円柱状においても、全体として軸直交断面積が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下のチップ４５を採用する。
【００７３】
以上、図７および図８に示す様な検討結果から、軸直交断面積が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下である細い円柱状の接地電極側チップ４５を、斜め照射によるレーザ溶接にて固定するとともに、チップの軸方向において対向面４３から中心電極３０側へ突出させ、且つ、溶融部４４の構成をＣ≦５０％、α≦６０°とすることで、高着火性を確保しつつ、接合信頼性を大幅に向上させたスパークプラグを提供することができると言える。
【００７４】
次に、更に接合信頼性を向上させるために、溶融位置ｙと最大溶け込み深さＨについて検討した結果を示す。接合信頼性は、上記と同様に、エンジン耐久試験後の剥離率にて評価したが、界面剥離によるチップ脱落を、より確実に防止するために、剥離率が２５％以下であれば接合信頼性を確保できるものとした。
【００７５】
まず、図９に示す様に、溶融位置ｙの接合信頼性への影響を確認した。ここで、接地電極側チップ４５および接地電極（電極母材）４０としては、上記図７の場合と同様のものを使用し、未溶融断面積比率Ｃは５０％とした。
【００７６】
図９は、溶融位置ｙを−０．３ｍｍ〜０．４ｍｍと変えた各場合における溶融角度α（°）と剥離率（％）との関係を示している。なお、図９は、ｎ数：６で試験を行い、図中のプロット点は、６個のうちの最も剥離率の高かったものを示している。
【００７７】
図９から、溶融位置ｙが−０．２ｍｍ≦ｙ≦０．３ｍｍの範囲であり、且つ、溶融角度αが、α≦３０＋１００ｙ（°）の範囲であれば、剥離率を２５％以下に抑えることができ、エンジン耐久後も接合信頼性をより高いレベルにて確保できるが、溶融位置ｙが−０．２ｍｍよりも小さいか、または０．３ｍｍよりも大きい場合は、溶融角度αに関係なく、ほぼ１００％の剥離率を示しており、接合信頼性が大幅に低下することがわかる。
【００７８】
これは、溶融位置ｙが−０．２ｍｍよりも小さいと、溶融部４４中のＩｒ合金比率が低くなり、チップ４５と溶融部４４との線膨張係数差が非常に大きくなるため、チップ４５と溶融部４４との界面への熱応力が増大するからである。一方、溶融位置ｙが０．３ｍｍよりも大きいと、溶融部４４中のＩｒ合金比率が極めて高くなり、溶融部４４と接地電極（母材）４０との線膨張係数差が非常に大きくなるため、溶融部と母材の界面への熱応力が増大するからである。
【００７９】
以上の結果から、溶融位置ｙを−０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、溶融角度αを（３０＋１００ｙ）°以下とすれば、更に接合信頼性に優れ、より厳しい環境に対応するスパークプラグを提供することができる。
【００８０】
なお、図示しないが、溶融位置ｙの接合信頼性への影響、及び、溶融角度αと溶融位置ｙとの関係は、接地電極側チップ４５の軸直交断面積（本例では溶融部最近接チップ断面積Ａに等しい）に関わらず、上記と同様の結果が得られることも確認している。
【００８１】
次に、図１０に示す様に、最大溶け込み深さＨの接合信頼性への影響を確認した。ここで、円柱状の接地電極側チップ４５としては、直径（本例ではＤに相当）がφ０．３６ｍｍ（溶融部最近接チップ断面積Ａでは０．１ｍｍ²）で、長さＬが０．８ｍｍ、及び直径がφ０．８８ｍｍ（溶融部最近接チップ断面積Ａでは０．６ｍｍ²）で、長さＬが０．８ｍｍのＩｒ−１０Ｒｈを使用し、接地電極４０としては、上記図７の場合と同様のものを使用した。また、溶融角度α＝３０°、溶融位置ｙ＝０、未溶融断面積比率ＣはＣ≦５０％とした。
【００８２】
図１０は、溶融部最近接チップ断面積Ａを０．１ｍｍ²（上記幅Ｄでは０．３６ｍｍ）、０．６ｍｍ²（上記幅Ｄでは０．８８ｍｍ）に変えた各場合における最大溶け込み深さＨ（ｍｍ）と剥離率（％）との関係を示している。最大溶け込み深さＨは、幅Ｄの倍数にて変えていった。なお、図１０は、ｎ数：６で試験を行い、図中のプロット点は、６個のうちの最も剥離率の高かったものを示している。
【００８３】
図１０から、当該断面積Ａが本実施形態の範囲（０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下）の場合、最大溶け込み深さＨが、幅Ｄの１．４倍以下（Ｈ≦１．４Ｄ）であれば、剥離率を２５％以下に抑えることができ、エンジン耐久後も接合信頼性をより高いレベルにて確保できるが、最大溶け込み深さＨが１．４Ｄを超えると剥離率が大きくなり、接合信頼性が大幅に低下することがわかる。
【００８４】
これは、最大溶け込み深さＨが１．４Ｄよりも大きいと、接地電極（母材）の溶融量が増えるので溶融部４４中のＩｒ合金比率が低くなり、チップ４５と溶融部４４の線膨張係数差が非常に大きくなるため、チップ４５と溶融部４４の界面への熱応力が増大するからである。以上の結果から、最大溶け込み深さＨを１．４Ｄ以下とすれば、更に接合信頼性に優れ、より厳しい環境に対応するスパークプラグを提供することができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、上記した従来の特開平９−１０６８８０号公報のように、接地電極側チップ４５を接地電極（電極母材）４０に圧接して埋没させることが無くなり、接地電極４０の先端部側面（対向面）４３とチップ４５との接合界面に対して、当該対向面４３に斜めの方向からレーザを照射することにより溶融部４４を形成するだけでチップ４５の接合が行われるため、上記圧接によるチップの座屈の恐れがなくなるという利点もある。
【００８６】
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの要部を示すもので、接地電極側チップ６５と接地電極４０との接合構造およびその接合方法を示す説明図である。図１１において、（ａ）及び（ｂ）に示す外観図は、（ｃ）及び（ｄ）に断面的に示す接合構造を形成するための接合工程途中のもので、（ｂ）は（ａ）の上視図、（ｄ）は（ｃ）のＱ−Ｑ断面図である。以下、上記第１実施形態との相違点について主に説明し、同一部分には図中および文中、同一符号を付して説明を簡略化する。
【００８７】
図１１（ｃ）、（ｄ）に示す様に、接地電極４０の先端部側面４３は、中心電極３０の先端面３１と対向しており、接地電極４０の先端部４１の端面すなわち先端面４７には、少なくとも一部が埋没された状態でレーザ溶接を行うことよって形成された溶融部６４を介して貴金属チップ（本実施形態において接地電極側チップという）６５が接合されている。
【００８８】
そして、接地電極側チップ６５は、接地電極４０における中心電極３０との対向面である先端部側面４３よりも中心電極３０側へ突出し、その突出先端部６６が中心電極３０と放電ギャップ５０を隔てて対向している。また、この接地電極側チップ６５の材質は、上記第１実施形態のチップ３５、４５と同様のものにすることができる。
【００８９】
また、本実施形態における接地電極側チップ６５の形状は限定されるものではなく、柱状、ブロック状等、任意の形状とすることができる。本例では、接地電極側チップ６５はＩｒ−１０Ｒｈ合金よりなる円柱状であり、その側面６５ａにて接地電極４０の先端面４７に一部埋没しており、一端面が上記突出先端部６６を構成している。
【００９０】
この接合構成の形成方法は、次のようである。まず、図１１（ａ）、（ｂ）に示す様に、フライス、打ち抜き、プレス加工等により接地電極４０の先端面４７に凹部４７ａを形成する。そして、この凹部４７ａ内に接地電極側チップ６５の側面６５ａを対向させて、チップ６５の一部を埋没させ且つチップ６５の先端部６６を接地電極４０の先端部側面４３よりも中心電極３０側へ突出させた状態とする。
【００９１】
この状態で、図示例では、接地電極側チップ６５の側面６５ａにレーザ溶接を行うことよって、チップ６５と接地電極４０とが溶け込んだ溶融部６４を形成する。なお、溶接位置、点数はチップサイズ、形状等に応じて、随時変更可能である。
【００９２】
こうして、図１１（ｃ）、（ｄ）に示す様に、溶融部６４を介してチップ６５と接地電極４０とが接合され、接地電極側チップ６５の突出先端部６６と中心電極側チップ３５との間に放電ギャップ５０を形成することで、本実施形態のスパークプラグが完成する。
【００９３】
ところで、本実施形態によれば、接地電極４０の先端面４７に接地電極側チップ６５の少なくとも一部を埋没させてレーザ溶接しているから、上記した特開平１１−３５４２５１号公報のようなチップを埋没しない場合に比べて当該チップ６５がえぐれにくく、チップ６５を細くした場合でも適切に溶融部６４を形成することができる。また、チップ６５の接地電極４０への埋没により、埋没しない場合よりもチップ６５の熱引き性が良くなる。
【００９４】
さらに、接地電極側チップ６５において、接地電極４０における対向面すなわち先端部側面４３よりも中心電極３０側へ突出した部分を設けており、接地電極４０の先端面４７に存在する溶融部６４を放電ギャップ５０から遠ざけた構成を実現することができる。そのため、溶融部６４への飛び火を抑制でき、溶融部消耗によるチップ６５の脱落を防止することができる。
【００９５】
従って、本実施形態によれば、高着火性を確保すべく接地電極側チップ６５を細くした場合であっても、接地電極４０とチップ６５との接合について、更なる接合信頼性の向上を図ることができる。
【００９６】
次に、本実施形態の好ましい形態について述べる。図１２（ａ）、（ｂ）は、本例の円柱状のチップ６５における溶融部６４の形状のより詳細な構成を示す図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、上記図１１（ｃ）、（ｄ）に対応した断面図である。ちなみに、図１２において、（ｂ）は（ａ）のＲ−Ｒ断面図である。
【００９７】
この図１２を参照して、接地電極側チップ６５の接合構成における好ましい形態について述べる。まず、接地電極側チップ（貴金属チップ）６５のうち溶融部６４に最も近い部位における接地電極４０の先端面４７と直交する方向の幅（直交幅）をＤ１としたとき、チップ６５の接地電極への埋没量ｔ１が直交幅Ｄ１の０．５倍以上である（ｔ１≧０．５Ｄ１）ことが好ましい。
【００９８】
また、接地電極側チップ６５の軸と直交する接地電極側チップ６５の断面積Ａ’が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下であることが好ましい。なお、この断面積Ａ’に係る断面は、本例では略円形断面（図１２（ｂ）中の破線円を参照）であり、以下、単にチップ断面積Ａ’ということとする。
【００９９】
また、溶融部６４の最大幅（溶融幅）をＮとし、接地電極側チップ（貴金属チップ）６５のうち溶融部６４に最も近い部位における接地電極４０の先端面４７と平行な方向の幅（平行幅）をＤ２とし、溶融部６４における最大溶け込み深さをＨとしたとき、最大溶け込み深さＨは直交幅Ｄ１の２倍以下であり、且つ溶融幅Ｎは平行幅Ｄ２の２．５倍以下であること（Ｈ≦２Ｄ１、Ｎ≦２．５Ｄ２）が好ましい。
【０１００】
これら好ましい寸法関係を採用する根拠は、上記図１２に示す各寸法等について試験検討を行った結果に基づくものである。次に、その検討結果の一例について述べる。
【０１０１】
まず、接地電極側チップ６５の埋没量ｔ１とレーザ溶接後の接合強度との関係について検討した。接地電極側チップ６５としては、直径（上記幅Ｄ１、Ｄ２）がφ０．３６ｍｍ（チップ断面積Ａ’では０．１ｍｍ²）で、長さＬが０．８ｍｍの円柱状のＩｒ−１０Ｒｈを使用し、接地電極（電極母材）４０は、幅Ｗが２．８ｍｍ、厚さｔが１．６ｍｍのインコネル（登録商標）を使用した。また、最大溶け込み深さＨ＝２Ｄ１、溶融幅Ｎ＝２．５Ｄ２とした。
【０１０２】
接合強度は、実用レベルの接合強度として、図１２（ａ）中の矢印Ｙに示す様に、接地電極側チップ６５を中心電極側チップ３０の方向へ引っ張ったときの引っ張り強度として測定した。その結果を図１３に示す。
【０１０３】
図１３は、埋没量ｔ１（ｍｍ）とレーザ溶接後の接合強度との関係を示す図であり、埋没量ｔ１は直交幅Ｄ１の倍数で示し、接合強度は埋没量ｔ１が０．５Ｄ１のときの値を１と規格化した接合強度比として表してある。また、ｎ数は６であり、図中のプロット点は、ｎ＝６のうち最も接合強度の低かったものを示している。
【０１０４】
図１３から、接地電極側チップ６５の埋没量ｔ１が０．５Ｄ１以上であれば、ほぼ同等レベルにて高い接合強度を確保できるが、埋没量ｔ１が０．５Ｄ１よりも小さいと、接合強度が大幅に低下することがわかる。これは、埋没量ｔ１が小さいとチップ６５が接地電極先端面から吐出しているため、レーザ溶接時にチップ６５のみが発熱してしまい、良好な溶融状態とならず、チップ６５がえぐれる可能性が高いからである。
【０１０５】
また、エンジン耐久においても、チップ６５がヒートスポットとなり、消耗を促進させてしまうという問題も顕在化した。なお、図示しないが、チップ断面積Ａ’に関わらず、上記と同様の結果が得られることも確認された。
【０１０６】
以上の結果から、本実施形態において、ｔ１≧０．５Ｄ１の関係を採用すれば、接地電極側チップ６５と接地電極４０との接合強度を高レベルに安定化させることができ、さらには、耐消耗性にも優れたスパークプラグを実現することができる。
【０１０７】
更に着火性、接合信頼性を向上させるために、チップ断面積Ａ’、最大溶け込み深さＨ、溶融幅Ｎについて検討した。接合信頼性試験は、上記と同様のエンジン耐久試験を行った。本実施形態の剥離率は、図１４に示す様に、チップ６５と溶融部６４との界面における接合長さｅ、剥離長さｆを用いて、（ｆ／ｅ）×１００（％）で示す。そして、界面剥離によるチップ脱落をより確実に防止するために、この剥離率が２５％以下であれば接合信頼性を確保できるものとした。
【０１０８】
まず、図１５に示す様に、チップ断面積Ａ’の接合信頼性への影響を確認した。ここで、接地電極側チップ６５としては、長さＬ＝０．８ｍｍの円柱状のＩｒ−１０Ｒｈを使用し、接地電極４０は、上記図１３の場合と同様のものを使用した。また、チップ６５の埋没量ｔ１＝０．５Ｄ１、最大溶け込み深さＨ＝２Ｄ１、溶融幅Ｎ＝２．５Ｄ２とした。また、ｎ数は４で試験した。
【０１０９】
図１５は、チップ断面積Ａ’（ｍｍ²）と剥離率（％）との関係を示している。図１５から、チップ断面積Ａ’が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下の場合は、安定かつ低い剥離率を示しており、接合信頼性を確保することができるが、０．６ｍｍ²を超えると剥離率にばらつきが生じ、大幅に接合信頼性が低下していることがわかる。
【０１１０】
これは、上記第１実施形態と同様に、チップ断面積Ａ’が大きくなる程、接地電極側チップ６５の熱容量が大きくなり、チップ６５と溶融部６４の界面へ加わる熱応力が大きくなるためである。また、チップ断面積Ａ’が０．１ｍｍ²よりも小さいと実用的ではない理由も、第１実施形態と同様である。
【０１１１】
以上の結果から、本実施形態において、チップ断面積Ａ’を０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下とすれば、更なる接合信頼性の向上を図ることができ、より厳しい環境に対応するスパークプラグを実現することができる。
【０１１２】
また、上記第１実施形態と同様、チップ断面積Ａ’が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下といった細い貴金属チップ６５を接地電極４０の先端部側面４３から中心電極３０の方向へ突出させることで、着火性についても細電極としての効果を発揮することができる。
【０１１３】
次に、図１６に示す様に、最大溶け込み深さＨ及び溶融幅Ｎ（最大溶融幅Ｎ）の接合信頼性への影響を確認した。ここで、接地電極側チップ６５としては、直径（上記幅Ｄ１、Ｄ２）がφ０．８８ｍｍ（チップ断面積Ａ’では０．６ｍｍ²）で、長さＬが０．８ｍｍの円柱状のＩｒ−１０Ｒｈを使用し、接地電極４０は、上記図１３の場合と同様のものを使用した。また、チップ６５の埋没量ｔ１＝１．０Ｄ１とした。
【０１１４】
図１６は、最大溶け込み深さＨを０．５Ｄ１〜２．５Ｄ１まで直交幅Ｄ１の０．５倍ずつ変えていった各場合における溶融幅Ｎ（平行幅Ｄ２の倍数、単位ｍｍ）と剥離率との関係を示している。なお、図１６は、ｎ数：６で試験を行い、図中のプロット点は、ｎ＝６のうち最も剥離率の高かったものを示している。
【０１１５】
図１６から、最大溶け込み深さＨが２．０Ｄ１以下の場合は、剥離率を２５％以下に抑えることができ、エンジン耐久後も接合信頼性をより高いレベルにて確保できるが、最大溶け込み深さＨが２．０Ｄ１よりも大きいと接合信頼性が大幅に低下することがわかる。
【０１１６】
さらに、最大溶け込み深さＨが２．０Ｄ１以下の場合をみると、溶融幅Ｎが２．５Ｄ２以下の範囲では、剥離率を２５％以下に抑えることができ、エンジン耐久後も接合信頼性をより高いレベルにて確保できるが、溶融幅Ｎが２．５Ｄ２よりも大きくなると、剥離率が２５％を超えてしまい、接合信頼性を満足することが困難となることがわかる。
【０１１７】
これは、最大溶け込み深さＨ及び溶融幅Ｎが大きすぎると、溶融部６４中のチップ成分（本例ではＩｒ合金）比率が低くなり、チップ６５と溶融部６４との線膨張係数差が非常に大きくなるため、チップ６５と溶融部６４の界面への熱応力が増大するからである。
【０１１８】
以上の結果から、本実施形態において、Ｈ≦２Ｄ１、Ｎ≦２．５Ｄ２とすれば、更なる接合信頼性の向上を図ることができ、より厳しい環境に対応するスパークプラグを実現することができる。
【０１１９】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態として、以下に種々の変形例を示す。図１７〜図２１に、上記第１実施形態に係る接地電極側チップの接合構造及びその接合方法の変形例を示す。なお、図１７〜図２１において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、上記図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）と同じ視点から見た形状を示す図である。
【０１２０】
図１７（第１の変形例）に示す様に、レーザの照射角度は必ずしもそれぞれ照射方向において一致していなくても良い。図１８（第２の変形例）に示す様に、接地電極４０の先端面４７の方向からであれば、レーザの照射角度を０°としても良い。
【０１２１】
図１９（第３の変形例）に示す様に、接地電極４０の先端部側面（対向面）４３に凹部を設け、その凹部にチップ４５をはめ込んだ後、レーザ溶接しても良い。図２０（第４の変形例）に示す様に、柱状の接地電極側チップ４５が段付柱状（図示例ではリベット形状）であっても良い。
【０１２２】
また、第１実施形態における柱状の接地電極側チップ４５は、円柱でなくとも良く、角柱（四角柱、三角柱、楕円柱等）、円板、角板、段付柱状等をも含むものであるが、溶接点数はチップサイズ、形状等に応じて随時変更可能である。例えば、図２１（第５の変形例）には、角柱チップ４５の場合を示す。
【０１２３】
また、上記第２実施形態において、接地電極側チップ６５を埋没させるために接地電極４０の先端面４７に形成される凹部４７ａは、接地電極４０の先端部側面４３から厚み方向の反対側の側面へ貫通するように、当該先端面４７に形成された溝であったが、この凹部４７ａの形状としては、図２２に示すようなものでもよい。
【０１２４】
図２２において、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は各種凹部形状について接地電極４０の先端部４１を厚み方向から表した外観図、（ｂ）は（ａ）の上視図である。図２２（ａ）及び（ｂ）に示す様に、凹部４７ａは、接地電極４０の先端部側面４３から厚み方向の反対側の側面まで貫通せずに途中で止まっていてもよい。また、その凹部４７ａを構成する溝の断面形状も、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す様に、矩形以外に、半円形状、三角形状、五角形状等、種々設計変更可能である。
図２３〜図２５に、上記第２実施形態に係る接地電極側チップの接合構造及びその接合方法の変形例を示す。なお、図２３、図２４において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、上記図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）と同じ視点から見た形状を示す図である。また、図２５中の（ａ）〜（ｄ）は、上記図１１の（ａ）、（ｃ）と同じ視点から見た形状を示す図である。
【０１２５】
溶接点数はチップサイズ、形状に応じて随時変更可能である。図２３に示す例（第１の変形例）では、溶接点数が１点の場合を示している。図２４に示す例（第２の変形例）では、レーザの照射位置をチップ６５と接地電極（母材）４０の界面としている。この場合、溶融幅Ｎは（ｄ）に示す部分である。
【０１２６】
また、図２５（第３の変形例）に示す様に、接地電極４０の先端面４３の凹部４７ａをテーパ状にしても良い。図２５において（ａ）はレーザ照射中、（ｂ）は（ａ）の接合後、（ｃ）はレーザ照射中、（ｄ）は（ｃ）の接合後を示すもので、（ａ）及び（ｂ）と（ｃ）及び（ｄ）とでは、テーパの傾き方向が逆である。
【０１２７】
以下、第１、第２実施形態ともに係る、接合界面への熱応力を低減するのに適した接地電極４０の構成を示す。
【０１２８】
図２６に示す様に、接地電極４０の先端部４１をテーパ形状としたり（（ａ）及び（ｂ）、（ｅ）及び（ｆ））、凸形状としたり（（ｃ）及び（ｄ）、（ｇ）及び（ｈ））することで細くすれば、電極母材自体への熱応力を低減でき、結果として接合界面への熱応力を低減できることから好ましい。
【０１２９】
また、図２７に示す様に、接地電極４０の内部に母材（例えばＮｉ基合金）よりも熱伝導性に優れた内層部材７０を収納すれば、接地電極４０の先端部（チップ接合部）４１の温度を低減することができ、結果として接合界面への熱応力を低減できることから好ましい。
【０１３０】
ここで、図２７において、（ａ）では、Ｃｕ等よりなる１層の内層部材７０が収納されており、（ｂ）では、Ｃｕ＋Ｎｉクラッド（ＣｕとＮｉの積層体）等よりなる２層の内層部材７０が収納されている。
【０１３１】
また、図２８に示す様に、接地電極４０を斜めに配置することで、接地電極４０を短化することができ、温度も低減できるため、結果として接合界面への熱応力を低減できることから好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。
【図２】図１に示すスパークプラグにおける放電ギャップ近傍の拡大構成を示す概略断面図である。
【図３】上記第１実施形態における接地電極への貴金属チップの接合方法を示す説明図である。
【図４】上記第１実施形態における接地電極への貴金属チップの接合方法の他の例を示す説明図である。
【図５】上記第１実施形態における溶融部形状の詳細構成を示す図である。
【図６】上記第１実施形態における剥離率の説明図である。
【図７】未溶融断面積比率Ｃを変えた場合における溶融角度αと剥離率との関係を示す図である。
【図８】溶融部最近接チップ断面積Ａと剥離率との関係を示す図である。
【図９】溶融位置ｙを変えた場合における溶融角度αと剥離率との関係を示す図である。
【図１０】溶融部最近接チップ断面積Ａを変えた場合における最大溶け込み深さＨと剥離率との関係を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るスパークプラグにおける接地電極と貴金属チップとの接合構造およびその接合方法を示す説明図である。
【図１２】上記第２実施形態における溶融部形状の詳細構成を示す図である。
【図１３】埋没量ｔ１と接合強度との関係を示す図である。
【図１４】上記第２実施形態における剥離率の説明図である。
【図１５】チップ断面積Ａ’と剥離率との関係を示す図である。
【図１６】最大溶け込み深さＨを変えた場合における溶融幅Ｎと剥離率との関係を示す図である。
【図１７】上記第１実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第１の変形例を示す図である。
【図１８】上記第１実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第２の変形例を示す図である。
【図１９】上記第１実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第３の変形例を示す図である。
【図２０】上記第１実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第４の変形例を示す図である。
【図２１】上記第１実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第５の変形例を示す図である。
【図２２】上記第２実施形態において接地電極の先端面に形成される凹部の種々の変形を示す図である。
【図２３】上記第２実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第１の変形例を示す図である。
【図２４】上記第２実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第２の変形例を示す図である。
【図２５】上記第２実施形態に係る接合構造及びその接合方法の第３の変形例を示す図である。
【図２６】接地電極の先端部を細くするための種々の変形を示す図である。
【図２７】接地電極の内部に熱伝導性に優れた内層部材を収納した例を示す概略断面図である。
【図２８】接地電極を斜めに配置した例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０…取付金具、３０…中心電極、３１…中心電極の先端面、
４０…接地電極、４３…接地電極の先端部の側面（先端部側面）、
４４、６４…溶融部、
４５、６５…接地電極側の貴金属チップ（接地電極側チップ）、
４５ａ…接地電極側チップの側面、
４５ｂ…接地電極側チップの側面と接地電極の先端部側面とがなす角部、
４６…未溶融部、４７…接地電極の先端部の端面（先端面）、４７ａ…凹部、
５０…放電ギャップ、６６…接地電極側チップの突出先端部。

Claims

中心電極（３０）と、この中心電極と放電ギャップ（５０）を介して対向する接地電極（４０）と、一端面が前記接地電極における前記中心電極との対向面（４３）である平坦面に接触するように載置されレーザ溶接された柱状の貴金属チップ（４５）とを備えるスパークプラグにおいて、
前記貴金属チップは、その軸方向において前記対向面から前記中心電極側へ突出しており、
前記対向面と前記貴金属チップとの接合界面近傍に対して、前記対向面に斜めの方向からレーザを照射することにより前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け込みあった溶融部（４４）が形成されており、
前記貴金属チップの軸と直交する前記貴金属チップの断面積が０．１ｍｍ²以上０．６ｍｍ²以下であり、
前記貴金属チップのうち前記溶融部に最も近い部位における前記軸と直交する断面積をＡとし、前記貴金属チップの一端面において前記断面積Ａの領域に占める未溶融部（４６）の断面積Ｂの比率を未溶融断面積比率Ｃとしたとき、この未溶融断面積比率Ｃが５０％以内であり、
前記溶融部における最大溶け込み深さＨ方向の軸と前記対向面とが交差する角度を溶融角度αとしたとき、この溶融角度αが６０°以下であり、
前記貴金属チップのうち前記溶融部に最も近い部位における幅をＤとしたとき、前記最大溶け込み深さＨが、１．４Ｄ以下であり、
前記最大溶け込み深さＨ方向の軸と前記溶融部（４４）の表面とが交わる交点をＦとしたとき、
前記交点Ｆと前記対向面（４３）との距離である溶融位置ｙは、前記対向面を０とし、前記交点Ｆが前記対向面よりも前記接地電極（４０）の外部に位置するときを＋、前記接地電極の内部に位置するときを−としたとき、−０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にあり、
前記溶融角度αは、（３０＋１００ｙ）°以下であることを特徴とするスパークプラグ。
前記貴金属チップ（４５）は、Ｉｒを５０重量％以上含有したＩｒ合金よりなるものであることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。