CN110023539B

CN110023539B - 电路体的形成方法和电路体

Info

Publication number: CN110023539B
Application number: CN201780071738.9A
Authority: CN
Inventors: 岛仓惠太; 松本琢夫
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: DE112017005844T5; JP2018088397A; CN110023539A; JP6923412B2

Abstract

根据本发明，通过利用热喷涂来喷涂树脂壳体(1)的表面(1s)而形成电路体(10)的导电部(11)。使用将金属粉末和惰性气体喷涂于目标的冷喷法而利用热喷涂形成导体部(11)。电路组件(20)安装于导电部(11)。用于与外部电路体连接的连接器(30)设置于导电部(11)的各个末端部(11t)。绝缘树脂(40)层叠于导电部(11)的表面。通过上述一系列步骤，电路体(10)直接形成于树脂壳体(1)的表面(1s)。

Description

电路体的形成方法和电路体

技术领域

本发明涉及一种电路体的形成方法和电路体。

背景技术

汽车装备有各种电气装置并且布设线束以向那些装置供给电力、控制信号等。线束包括作为电路体的多个电线以及装接至那些电线的期望位置的连接器，并且线束布设在根据车辆各个部分的结构的三维复杂空间中(专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP-A-2001-210413

发明内容

发明的问题

然而，近年来，随着安装于汽车的电气装置的数量增加，需要的线束也增加，并且因此电线部占据的空间及其对整个汽车的重量的影响也增大。此外，由于通常手动地进行线束的组装，所以生产汽车所需的劳动力也随着汽车中使用的线束数量的增加而增加。

鉴于上述情形做出本发明，并且其目的是提供能够减少待布设的电线的使用量的电路体的形成方法和电路体。

解决问题的方法

为了实现上述目的，根据本发明的电路体的形成方法具有下列(1)和(2)的特征。

(1)一种在树脂壳体上形成电路体的电路体的形成方法，其中

利用将金属粉末和惰性气体喷涂于目标的冷喷法，通过将第一层喷涂于所述树脂壳体的表面，并且通过将第二层喷涂于所述第一层的表面使得所述第二层的层积密度大于所述第一层的层积密度，而形成所述电路体的导电部。

(2)根据(1)的电路体的形成方法，其中

所述导电部形成于安装在车辆中的所述树脂壳体，

绝缘树脂至少层叠于所述导电部的表面上，并且

电路组件安装于所述导电部。

根据(1)的配置的电路体的形成方法，由于电路体直接形成于树脂壳体的表面，所以能够减少待布设的电线的使用量。

另外，通过将第一层喷涂于树脂壳体并且进一步将具有大层积密度的第二层喷涂于第一层，能够获得牢固地附着于树脂壳体并且具有优秀的导电性和低电阻的导电部。

根据(2)的配置的电路体的形成方法，由于电路体配备有直接形成于车辆上安装的树脂壳体的表面上的电路组件，所以能够减少布设于车辆的电线的使用量。

此外，为了实现上述目的，根据本发明的电路体具有下列(3)到(8)的特征。

(3)一种电路体，包括：

树脂壳体；以及

导电部，该导电部形成于所述树脂壳体的表面，其中

所述导电部具有：

第一层，该第一层由金属粒子的聚集体构成并且嵌入所述树脂壳体的表面；以及

第二层，该第二层由金属粒子的聚集体构成并且层叠于所述第一层，并且

所述第二层的密度大于所述第一层的密度。

(4)根据(3)的电路体，其中

所述导电部形成在车辆中安装的所述树脂壳体中，在所述导电部中所述金属粒子的粒径为5μm以上且50μm以下，

绝缘树脂至少层叠于所述导电部上，并且

电路组件安装于所述导电部。

(5)根据(4)的电路体，包括：

末端部，该末端部电连接至组装有所述树脂壳体的目标上设置的外部电路体。

(6)根据(4)或(5)的电路体，其中

所述电路组件具有：

连接器单元，与辅助装置连接的电线连接至该连接器单元；以及

控制单元，该控制单元用于控制所述辅助装置。

(7)根据(4)至(6)中任一项所述的电路体，进一步包括：

电线，该电线布设于所述树脂壳体，其中

所述电线的一端电连接至所述电路组件。

(8)根据(7)的电路体，其中

所述电线是用于传递信号的信号电路。

根据(3)的构造的电路体，由于导电部形成于树脂壳体的表面，所以能够减少待布设电线的使用量。

此外，导电部具有咬入树脂壳体的第一层和层叠于第一层上的密度比第一层的密度大的第二层。因此，电阻能够降低以获得良好的导电性并且能够提供包括牢固地附着于树脂壳体的导电部的电路体。

根据(4)的构造的电路体，由于电路体配备有直接形成于车辆上安装的树脂壳体的表面上的电路组件，所以能够减少布设于车辆的电线的使用量。

根据(5)的构造的电路体，例如，仅通过在车体的预定的位置处组装构成仪表板等的树脂壳体就能够连接车体上安装的电路体和树脂壳体的电路体。

根据(6)的构造的电路体，能够通过将与辅助装置连接的电线连接于连接器单元而进行辅助装置的控制。

根据(7)的构造的电路体，通过喷涂形成与车辆等级和选项无关的通用的电路部，并且利用电线形成针对各个等级或者选项要求不同布线的部分，从而能够保持设计通用性和灵活性。

根据(8)的构造的电路体，通过用喷涂的电路体替换相对重的用于电源的电线，相比于现有技术的线束的情形，能够减少电线的使用量，并且因此能够实现减重和节省空间。

发明效果

根据本发明，由于电路体直接形成于树脂壳体的表面，所以能够减少待布设的电线的使用量。

上文中，简短地描述了本发明。此外，通过参考附图阅读下面描述的实施例的说明(以下称为"实施例")，本发明的细节将更加清楚。

附图说明

图1是示出在本发明的电路体的形成方法中使用的导体图案形成装置的配置的示例的示意图。

图2A至2C是示出电路体的形成方法的第一实施例的一系列处理图，其中图2A示出导电部形成步骤并且图2B示出电路组件安装步骤，并且进一步地图2C是绝缘树脂层叠步骤。

图3A至3D是示出电路体的形成方法的第二实施例的一系列处理图，其中图3A示出导电部形成步骤，并且图3B示出电路组件安装步骤，并且进一步地图3C是绝缘树脂层叠步骤,并且更进一步地图3D示出布线处理。。

图4是示出安装在车辆中的树脂壳体的三维结构的示例的立体图。

图5是示出使用图2A至2C的电路体的形成方法在图4的树脂壳体上形成的电路体的示例的立体图。

图6是示出使用图3A至3D的电路体的形成方法在图4的树脂壳体上形成的电路体的示例的立体图。

图7是根据另一实施例的电路体的示意截面图。

图8是示出金属粒子喷涂期间关于粒子速度的质量变化的图表。

图9A和9B是示出导电部的视图，其中图9A是导电部的截面的视图并且图9B是导电部的第一层和第二层之间的边界部的放大图。

附图标记说明

1：树脂壳体

1s：表面

10：电路体

11：导电部

11A：第一层

11B：第二层

11t：末端部

12：电源电路

13：信号电路

20：电路组件

21：连接器单元

22：控制单元

30：连接器

40：绝缘树脂

50：电路体

51：导电部

52：电源电路

52t：末端部

53：信号电路

61：连接器

62：连接器

70：电线

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的具体实施例。

<第一实施例>

首先，将描述导体图案形成装置。

图1所示导体图案形成装置100用于制造本发明的车辆用电路体。图1所示的导体图案形成装置100是用于在目标的表面上通过冷喷法形成导体图案的装置。导体图案形成装置100包括手臂机器人110、粉末供给源120、气体供给源130、控制装置150以及供电装置160。

喷嘴112设置在手臂机器人110的臂111的末端。喷嘴112能够在喷嘴112保持面对树脂壳体1的表面1s的状态下在臂111的可移动区域的范围内自由地移动，树脂壳体1的表面1s为电路体的形成目标对象。用于从粉末供给源120向喷嘴112供应诸如铜粉末这样的金属粉末的供给路径113和用于从气体供给源130向喷嘴112供应惰性气体(氮、氦等)的供给路径114设置在手臂机器人11内部。金属粉末和惰性气体通过各个供给路径113和114同时地供应至喷嘴112。

喷嘴112是具有内外双重结构的所谓的双流体喷嘴，并且从内喷嘴喷出的金属粉末被来自外喷嘴的高速惰性气体加速以从喷嘴112喷出。惰性气体的温度低于金属粉末的熔点或者软化点，并且在从喷嘴112喷出时金属粉末未熔化。因此，金属粉末在不生成氧化物的情况下喷涂至树脂壳体1。通过层叠金属粉末，电路体的导电部形成于树脂壳体1的表面1s。

在控制装置150的控制下进行导体图案形成装置100的所有的操作，包括通过手臂机器人110的臂111移动喷嘴112、向喷嘴112供给金属粉末和惰性气体等。此时通过供电装置160进行对导体图案形成装置100的各个部分的供电。

接着，将参考附图描述本实施例中的电路体的形成方法。

在根据本实施例的电路体的形成方法中，首先，如图2A所示，电路体10的导电部11通过喷涂形成于树脂壳体1的表面1s。树脂壳体1是构成车辆的一部分的构件。为了喷涂导电部11而使用了冷喷法，其中使用图1所示的导体图案形成装置100将金属粉末和惰性气体喷涂至目标。金属粉末的粒径为5μm以上且50μm以下，并且通过金属掩模在树脂壳体1上进行喷涂。

导电部11包括电源电路12和信号电路13。导电部11具有末端部11t，该末端部11t电连接至组装有树脂壳体1的目标上设置的外部电路体。

此外，树脂壳体1具有三维结构。树脂壳体1的示例包括具有一定程度的耐热性的部件，诸如仪表板和门饰件。图4示意地示出树脂壳体1的三维结构。

接着，如图2B所示，电路组件20安装于导电部11。导电部11的各个末端部11t设置有连接器30，该连接器用于与安装于车辆的诸如电子控制单元(ECU)这样的外部电路体连接。电路组件20具有：连接器单元21，连接至辅助装置的电线连接至该连接器单元21；以及控制单元22，该控制单元22控制辅助装置。电路组件20具有从ECU向辅助装置中的控制单元传递信号或者基于信号直接控制不具有控制单元的辅助装置的功能。

然后，如图2C所示，使用诸如喷涂的方法将绝缘树脂40层叠在导电部11的表面上。作为绝缘树脂40，优选的是诸如液晶聚合物这样的能够保持附着的树脂。

通过上述一系列处理，电路体10直接形成于布置在车辆中的树脂壳体1的表面1s。图5例示出形成在如图4所示的三维结构的树脂壳体1中形成的电路体10。

如上所述，根据第一实施例的电路体的形成方法，由于电路体10能够直接形成于布置在车辆中的树脂壳体1的表面1s，所以能够减少车辆中布设的电线(线束)的使用量。因此，能够简化将电线装接至车辆的可操作性并且能够实现减重和节省空间。

此外，由于电路体10的导电部11通过冷喷法形成，所以相比于使用诸如等离子喷涂方法这样的其他喷涂方法的情形，能够防止形成导电部11的氧化膜并且能够形成约100μm至200μm的厚膜的导电部11。因此，通过增加导电部11的宽度和厚度的尺寸能够减小电阻。

另外，当用于导电部11喷涂的金属粉末的粒径为5μm以上且50μm以下时，能够形成具有充分的紧密度的低电阻的导电部11。

<第二实施例>

接着，将参考附图描述第二实施例中的电路体的形成方法。

在根据本实施例的电路体的形成方法中，首先，如图3A所示，仅电路体50的导电部51中的电源电路52通过喷涂形成于树脂壳体1的表面1s。对于电源电路52的喷涂，使用如第一实施例中的使用导体图案形成装置100的冷喷法。电源电路52具有末端部52t，该末端部52t电连接至组装有树脂壳体1的目标上设置的外部电路体。

接着，如图3B所示，电路组件20安装于电源电路52。此外，用于与外部电路体连接的连接器61和62设置于树脂壳体1的边缘部。连接器61设置在电源电路52的末端部52t处。

然后，绝缘树脂40层叠于电源电路52的表面，如图3C所示。

接着，如图3D所示，电线(线束)70布设在树脂壳体1中。电线70构成电路体50的导电部51的信号电路53。电线70具有多个(在本实例中五个)端子71至75，其中端子71至75之中的一个端子71电连接至电路组件20，并且其余端子72至75电连接至连接器61和62。

通过上述一系列处理，电路体50形成于安装在车辆中的树脂壳体1上。图6例示出形成在如图4所示的三维结构的树脂壳体1中的电路体50。

如上所述，根据第二实施例的电路体的形成方法，电路体50的电源电路52通过使用冷喷法直接形成于布置在车辆中的树脂壳体1的表面1s。另一方面，如现有技术的情况一样，电路体50的信号电路53通过在树脂壳体1中布设电线70而形成。

例如，利用喷涂形成与车辆等级和选项无关的通用电路部，并且利用电线形成针对各个等级或者选项要求不同布线的部分，通过这样的配置形成的电路体50能够保持设计通用性和灵活性。

并且，通常，相比于用于信号的电线，用于电源的电线具有较大的直径和较重的重量。因此，当利用通过冷喷法直接形成于树脂壳体1的表面1s上的电源电路52替换用于电源的电线时，能够有效地减少待布设在车辆中的电线的使用量。因此，能够减少车辆中电线的使用量，并且因此能够简化装接可操作性并且能够实现减重和节省空间。

与之相反，由于能够通过多路复用减少用于信号的电线的数量，所以当利用通过冷喷法直接形成于树脂壳体的表面的电源电路替换用于信号的电线时，相比于用于电源的电线的情况，优点可能小。然而，相比于既使用用于信号的电线又使用用于电源的电线的现有技术的线束，能够简化电路体的构造。

<其他实施例>

接着，将描述另一实施例。

图7是根据另一实施例的电路体的示意截面图。

如图7所示，在另一实施例中，喷涂在树脂壳体1的表面1s上的导电部11具有第一层11A和第二层11B。第一层11A嵌入树脂壳体1的表面1s中并且主要构成锚层。第二层11B层叠在第一层11A上，并且主要构成电路层。第二层11B具有比第一层11A的密度大的密度。第一层11A和第二层11B均由作为金属粉末的金属粒子Mp的聚集体构成。构成该第一层11A和第二层11B的金属粒子Mp的粒径为5μm以上且50μm以下。

根据设置有具有这样的第一层11A和第二层11B的导电部11的电路体10，不仅能够减少待布设的电线的使用量，而且由于导电部11具有密度比第一层11A的密度大的第二层11B，所以也降低了导电部11的电阻。结果，能够获得良好的导电性。

为了形成具有第一层11A和第二层11B的导电部11，首先金属粒子Mp通过冷喷法以颗粒状态吹到树脂壳体1的表面1s上，从而进行喷涂。这样，金属粒子Mp嵌入树脂壳体1的表面1s中以形成第一层11A。接着，通过冷喷法将金属粒子Mp吹至第一层11A的表面使得层积密度变得大于第一层11A的层积密度，从而进行喷涂。结果，通过在第一层11A上附着和层积金属粒子Mp而形成第二层11B。因此，密度比第一层11A的密度大的第二层11B层积在嵌入树脂壳体1的表面1s中的第一层11A上，并且因此能够获得电阻低的具有优秀的导电性的导电部11。

此处，将说明通过形成具有第一层11A和第二层11B的导电部11使导电部11的电阻降低的原因。

图8是示出在金属粒子喷涂时关于粒子速度的质量变化的图表。

当通过利用冷喷法将金属粒子Mp喷涂至树脂壳体1而形成第一层11A时，如图8所示，如果粒子速度V非常低，则喷涂至树脂壳体1金属粒子Mp弹回。由此，金属粒子Mp不能顺利地与树脂壳体1紧密接触。即，由于金属粒子Mp不与树脂壳体1紧密接触所以质量不增加，并且相反地，树脂壳体1被金属粒子Mp刮削而减少其质量。

根据该状态，当金属粒子Mp的粒子速度V变得等于或者高于临界速度V1时，抑制回弹并且金属粒子Mp附着以咬入树脂壳体1，并且因此树脂壳体1的质量增加。附着于树脂壳体1的金属粒子Mp的密度随着粒子速度V变高而变大，并且因此电阻降低。然而，当粒子速度V非常快时，喷涂的金属粒子Mp刮削树脂壳体1的表面和附着金属粒子Mp，从而降低其质量。因此，作为喷涂第一层11A时的粒子速度V，速度在考虑导电性的情况下在金属粒子Mp能够附着于树脂壳体1的临界速度V1以上与不发生刮削的速度V2以下之间的范围Mr中设定为尽可能快。由此，在形成在树脂壳体1中的第一层11A中，由于金属粒子Mp的粒子速度V的限制，电阻的降低是受限的。

在利用冷喷法将金属粒子Mp喷涂至第一层11A以形成第二层11B的情况下，金属粒子Mp变得与第一层11A紧密接触而不从第一层11A回弹的临界速度V1比金属粒子Mp喷涂至树脂壳体1的情况下的更快。类似地，第一层11A被喷涂的金属粒子Mp刮削的速度V2也比熔接第一层11A的情况下更快。结果，形成第二层11B的情况下，金属粒子Mp能够附着于第一层11A的临界速度V1以上和不发生刮削的速度V2以下之间的范围Mr变得比形成第一层11A的情况下大。

如上所述，能够使向第一层11A喷涂第二层11B时的粒子速度V比向树脂壳体1喷涂第一层11A时的粒子速度V更快。因此，能够以比喷涂第一层11A的速度高的速度喷涂第二层11B，并且因此密度能够增加。结果，能够进一步减小电阻。

此外，通过利用冷喷法在树脂壳体1上形成第一层11A和利用冷喷法在第一层11A上形成密度比第一层11A的密度高的第二层11B，能够获得牢固地附着于树脂壳体1的表面1s并且具有电阻低的优秀的导电性的导电部11。

图9A和9B是利用冷喷法喷涂的第一层11A和第二层11B构成的导电部11的截面的图像。如图9A和9B所示，了解到第一层11A咬入树脂壳体1的表面1s，并且相对于第一层11A以比形成第一层11A时金属粒子Mp的粒子速度V高的速度喷涂金属粒子Mp而形成的第二层11B具有大的密度。

<其他方面>

本发明不限于上述实施例并且各种变形例能够在发明范围内采用。例如，本发明不限于上述实施例并且能够进行适当的修改、改进等。此外，只要能够实现本发明，上述实施例中的各个组成部分的材料、形状、大小、数量、布置位置等是任意的，并且不受限制。

作为示例，在上述各个实施例中，在将电路组件20安装于导电部11或者51之后层叠绝缘树脂40。然而，可以在绝缘树脂40层叠于导电部11或者51上之后将电路组件20安装于导电部11或者51。在此情况下，需要遮蔽一位置，使得绝缘树脂40不层叠在导电部11或者51的电路组件20所安装的位置上。然而，当通过喷涂层叠绝缘树脂40时，能够抑制喷涂不到连接器或者电路组件的阴影并且绝缘树脂40不层叠于导电部11的问题的发生。

此处，将在下列[1]到[8]中简短地概括和列出根据上述本发明的实施例的电路体的形成方法和电路体的特征。

[1]一种在树脂壳体(1)上形成电路体的电路体的形成方法，其中

利用将金属粉末和惰性气体喷涂在目标上的冷喷法，通过将第一层(11A)喷涂于树脂壳体的表面(1s)上，并且通过将第二层(11B)喷涂于所述第一层的表面上使得所述第二层的层积密度大于所述第一层的层积密度，形成所述电路体的导电部(11)。

[2]根据[1]的电路体的形成方法，其中

所述导电部形成在车辆中安装的所述树脂壳体上，

绝缘树脂(40)至少层叠于所述导电部的表面上，并且

电路组件(20)安装于所述导电部上。

[3]一种电路体，包括：

树脂壳体(1)；以及

导电部(11)，该导电部(11)形成于所述树脂壳体的表面(1s)，其中

所述导电部(11)具有

第一层(11A)，该第一层(11A)由金属粒子的聚集体构成并且嵌入所述树脂壳体的表面；以及

第二层(11B)，该第二层(11B)由金属粒子的聚集体构成并且层叠于所述第一层上，并且

所述第二层的密度大于所述第一层的密度。

[4]根据[3]的电路体，其中

所述导电部形成在车辆上安装的树脂壳体中，在所述导电部中所述金属粒子的粒径为5μm以上且50μm以下，

绝缘树脂(40)至少层叠于所述导电部上，并且

电路组件(20)安装于所述导电部上。

[5]根据[4]的电路体，包括：

末端部(52t)，该末端部(52t)电连接至组装有所述树脂壳体的目标上设置的外部电路体。

[6]根据[4]或[5]的电路体，其中

所述电路组件具有，

连接器单元(21)，与辅助装置连接的电线连接至该连接器单元(21)；以及

控制单元(22)，用于控制所述辅助装置。

[7]根据[4]至[6]中任一项所述的电路体，还包括：

电线(70)，该电线(70)布设于所述树脂壳体，其中

所述电线的一端电连接至所述电路组件。

[8]根据[7]的电路体，其中

所述电线是用于传递信号的信号电路。

参考具体实施例详细地描述了本发明。然而，对本领域技术人员显而易见的是能够在不背离本发明的范围和精神的情况下做出各种修改和改进。

本申请基于2016年11月18日提交的日本专利申请(日本专利申请号2016-225112)和2017年10月5日提交的日本专利申请(日本专利申请号2017-195318)，并且所述专利的全文作为参考并入本申请。

工业应用性

根据本发明，能够实现以下效果：能够提供一种电路体的形成方法和电路体，其能够减少布设的电线的使用量。具有该效果的本发明对应用于其上布设大量电线的车辆等的电路体的形成方法和电路体是有用的。

Claims

1.一种在树脂壳体上形成电路体的电路体形成方法，其中

利用将金属粉末和惰性气体喷涂在目标上的冷喷法，通过将第一层喷涂于所述树脂壳体的表面，并且通过将第二层喷涂于所述第一层的表面使得所述第二层的层积密度大于所述第一层的层积密度，形成所述电路体的导电部。

2.根据权利要求1所述的电路体形成方法，其中

所述导电部形成于安装在车辆中的所述树脂壳体，

绝缘树脂至少层叠于所述导电部的表面上，并且

电路组件安装于所述导电部。

3.一种电路体，包括：

树脂壳体；以及

导电部，该导电部形成于所述树脂壳体的表面，其中

所述导电部具有

第二层，该第二层由金属粒子的聚集体构成并且层叠于所述第一层上，并且

所述第二层的密度大于所述第一层的密度。

4.根据权利要求3所述的电路体，其中

所述导电部形成在安装于车辆上的所述树脂壳体中，在所述导电部中所述金属粒子的粒径为5μm以上50μm以下，

绝缘树脂至少层叠于所述导电部上，并且

电路组件安装于所述导电部。

5.根据权利要求4所述的电路体，包括：

6.根据权利要求4或5所述的电路体，其中

所述电路组件具有：

控制单元，该控制单元用于控制所述辅助装置。

7.根据权利要求4或5所述的电路体，还包括：

电线，该电线布设于所述树脂壳体，其中

所述电线的一端电连接至所述电路组件。

8.根据权利要求6所述的电路体，还包括：

电线，该电线布设于所述树脂壳体，其中

所述电线的一端电连接至所述电路组件。

9.根据权利要求7所述的电路体，其中

所述电线是用于传递信号的信号电路。

10.根据权利要求8所述的电路体，其中

所述电线是用于传递信号的信号电路。