CN101603806A - 用于连接接片图案与引线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于连接接片图案与引线的方法，接片图案形成于基片上并包括：接片主体部；以及连接部，其形成为与接片主体部的一个边缘线连续，并沿与边缘线大致垂直的延伸线从接片主体部延伸，该方法包括：通过使引线结合在从连接部的延伸线偏移多于预定偏移量的位置上而将引线连接到接片主体部，其中延伸线与连接部的中心线重合，该位置距接片主体部的边缘线在预定距离的范围内。

Description

用于连接接片图案与引线的方法
本申请基于2008年6月10日提交的日本专利申请No.2008-151626并要求该申请的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于连接接片(tab)图案与引线的方法，该方法适用于利用焊接将引线连接至形成于基片上的接片图案。
背景技术
传统上已知这样一种片式应变仪：其中在挠性仪表基体(基片)上形成应变仪表元件图案(strain gage element pattern)。通常，在这类应变仪中，在基片上形成接片图案。接片图案具有一对接片主体部和一对连接部，连接部从各接片主体部的一个边缘连续地形成。应变仪具有由如下导电薄带形成的应变仪表元件图案：该导电薄带由平行线的之字形图案形成，从而应变仪表元件图案形成为连接在连接部之间。利用焊接将用于使应变仪与外部装置电连接的一对引线与接片主体部相连接。
由于将应变仪安装于外力引起应变的部件区域以检测(测量)应变，因此机械应变(应力)反复地施加于应变仪本身。因此，会在较短时间内出现金属疲劳，从而导致位于焊接引线的端部处的接片主体部断裂或断开。
已知一种应变仪具有能够应对这些问题的构造。JP-A-5-026607披露了这种应变仪的实例，该应变仪设置有：与待测对象结合的仪表基体、应变敏感电阻器、和仪表引线，并且弹性件置于应变仪与端子之间，并将仪表引线在弯曲的状态下安装到弹性件上。在JP-B-UM-3040684中所披露的应变仪的另一个实例构造为具有：窄的仪表元件图案部，其由电阻材料制成，并检测应变以指示响应于该应变的电阻变化量；至少一对宽的仪表接片图案部，其与仪表引线相连接；以及至少一对连接图案部，其用于将这些仪表接片图案部电连接至仪表元件图案部的各端部，其中，仪表元件图案部、成对的仪表接片图案部、以及成对的连接图案部结合至由挠性绝缘材料制成的仪表基体上，其中在仪表接片图案部的与连接图案部相连接的区域处形成切口，该切口用于使应力集中分散以避免断开。
然而，如上所述的常规应变仪和用于连接接片图案与引线的方法存在下列问题。
首先，从仪表元件图案部到引线的线路趋于较长，这是因为在公开文献JP-A-5-026607所披露的构造中增加了被弯曲以具有一些裕量的仪表引线，而在公开文献JP-B-UM-3040684所披露的构造中增加了U形线路。相应地，增加这种线路不仅增加了图案的几何结构的复杂性和整个应变仪的尺寸，还由于以新图案设计应变仪而增加了总成本。
其次，由于那些附加线路，上述常规应变仪在电性能方面也是不利的。更具体地说，由于除仪表元件图案部之外的导电线路变长，电阻劣化，这促使与电损耗增加相关的信号传输效率降低、以及S/N特性方面劣化，并且这还很可能成为从仪表元件图案部分获得的正常信号产生误差的原因。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种方法，用于以简单的构造和改善的可靠性连接接片图案与引线。
根据本发明的一个方面，提供一种用于将形成于基片2上的接片图案3t与引线4连接的方法，其中所述接片图案3t包括：接片主体部3tm；以及连接部3tc，其形成为与所述接片主体部3tm的一个边缘线连续，并沿与边缘线大致垂直的延伸线Fs从所述接片主体部3tm延伸，其中所述方法包括：通过使所述引线4结合在从所述连接部3tc的延伸线Fs偏移多于预定偏移量Lx的位置上而将所述引线4连接到所述接片主体部3tm，其中所述延伸线Fs与所述连接部3tc的中心线重合，所述位置距所述接片主体部3tm的边缘线在预定距离Ly的范围内。
根据该方面，可以将各接片图案3t设置为使得所述接片主体部3tm可以形成为矩形形状，并使得所述连接部3tc可以与所述接片主体部3tm的位于一个边缘3tms一侧的边缘线的端部(拐角部)连续地形成。应变仪1可以构造成具有形成于所述基片2的另外区域上的应变仪表元件图案3g，并使所述仪表元件图案3g与所述连接部3tc连续地形成。可以应用从所述接片图案3t引出的外接引线4c，或者可以应用安装在所述基片2上的电子元件100的端子引线4s作为导线4。
附图说明
下面，将参照附图描述实施本发明各种特征的一般构造。附图和相关描述旨在示例性说明本发明的实施例，而不是为了限制本发明的范围。
图1是应变仪的示意性平面图，在该应变仪中用根据本发明实施例的方法进行连接；
图2是应变仪的侧视图；
图3A是示出在应变仪中接片图案的多个不同连接位置的说明图；
图3B是示出在应变仪中接片图案的多个不同连接位置的说明图；
图3C是示出在应变仪中接片图案的多个不同连接位置的说明图；
图4A是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图4B是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图4C是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图4D是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图4E是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图4F是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图4G是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图4H是示出与对应连接位置相关的疲劳寿命测试结果的数据图；
图5是以条形图提供的数据图，该条形图示出对于各连接位置而言达到疲劳寿命时的循环数的平均值；
图6是示出对于各连接位置而言的疲劳寿命测试结果的说明图；
图7是示出以放大的尺寸提供的与连接位置相关的部分疲劳寿命测试结果的数据图；以及
图8是示出将根据本实施例的连接方法应用于电子元件的端子引线的情况的说明图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例。本发明所要求保护的范围不应当局限于附图中所示的实例和下文所描述的实例。
下面，参照图1和图2描述应变仪1的概要，对该应变仪1应用了根据本实施例的用于连接接片图案和引线的方法。
应变仪1具有使用诸如聚酰亚胺树脂等绝缘材料形成为挠性片的基片(仪表基体)2。在基片2上形成仪表元件图案3g和一对接片图案3t、3t。例如通过对设置于基片2表面上的铜镍合金箔执行光蚀刻处理来形成仪表元件图案3g和接片图案3t、3t。由此，仪表元件图案3g和接片图案3t、3t形成为连续的电路图案。一对接片图案3t、3t沿纵向布置在基片2的一侧并且对称地形成。
各接片图案3t具有：矩形接片主体部3tm；以及连接部3tc，其从接片主体部3tm的位于一个边缘3tms一侧的边缘沿着基片2的纵向连续地形成。
仪表元件图案3g沿纵向布置在基片2的另一侧，并且由如下的导电薄带形成：该导电薄带形成为由沿着基片2的纵向延伸的平行线形成的之字形图案。仪表元件图案3g的一端形成为与一个接片图案3t的连接部3tc连续，而仪表元件图案3g的另一端形成为与另一个接片图案3t的连接部3tc连续。换句话说，仪表元件图案3g形成为连接在连接部3tc之间。
根据该构造，其中各接片图案3t的接片主体部3tm形成为矩形形状，并且连接部3tc如上所述地从该接片主体部3tm的位于一个边缘3tms一侧的端部连续地形成，可以更理想地应用根据本实施例的连接方法。由此，实现了几何结构的简化、总尺寸的减小以及成本的降低，另外，在避免电性能劣化方面，可以期望获得更多的优点。
利用焊接法将接片主体部3tm、3tm分别与引线4c、4c(简称为“导线4”)相连接，以便与外部装置建立电连接。如上所述地构造成图1和图2所示的应变仪1。
当使用应变仪1时，将基片2的背面施加于待测对象上。当在待测对象中产生应变时，应变(应力)作用于仪表元件图案3g上；因而改变仪表元件图案3g的电阻值，并且可以根据此电阻值变化测量出应变量。
如上所述，利用焊接法将一对引线4c、4c与接片主体部3tm、3tm相连接；所以，当使用了较长时间时，此类应变仪可能产生如下问题：因为整个应变仪1反复承受例如张紧、压缩和弯曲收缩等应变，因而在接片主体部3tm、3tm的位于焊接引线4c、4c端部的区域中出现断裂或断开。因此，根据本实施例的用于连接接片图案和引线的方法适合在将引线4c、4c连接至各接片主体部3tm、3tm时使用。
下面，将参照图1至图7描述根据本实施例的用于连接接片图案和引线的连接方法。
首先，将描述根据本实施例的连接方法的基本概念。在根据本实施例的连接方法中，就如下方面是否存在显著差异来构成一种方法：即，在将引线4c与接片图案3t的接片主体部3tm相连接时，由于接片主体部3tm的连接位置而避免图案断开。此外，作为执行了该验证的结果，显而易见的是，由于如下所述选择的连接位置来避免图案断开是存在优越性的，并基于该位置优越性设计出根据本实施例的连接方法。
图3A-图3C示出8种所选的不同连接位置A1-A8。应当注意到，在图3A-图3C中，箭头Fy指示的方向(Fy方向)表示连接部3tc的纵向，并且Fy方向与连接部3tc的延伸线Fs的方向重合，其中该延伸线Fs与连接部3tc的中心线重合。此外，箭头Fx指示的方向(Fx方向)表示与Fy方向垂直的方向。
图3A示出连接位置A1-A4。连接位置A3用作标准连接位置，在该位置，引线4c的连接侧顶端大致位于接片主体部3tm的中心。相应地，其它连接位置A1、A2和A4都用作从连接位置A3向着连接部3tc所在的Fy方向偏移预定宽度La的位置。在所示的情况下，允许接片主体部3tm的一个边缘3tms与引线4c的顶端位置(包括经焊接提供的连接部J)大致重合。在各连接位置A1、A2和A4之中，连接位置A2用作从连接位置A3沿着Fy方向直接偏移的位置。连接位置A1用作从该连接位置A2沿一个边缘3tms向着与连接部3tc所在的方向相反的Fx方向偏移预定宽度Lb的位置。连接位置A4用作从连接位置A2沿一个边缘3tms向着连接部3tc所在的Fx方向偏移预定宽度Lc的位置。
图3B示出连接位置A5-A7。各连接位置A5-A7都用作从连接位置A3沿着Fx方向直接横向偏移的位置。在各连接位置A5-A7之中，连接位置A5用作向着与连接部3tc所在的方向相反的Fx方向偏移预定宽度Lb的位置。连接位置A6用作向着连接部3tc所在的Fx方向偏移预定宽度Ld的位置。连接位置A7用作从连接位置A6向着连接部3tc所在的Fx方向进一步偏移预定宽度Le的位置。因此，连接位置A5和A7位于连接主体部3tm的沿着Fx方向的两端的附近，而连接位置A6位于连接位置A3与A7之间的中点。
图3示出连接位置A8和上述连接位置A2。连接位置A8和A2都用作从连接位置A3沿着Fy方向直接偏移的位置。在这种情况下，连接位置A8用作向着与连接部3tc所在的方向相反的Fy方向偏移预定长度Lf的位置。如上所述，连接位置A2用作从连接位置A3向着连接部3tc所在的Fy方向偏移预定宽度La的位置。
按6个一组(部分为4个一组)，制造应用了各个所选连接位置A1至A8的样品，并根据美国航空航天标准942(National AerospaceStandards 942，NAS 942)对各样品进行疲劳寿命测试。具体地说，在以30Hz的频率施加交替负载±1500×10-6应变时对每个给定循环数(次数)测量残余应变量。图4A-图4H示出各样品的循环数为106次、2×106次、5×106次和10×106次时残余应变量的测量结果。应当注意到，根据在交替负载施加之前和施加之后的应变仪的电阻值变化量ΔR，使用给定的换算公式(也就是下列换算公式)进行残余应变量的换算：应变量ε＝ΔR/(k·R)，其中R表示应变仪的电阻值，而k表示仪表灵敏度(＝2.0)。此外，根据疲劳寿命测试结果，基于NAS标准，在残余应变量大于或等于100×10-6时判定到达疲劳寿命。
从疲劳寿命测试获得了下列结果。图4A示出与图3A所示的连接位置A1相关的结果。在这种情况下，在六个样品之中，没有样本达到疲劳寿命。图4B示出与图3A所示的连接位置A2相关的结果。在这种情况下，在六个样品之中，没有样本达到疲劳寿命。图4C示出与图3A所示的连接位置A3相关的结果。在这种情况下，在四个样品之中，所有样品都达到疲劳寿命。图4D示出与图3A所示的连接位置A4相关的结果。在这种情况下，在六个样品之中，所有样品都达到疲劳寿命。图4E示出与图3B所示的连接位置A5相关的结果。在这种情况下，在六个样品之中，所有样品都达到疲劳寿命。图4F示出与图3B中所示的连接位置A6相关的结果。在这种情况下，在六个样品之中，所有样品都达到疲劳寿命。图4G示出与图3B所示的连接位置A7相关的结果。在这种情况下，在六个样品之中，所有样品都达到疲劳寿命。图4H示出与图3C所示的连接位置A8相关的结果。在这种情况下，在六个样品之中，一个样品达到疲劳寿命。
从这些疲劳寿命测试结果可以看出，对于引线4c与接片主体部3tm的连接位置A1-A8，在根据位置避免图案断开方面存在清楚的显著差异。换句话说，如果至少选择连接位置A1或A2，则可以有效地避免图案断开，反之，如果选择连接位置A3、A4、A5、A6、A7或A8，则出现图案断开的可能性增大。图5示出对于各连接位置A1-A8而言达到疲劳寿命的循环数的平均值，并且可以看出，连接位置A1或A2的优越性尤为突出。
考虑到这些验证结果，在根据本实施例的连接方法中，当将引线4c连接至形成于基片2上的接片主体部3tm时，选择包括上述连接位置A1和/或连接位置A2而不包括连接位置A3-A8的区域作为连接位置。图6示出根据这些验证结果可以选择的连接位置的区域。在图6中，白色区域A用作包括连接位置A1和A2并且避免图案断开的可能性较高的区域，而网格图案区域N用作包括连接位置A3-A8并且图案断开发生的可能性较高的区域。
因此，考虑到图6，可以通过在接片主体部3tm上选择满足第一位置条件和第二位置条件的位置来选择白色区域A，即避免图案断开的可能性较高的连接位置，第一位置条件要求该位置相对于连接部3tc的延伸线Fs偏移预定宽度Lx或更多，其中延伸线Fs与连接部3tc的中心线重合，而第二位置条件则要求该位置距一个边缘3tms在预定宽度Ly的范围内。在根据本实施例的连接方法中，将引线4c焊接至接片主体部3tm上的选定连接位置。应当注意到，焊接的概念还包括熔接等。
此外，如图7所示，即使在连接位置A1和A2之间，在优越程度方面也存在差异，并且图7示出这样的结果：该结果指示连接位置A1的优越性高于连接位置A2的优越性。因此，连接位置A1是最佳连接位置，从而得出结论：在以该连接位置A1为中心的预定区域中，存在可以避免图案断开的有效连接位置。图1示出将引线4c、4c连接至区域A中的连接位置A1上的状态。此外，为了进行比较，以点划线指示将引线4c、4c连接至区域N中的连接位置A3上的状态。
因此，在上述根据本实施例的连接方法中，引线4c(导线4)都焊接至接片主体部3tm上的满足第一位置条件和第二位置条件的位置处，第一位置条件要求该位置相对于各连接部3tc的延伸线Fs偏移预定宽度Lx或更多，其中延伸线Fs与连接部3tc的中心线重合；而第二位置条件要求该位置距每一个边缘3tms在预定宽度Ly的范围内；所以，可以不需要增加线路这种克服断开的常规措施。因此，可以实现简化图案等的几何结构和减小总尺寸，另外，消除了进行新图案设计等的需求，因此，还可以帮助降低总成本。此外，由于不需要增加线路这样克服断开的常规措施，因此可以避免不必要地增大电阻值的问题。因此，可以避免导致电性能劣化的问题，包括诸如与电损耗增加相关的信号传输效率的降低、S/N特性的劣化、以及相对于正常信号产生误差等问题。
具体地说，由于根据本发明的连接方法应用于利用如下方法提供的应变仪1：在基片2的其它区域上形成应变仪表元件图案3g，并且该仪表元件图案3g与连接部3tc连续地形成，因此根据本发明的连接方法可以用作应变仪1的最佳连接方法。因此，根据本发明的连接方法可以避免应变仪1中出现断裂和断开，并且还可以帮助改善应变仪1的可靠性。
尽管已经详细描述了本实施例，但本发明并不局限于上述结构，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下对结构、形状、材料、数量、数值、技术或步骤的细节进行任意的修改、添加和/或删除。
例如，尽管提供铜镍合金箔作为仪表元件图案3g和接片图案3t、3t的材料的实例，但本发明并不排除使用其他电阻性材料。此外，尽管提供将基片2形成为挠性片的情况作为实例，但作为另一个选择也可以使用不具有挠性的PCB(印刷电路板)。另一方面，在上述图1-图7所示的实施例中，提供从接片图案3t引出的外接引线4c作为导线4的实例；然而，如图8所示，根据本发明的连接方法还可以应用于安装在基片2上的例如IC芯片100i等电子元件100的端子引线4s，作为导线4的另外选择。即使在这种情况下，也可以与图1-图7所示的实施例类似地仅通过用端子引线4s代替引线4c来实施根据本发明的连接方法。应当注意到，根据本发明的连接方法，也可以类似地应用于各种电子元件，例如电阻器、电容器、线圈、以及连接器，作为电子元件100的另外选择。因此，根据本发明的连接方法具有良好的通用性，并且可以广泛用于各种应用场合，用作连接接片图案3t和导线4的方法。
如参照本实施例所述，提供了一种用于连接接片图案和引线的方法，该方法具有下列显著优点。
(1)导线4都焊接至接片主体部3tm上的满足第一位置条件和第二位置条件的位置上，第一位置条件要求该位置相对于各连接部3tc的延伸线Fs偏移预定宽度Lx或更多，其中延伸线Fs与连接部3tc的中心线重合，而第二位置条件则要求该位置距每一个边缘3tms在预定宽度Ly的范围内；所以，不需要增加线路这种克服断开的常规措施。由此，可以实现图案等的几何结构的简化和总尺寸的减小，另外，消除了进行新图案设计等的需求，因此，也可以帮助降低总成本。
(2)由于不需要增加线路这种克服断开的常规措施，因此可以避免不必要地增加电阻值的问题。由此，可以避免导致电性能劣化的问题，包括例如与电损耗增大相关的信号传输效率的降低、S/N特性的劣化、以及相对于正常信号产生误差等问题。
(3)在一个优选的方面，如果各接片图案3t的接片主体部3tm形成为矩形形状并且连接部3tc从该接片主体部3tm的位于一个边缘3tms一侧的端部连续地形成，则根据本发明的连接方法可以按更为理想的方式实现。因此，实现了几何结构的简化、总尺寸的减小和成本的降低，另外，在避免电性能劣化方面可以预期更好的操作效果。
(4)在一个优选的方面，如果根据本发明的连接方法应用于用如下方法提供的应变仪1：在基片2的其他区域上形成应变仪表元件图案3g，并且该仪表元件图案3g与连接部3tc连续地形成，则可以将根据本发明的连接方法作为应变仪1的最佳连接方法。相应地，根据本发明的连接方法能够避免在应变仪1中出现断裂和断开，并且还能够帮助改善应变仪1的可靠性。
(5)在一个优选的方面，根据本发明的连接方法具有良好的通用性，这是因为连接方法可以广泛用于不同应用场合，包括将连接方法应用于从接片图案3t引出的外接引线4c的连接、或者安装在基片2上的电子元件100的端子引线4s的连接。
应当理解到，本发明并不局限于上述具体实施例，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下用改进的部件实施本发明。根据上述实施例所披露的部件的合适组合，可以以不同的形式实施本发明。例如，可以从实施例所示的所有部件中删除一些部件。此外，不同实施例中的部件也可以适当地进行组合使用。

Claims (5)

1.一种用于将形成于基片上的接片图案与引线连接的方法，
其中所述接片图案包括：
接片主体部；以及
连接部，其形成为与所述接片主体部的一个边缘线连续，并沿与所述边缘线大致垂直的延伸线从所述接片主体部延伸，
所述方法包括：
通过使所述引线结合在从所述连接部的延伸线偏移多于预定偏移量的位置上而将所述引线连接至所述接片主体部上，所述延伸线与所述连接部的中心线重合，所述位置距所述接片主体部的所述边缘线在预定距离的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述接片主体部形成为具有矩形形状，所述连接部与所述接片主体部的所述边缘线一侧的边缘连续地形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述基片形成有与所述接片图案的连接部连续地形成的应变仪表元件图案，以用作应变仪。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述引线用于在所述接片图案与外部装置之间提供电连接。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述引线是安装在所述基片上的电子元件的端子引线。
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