CN1303731C - 柔性扁平电缆的连接方法以及超声波焊接机的机臂结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是使柔性扁平电缆能够容易地并合适地与要连接的元件如母线相连接。一种柔性扁平电缆连接方法，包括一个暴露步骤，在该步骤中，剥离要与要连接的元件(母线(2))相连接的柔性扁平电缆(1)的连接表面一侧的绝缘覆盖层(5)以露出导电元件(4)；一个引入步骤，在该步骤中，把柔性扁平电缆(1)和要连接的元件引入到超声波焊接机(3)的机臂(7)和砧座(6)之间；以及一个超声波焊接步骤，在该步骤中，传递超声波振动到具有数个细长突起(9)的机臂(7)，该细长突起具有逐渐变细的或锐利的横截面、受压与柔性扁平电缆(1)的绝缘覆盖层(5)相接触，从而使细长突起(9)咬入或被压入绝缘覆盖层(5)以将导电元件(4)用超声波焊接到要连接的元件。本发明也涉及一种用于该发明方法的超声波焊接机的机臂结构。

Description

柔性扁平电缆的连接方法以及超声波焊接机的机臂结构
技术领域
本发明涉及一种用超声波焊接机连接柔性扁平电缆的方法以及超声波焊接机的机臂结构。
背景技术
在把柔性扁平电缆与一个要连接的元件如母线相连接的情形下，其中，导电元件，例如具有约35μm厚度的铜箔，被一个由例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的绝缘涂层所覆盖，通常使用超声波焊接，其中通过剥离由如PET制成的绝缘覆盖层到一个指定的范围而露出导电元件；柔性扁平电缆和要连接的元件被引入到超声波焊接机的砧座和机臂之间，而导电元件的裸露表面保持与要连接的元件的上表面相接触；在柔性扁平电缆和要连接的元件被压紧的同时对机臂施加超声波振动，从而使构成导电元件和母线或类似物的金属原子相接触并使导电元件和母线或类似物通过原子间引力相连接。
在通过剥离柔性扁平电缆的绝缘覆盖层到一个指定的范围而露出的导电元件被用超声波焊接到母线或类似物上的情况下，导电元件的基体材料具有相当低的强度，并且由于在焊接过程中由超声波焊接机导致的损害，基体材料的强度往往进一步减小。因此，难于保证柔性扁平电缆的导电元件和母线或类似物的连接部分具有足够的强度。这就产生了一个问题，柔性扁平电缆的导电元件易于在连接部分断裂，例如，在加在柔性扁平电缆上的一个拉伸力的作用下。
因此，如所公开的，例如，在日本待审查专利公开No.2000-294332中，在连接柔性导线元件形成导电图形并保持在一对绝缘覆盖层(覆盖薄膜)之间时，各绝缘覆盖层的一侧被除去，以露出各导线元件的一个表面(内表面)，被剥离的部分设置在超声波焊接机的砧座和机臂之间，而导线元件裸露的表面被放在一起并保持相互接触，并且在这些被剥离部分被压紧的同时，超声波振动从机臂通过绝缘薄膜传递到导电元件，从而超声波焊接被施加到一个柔性导线元件的导电元件和另一个柔性导线元件的导电元件，以将两个柔性导线元件相连接，而导电元件的外表面被绝缘覆盖层覆盖。
在通过超声波焊接连接位于柔性导线元件裸露部分的导电元件而绝缘层留在上述连接表面相对侧的情况下，导电元件连接于连接部分的由绝缘层覆盖的外表面。因此，连接部分抗外部载荷的断裂强度可以通过绝缘覆盖层的加强作用而有效地改善。然而，在通过把超声波振动传递到机臂并使机臂受压与覆盖导电元件外表面的绝缘覆盖层(覆盖薄膜)相接触而应用超声波焊接的情况下，如上述公布中所披露，超声波焊接时的振动能量被绝缘覆盖层所吸收，使其难于合适地在导电元件上应用超声波焊接。这样，就产生了一个问题，连接部分的导电元件的断裂强度往往不足。
为防止断裂强度的不足，超声波焊接最好应用如下。多个切去顶端的金字塔状突起部分32以规定的间距形成于超声波焊接机30的机臂31的底表面(受压与柔性扁平电缆相接触的压力接触表面)，例如，如图11和图12所示。在通过把柔性扁平电缆1和要被焊接的元件如母线2引入到超声波焊接机30的砧座33和机臂31之间而进行超声波焊接时，优选地，使突起32咬入覆盖柔性扁平电缆1外表面的绝缘覆盖层5，同时绝缘覆盖层5被传递到机臂31的振动能量所熔化，从而柔性扁平电缆1的导电元件4被用超声波焊接到母线2或类似物，而突起32的前端表面受压与柔性扁平电缆1的导电元件4相接触。
然而，在上述超声波焊接中，在超声波焊接时熔化的覆盖层材料很可能阻塞突起32之间的间隔，从而导致连接失败的问题。换句话说，当覆盖层材料阻塞突起32之间的间隔时，突起32的前端表面不能受压与导电元件4相接触。这样，传递到导电元件4的振动能量减少，结果使合适的超声波焊接无法实现。
发明内容
考虑到上述原因，本发明的目的之一是使柔性扁平电缆能够容易地并合适地与要连接的元件如母线相连接。
为实现本发明的这个目的，根据本发明，提供了一种用于由超声波焊接机焊接柔性扁平电缆以将柔性扁平电缆与要连接的元件相连接的柔性扁平电缆连接方法，其中柔性扁平电缆中的导电元件由绝缘覆盖层所覆盖，包括：
暴露步骤，在该步骤中，至少部分地剥离位于柔性扁平电缆与要连接的元件相接触的连接表面一侧的绝缘覆盖层，以至少在相接触的部分露出导电元件，
引入步骤，在该步骤中，至少部分地将柔性扁平电缆和要连接的元件引入到超声波焊接机的机臂和砧座之间，而柔性扁平电缆的连接表面充分地与要连接的元件保持接触，以及
超声波焊接步骤，在该步骤中，将超声波振动能量传递给机臂，该机臂具有多个相互平行延伸的细长突起，从而在柔性扁平电缆的连接表面的相对侧使各细长突起咬入至少一部分绝缘覆盖层，以将导电元件超声波焊接于要连接的元件，其中细长突起设置在机臂的压力接触表面上，具有一个逐渐变细的横截面，至少部分地受压而与柔性扁平电缆的绝缘覆盖层充分接触。
因此，由于当细长突起的前端受压与导电元件相接触时，振动能量可以有效地传递到导电元件，因而柔性扁平电缆和要连接的元件如母线之间的连接强度得到了改善。而且，通过在连接区域中至少部分地保留绝缘覆盖层，连接的总体强度可以得到改善。
根据本发明的优选实施例，在超声波焊接步骤中，设置在机臂压力接触表面上的细长突起设置成大致沿柔性扁平电缆的纵向延伸。
根据本发明的又一优选实施例，提供了一种用于用超声波焊接机焊接柔性扁平电缆以把柔性扁平电缆与要连接的元件相连接的柔性扁平电缆连接方法，其中由例如铜箔制成的导电元件被绝缘覆盖层覆盖，其包括：
暴露步骤，在该步骤中，剥离位于柔性扁平电缆与要连接的元件相连接的连接表面一侧的绝缘覆盖层，以露出导电元件，
引入步骤，在该步骤中，柔性扁平电缆和要连接的元件被引入到超声波焊接机的机臂和砧座之间，而柔性扁平电缆的连接表面保持与要连接的元件相接触，以及
超声波焊接步骤，在该步骤中，超声波振动被传递给具有数个细长突起的机臂，该细长突起位于机臂的压力接触表面，具有逐渐变细的横截面并沿柔性扁平电缆纵向延伸，受压与柔性扁平电缆的绝缘覆盖层相接触，从而使细长突起咬入绝缘覆盖层，以将导电元件用超声波焊接到要连接的元件。
使用此种方法，即使通过使机臂的细长突起咬入柔性扁平电缆的绝缘覆盖层，把导电元件用超声波焊接到要连接的元件的操作重复进行而使不同的柔性扁平电缆与不同的要连接的元件相连接，振动能量可以在细长突起的前端受压与导电元件相接触的同时有效地传递到导电元件而不导致不希望的情形，在该情形下，在超声波焊接时被振动能量熔化的覆盖层材料粘附在机臂的压力接触表面，以导致细长突起之间的阻塞。因此，导电元件可以被合适地用超声波焊接于要被连接的元件，而导电元件的外表面被绝缘覆盖层覆盖，并且导电元件和要连接的元件可以牢固地连接。
优选地，在暴露步骤中，位于柔性扁平电缆的连接表面相对侧的绝缘覆盖层部分地被剥离以使导电元件4暴露在剥离部分，并且在超声波焊接步骤中，超声波振动被传递给具有多个细长突起的机臂，该细长突起受压与绝缘覆盖层的未剥离部分相接触，从而，使细长突起咬入绝缘覆盖层并使机臂的压力接触表面受压与绝缘覆盖层剥离部分的导电元件相接触，以把导电元件用超声波焊接于要连接的元件。
换句话说，根据本发明的又一优选实施例，提供了一种用于通过超声波焊接机焊接柔性扁平电缆以将柔性扁平电缆与要连接的元件相连接的柔性扁平电缆连接方法，其中由例如铜箔制成的导电元件被绝缘覆盖层覆盖，其包括：
暴露步骤，在该步骤中，剥离位于柔性扁平电缆与要连接的元件相连接的连接表面一侧的绝缘覆盖层以露出导电元件，并部分地剥离位于柔性扁平电缆连接表面相对侧的绝缘覆盖层以露出导电元件，
引入步骤，在该步骤中，柔性扁平电缆和要连接的元件被引入到超声波焊接机的机臂和砧座之间，而柔性扁平电缆的连接表面保持与要连接的元件相接触，以及
超声波焊接步骤，在该步骤中，超声波振动被传递给具有多个细长突起的机臂，从而使细长突起咬入绝缘覆盖层并使机臂的压力接触表面受压与绝缘覆盖层剥离部分的导电元件相接触，以把导电元件用超声波焊接于要连接的元件其中该细长突起位于机臂的压力接触表面，具有逐渐变细的横截面并沿柔性扁平电缆的纵向延伸，并且受压与绝缘覆盖层的未剥离部分相接触。
使用此种方法，即使在柔性扁平电缆外侧的绝缘覆盖层未剥离部分，通过使机臂的细长突起咬入柔性扁平电缆的绝缘覆盖层而重复进行将导电元件用超声波焊接于要连接的元件的操作，振动能量也可以有效地传递到导电元件，同时，细长突起的前端受压与导电元件相接触而不导致不希望的情形，在该情形下，在超声波焊接时被振动能量熔化的覆盖层材料粘附在机臂压力接触表面，以导致细长突起之间的阻塞。因此，导电元件可以合适地用超声波焊接于要被连接的元件，而导电元件的外表面被绝缘覆盖层覆盖，并且导电元件和要连接的元件可以牢固地连接。而且，通过机臂的压力接触表面直接地受压与导电元件相接触在柔性扁平电缆外侧的绝缘覆盖层剥离部分进行超声波焊接，导电元件可以与要连接的元件坚固地连接。
更优选地，在位于机臂的压力接触表面的各细长突起上形成切口，以使得细长突起不连续，优选地大致沿柔性扁平电缆的纵向不连续。
最优选地，在暴露步骤中，连接表面一侧被剥离的绝缘覆盖层的长度被设置为略大于机臂的总长。
根据本发明，进一步提供了一种用于超声波焊接柔性扁平电缆以将柔性扁平电缆与要连接的元件相连接的超声波焊接机的机臂结构，其中柔性扁平电缆中的导电元件由绝缘覆盖层所覆盖，其特征在于，相互平行延伸的多个具有逐渐变细的横截面的细长突起设置在机臂的压力接触表面上，以受压与柔性扁平电缆相接触。
根据本发明的一个优选实施例，多个细长突起可以大致的沿柔性扁平电缆的纵向延伸排列。
换句话说，根据本发明的一个优选实施例，进一步提供了一种超声波焊接机的机臂结构，其中多个细长突起设置在机臂的压力接触表面上，以受压与柔性扁平电缆相接触。该细长突起具有逐渐变细的横截面，并沿柔性扁平电缆的纵向延伸。用于用超声焊接柔性扁平电缆，以将该柔性扁平电缆与要连接的元件相连接，在该电缆中，由例如铜箔构成的导电元件由绝缘涂层所覆盖。
在此结构中，即使通过使机臂的细长突起咬入柔性扁平电缆的绝缘覆盖层，将导电元件用超声波焊接于要连接的元件上的操作重复进行，振动能量也可以有效地传递到导电元件，同时，细长突起的前端受压与导电元件相接触而不导致不希望的情形，在该情形下，在超声波焊接中被振动能量熔化的覆盖层材料粘附在机臂的压力接触表面，以导致细长突起之间的阻塞。因此，导电元件可以合适地用超声波焊接于要被连接的元件，而导电元件的外表面被绝缘覆盖层覆盖，并且导电元件和要连接的元件可以牢固地连接。
优选地，在设置于机臂压力接触表面的各细长突起中形成有切口，以使细长突起不连续，优选地大致沿柔性扁平电缆的纵向不连续。
在此结构中，在通过使机臂的细长突起咬入柔性扁平电缆的绝缘覆盖层而把导电元件用超声波焊接到要连接的元件时，在柔性扁平电缆的导电元件与要连接的元件的连接部分中形成相应于细长突起的凹口，而使凹口不连续的不连续部分这样相应于切口形成。因此，防止了作用在柔性扁平电缆上的拉伸载荷产生的断裂沿凹口进行，从而，柔性扁平电缆的导电元件和要连接的元件可以保持稳定的连接。
优选地，不连续的细长突起具有的延伸或长度在约0.3mm到约1mm之间，而更优选在0.4mm到0.7mm之间。
更进一步优选地，受压与柔性扁平电缆基本相接触的机臂压力接触表面，该电缆中绝缘覆盖层具有一个剥离部分和一个未剥离部分，该表面包括一个细长突起区域，其中有多个细长突起，该细长突起大致保持与绝缘覆盖层未剥离部分相接触；以及一个突起区域，其中有多个突起，该突起具有逐渐变细的横截面并被保持与所提供的绝缘覆盖层的剥离部分大致相接触。
在此结构中，绝缘覆盖层的剥离部分和未剥离部分设置在柔性扁平电缆的外侧。即使通过使细长突起咬入未剥离部分，即留在柔性扁平电缆外侧的绝缘覆盖层，将导电元件用超声波焊接于要连接的元件的操作重复进行，振动能量可以有效地传递给导电元件，同时细长突起的前端压入与导电元件相接触，而不导致不希望的情形，在这种情形中在超声波焊接时被振动能量熔化的覆盖层材料粘附到机臂的压力接触表面以导致细长突起之间的阻塞。因此，导电元件可以被合适地用超声波焊接于要连接的元件，而导电元件的外表面被绝缘覆盖层覆盖，并且导电元件和要连接的元件可以被牢固地连接。而且，通过机臂的压力接触表面直接受压与导电元件相接触，在绝缘覆盖层的剥离部分进行超声波焊接导电元件可以坚固地与要连接的元件相连接。
更进一步优选地，突起的伸出距离被设置为比细长突起的伸出距离长一个大约相应于在未剥离部分的绝缘覆盖层的厚度的距离。
最优选地，细长突起具有一个大致的锐角等腰三角形横截面。
附图说明
本发明的这些和其它的目的、特性以及优点将通过阅读下列优选实施例的详细描述和附图而更加明白。应当理解，尽管分开地描述这些实施例，其单个的特征可以被结合于另外的实施例。
图1为示出了柔性扁平电缆结构的透视图。
图2为示出了根据本发明的超声波焊接机的机臂结构的一个实施例的示意图。
图3为示出了机臂特定结构的底视图。
图4为示出了机臂特定结构的侧视图。
图5为示出了机臂的压力接触表面受压与柔性扁平电缆的绝缘覆盖层相接触的状态的示意图。
图6为示出了机臂的细长突起咬入柔性扁平电缆的绝缘覆盖层的状态的示意图。
图7(a)为示出了柔性扁平电缆与要连接的元件的连接部分的示意图，而图7(b)为示出了连接部分的断裂强度与时间之间关系的曲线图。
图8(a)为示出了柔性扁平电缆与要连接的元件的连接部分的示意图，而图8(b)为示出了连接部分的断裂强度与时间之间关系的曲线图。
图9为示出了根据本发明的机臂的另一实施例的示意图。
图10为示出了图9中的机臂的特定结构的底视图。
图11为示出了现有技术的超声波焊接机的机臂结构的示意图，以及
图12为一个示出了现有技术机臂的特定结构的底视图。
具体实施方式
图1示出了柔性扁平电缆1的一种特定结构，而图2到图4示出了用于把柔性扁平电缆与要连接的元件例如母线2相连接的超声波焊接机3的基本结构。柔性扁平电缆1，如图1所示，由具有35μm厚的铜箔制成的导电元件4被由例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的绝缘覆盖层5覆盖。
如图2所示，超声波焊接机3具有一个砧座6，在其上放置例如母线2等要被焊接的元件，以及一个机臂7，该机臂用于使柔性扁平电缆1的导电元件4受压与母线2相接触。具有(优选地大致为直角的)等腰三角形横截面的逐渐变细或会聚的突起8形成于砧座6的上表面(朝向母线2和/或柔性扁平电缆1的表面)上，而母线2在或可以位于这些突起8上。
而且，多个(例如三个)相对于柔性扁平电缆1的纵向排列成约-45°到约45°之间的细长突起9，优选地相对于柔性扁平电缆1的纵向在约-20°到约20°之间，最优选地，大致在柔软扁平电缆的纵向延伸并具有一个(优选地大致为锐角的)等腰三角形横截面。设置在机臂7的压力接触表面(底表面)，以大致地受压与柔性扁平电缆的上表面相接触，如图3和图4所示，细长突起9的末端优选被截去，也即具有一个大致平行于绝缘覆盖层5或柔性扁平电缆1表面的表面。换句话说，细长突起具有梯形的横截面形状。优选地，在细长突起9的末端有小于约5％的距离被截去。细长突起9的末端可以被稍稍地修圆，只要它们可以在焊接过程中切入或伸入绝缘覆盖层5，如下所述。向细长突起9的前端变宽的大致呈V形的多个切口10以一个特定的(预定的或可以预定的)间隔形成于每个这些细长突起9上。这些切口10使各细长突起9在多个位置基本上不连续。通过提供切口10，细长突起9被间断，以加强机臂7的夹紧力。
为使用这样结构的超声波焊接机1将柔性扁平电缆1与要连接的元件，即母线2相连接，在第一步骤(暴露步骤)中，位于柔性扁平电缆1的连接表面的绝缘覆盖层5的一部分在一特定的(预定的或可以预定的)范围内首先被剥离或除去，以露出导电元件4，如图2所示。导电元件4暴露部分的长度，即被剥离的绝缘覆盖层5的长度，被设定为略大于机臂7的全长L。优选地，绝缘覆盖层5仅在导电元件4与母线2的接触表面被剥离，而设置在大致相对于接触表面的表面上的绝缘覆盖层5至少部分地被留在(即没有剥离)导电元件4上。
然后，在第二步骤(引入步骤)中，柔性扁平电缆1和母线2至少部分地被引入到超声波焊接机3的机臂7和砧座6之间，位于柔性扁平电缆1的连接表面上的导电元件4保持在基本上与母线2的上表面相接触，并且降低机臂7以使其压力接触表面(底表面)基本上与柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5相接触。
在第三步骤(超声波焊接步骤)中，超声波振动或超声波从一个未示出的振荡器传递到机臂7，而在位于机臂7的压力接触表面上的多个细长突起9如图6所示咬入或轻微切入绝缘覆盖层5中时，这种超声波振动被进一步传递到导电元件4，而细长突起9的前端受压基本上与导电元件4的上表面相接触。结果，形成一个连接部分，其中柔性扁平电缆1的导电元件4被或可以被超声波焊接到母线2上。
在位于柔性扁平电缆1与要被连接的元件例如母线2相连接的连接表面上的绝缘覆盖层5被剥离或分开或除去以使导电元件4如上所述露出时，导电元件4和母线2至少部分地被引入超声波焊接机3的机臂7和砧座6之间，而柔性扁平电缆1的连接表面保持与母线2基本上相接触，并且设置在机臂7压力接触表面上，具有逐渐变细或变尖的横截面并且优选大致在柔性扁平电缆1的纵向上延伸的多个细长突起9在受压与柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5基本上相接触时由传递超声波振动到机臂7而咬入或切入绝缘覆盖层5，从而，细长突起9的前端表面受压与导电元件4基本上相接触以将导电元件4用超声波焊接到要连接的元件。这样，柔性扁平电缆1可以容易地并合适地与要连接的元件例如母线2相连接。
具体地说，多个具有逐渐变细的或变尖的横截面，并大致沿柔性扁平电缆1的纵向延伸的细长突起9设置在机臂7的压力接触表面上，而通过从未示出的振荡器向机臂传递超声波振动或超声波，而细长突起9受压基本上与柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5，即覆盖导电元件4上表面的绝缘覆盖层5相接触而进行超声波焊接。因此，通过在焊接时由机臂7传递到绝缘覆盖层5的振动能量，此绝缘覆盖层5可以被熔化并且细长突起9可以有效地咬入或至少部分地进入绝缘覆盖层5，并且，细长突起9的前端表面受压与导电元件4大致地相接触，导电元件可以被超声波焊接于要连接的元件2。因此，导电元件4可以被坚固地与母线2连接而不产生任何问题，例如由绝缘覆盖层5对传递到机臂7的超声波振动的吸收而导致的导电元件4与母线2的连接强度不足。
由于导电元件4与母线2相连接，而导电元件4的外表面被绝缘覆盖层5覆盖，连接部分11对于作用在柔性扁平电缆1上的外部载荷的断裂强度可以通过绝缘覆盖层5的加强作用被有效地改善。换句话说，由于绝缘覆盖层5可以在与导电元件4与母线2相连接一侧大致相对的一侧保留在导电元件4上，因而总的强度增加。从而，一个优点是，有效地避免与母线2相连的导电元件4的断裂的发生，例如，在柔性扁平电缆1上加有外部载荷时。
上述超声波焊接通过在受压与柔性扁平电缆1的连接部分基本上相接触的机臂7的压力接触表面上提供多个具有逐渐变细的或变尖的横截面并基本上沿柔性扁平电缆1的纵向延伸的细长突起9，并使细长突起9受压而大致地与柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5相接触而实现。因此，即使这种焊接操作重复进行，所不希望的情形也可以有效地被抑制，在该情形下，在超声波焊接过程中被振动能量熔化的覆盖层材料粘附到机臂7的压力接触表面以使得细长突起9之间阻塞。
具体地说，在多个大致为切去顶端的金字塔形状的突起32设置在机臂7的接触表面上，如图11所示的现有技术的情形下，在进行超声波焊接而使机臂7受压而与柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5相接触时，熔化的覆盖层材料很可能阻塞各突起32之间的狭窄间隔。如果上述超声波焊接操作重复进行，由于无法使突起32咬入绝缘覆盖层5而引起的连接失败是不可避免的。与此相反，在机臂7的压力接触表面上设置有多个具有逐渐变细的或变尖的横截面并大致沿柔性扁平电缆1的纵向延伸的细长突起9的情形下，振动能量可以被有效地传递给导电元件4，而细长突起9的前端被牢固地压到基本上与导电元件4相接触，同时没有熔化了的覆盖层材料大致地粘附在机臂7的压力接触表面上而阻塞狭窄间隔。因此，导电元件4可以被合适地用超声波焊接于母线2。
如同本实施例，在通过形成于机臂7压力接触表面上的细长突起9中形成多个(一个或更多个)切口110而使细长突起9被制成以指定的间隔、沿柔性扁平电缆1纵向不连续的情形下，有一个优点是，通过保证导电元件4对于加在柔性扁平电缆1上的外部载荷的足够的断裂强度，有效地防止了导电元件4和母线2的连接部分11的断裂。
例如，在细长突起9大致地形成于全长L被设为5.3mm的机臂7的整个压力接触表面上，而使细长突起9不连续的切口10具有约0.5mm的间隔的情形下，使形成于柔性扁平电缆1的导电元件4与母线2的连接部分11的凹口12不连续的多个不连续部分13a以约0.5mm的间隔形成，如图7所示。因此，由作用在柔性扁平电缆1上的外部载荷导致的断裂α沿凹口12a的发展可以被防止。因此，连接部分11抗外部载荷的断裂强度(N)在断裂的起始阶段显示出一个较大峰值，该断裂由作用在柔性扁平电缆1导电元件4与母线2的连接部分11的外部载荷导致，而后，断裂强度随着断裂的发展(也即，如图7(b)在断裂的后期)而减少。因此，柔性扁平电缆1的导电元件4和母线2可以被方便稳定地保持连接。换句话说，通过使细长突起9以一个指定的(预定的或可以预定的)间隔被间断，可以方便地使所焊接的柔性电缆沿大致平直或较少台阶状的线断裂，从而增加要产生断裂所必需的绝对强度或力。
优选地，在其基部，细长突起9的长度a约为0.5mm，而宽度b约为0.14mm。更优选地，长度a与宽度b的比a/b包含在约2到约5的范围内，更优选地从约2.5到约4。切口10的长度c包含在约0.1mm到约0.2mm之间。更优选地，切口10的长度c与细长突起9的长度a的比c/a包含在约0.1到约2之间。细长突起9的末端或远端部分的长度d包含在约0.3到约0.4之间。更优选地，末端部分的长度d与细长突起9的基部长度a的比d/a包含在约0.5到约0.9之间。
另一方面，在V形切口10使形成于机臂7压力接触表面上的细长突起9以约1.3mm的间隔不连续，以使形成于连接部分11的各凹口12b在两不连续部分13b不连续，如图8(a)所示的情形下，由作用在柔性扁平电缆1的外部载荷导致的断裂β很可能沿凹口12b发展，而连接部分11抗拉伸载荷的断强度(N)随着断裂β发展而趋向于降低，如图8(b)所示。因此，尽管在相对小的拉伸载荷下，断裂β很可能发生在连接部分11的全长上。因此，很难保持柔性扁平电缆1导电元件4与母线2之间的稳固连接。
特别是在细长突起9基本上设置在机臂7的全长上而没有切口10的情形下，一旦因作用在柔性扁平电缆1上的拉伸载荷而在连接部分11的一侧端部产生断裂，不可避免地在连接部分11的全长上立刻发生断裂。因此，如此实施例所述，需要通过在机臂7的压力接触表面上的各细长突起9中形成多个切口，而使细长突起9以指定的(预定的或可以预定的)间隔沿柔性扁平电缆1的纵向不连续。
在此实施例中，柔性扁平电缆1与要连接的元件即母线2相连接，而不剥离位于柔性扁平电缆1与母线2相连接的表面相对侧的绝缘覆盖层5，即，使绝缘覆盖层5全部留在外侧。然而，如图9所示，位于连接表面相对侧(外侧)的绝缘覆盖层5可以被部分地剥离，以在剥离部分5b露出导电元件4，同时，使其在位于柔性扁平电缆1的连接表面一侧(内侧)的绝缘覆盖层5之外的未剥离部分5a不被剥离，而柔性扁平电缆1(优选地大致全部被剥离或取走)和母线2可以被引入到超声波焊接机3的砧座6和机臂7之间，以将导电元件4超声波焊接于母线2，并使位于柔性扁平电缆1连接表面上的导电元件4保持与母线2相接触。
根据上述设置，超声波焊接可以通过使机臂7的压力接触表面直接受压与设置于柔性扁平电缆1外侧的绝缘覆盖层5的剥离部分5b的导电元件4相接触而实现，从而更有效地将超声波振动能量传递给导电元件4。因此，构成导电元件4和母线2的金属原子可以有效地产生接触以将导电元件4和母线2牢固地连接，而通过留在柔性扁平电缆1外侧的绝缘覆盖层5的未剥离部分5a的加强作用，导电元件4和母线2连接部分11的足够的断裂强度可以得到保证。
而且，如图9和图10所示，在用于上述超声波焊接的超声波焊接机3中，一个其中有多个基本沿柔性扁平电缆1的纵向延伸的细长突起9的细长突起区域以及一个其中有多个切去顶端的金字塔状的突起14的突起区域可以形成于受压与柔性扁平电缆1相接触的机臂7的压力接触表面(底表面)上，而通过在保持突起14与位于绝缘覆盖层5剥离部分5b的导电元件4相接触的同时保持细长突起9与绝缘覆盖层5未剥离部分5a相接触而进行超声波焊接。突起14的伸出距离被设置为比细长突起9的伸出距离长一个距离，该距离大约相应于在未剥离部分5a的绝缘覆盖层5厚度。
根据上述结构，尽管超声波焊接操作在绝缘覆盖层5的未剥离部分5a重复进行，导电元件4可以合适地与母线2相连接，而柔性扁平电缆1与母线2的连接部分11被绝缘覆盖层5有效地加强，并有效地抑制在超声波焊接时被振动能量熔化的覆盖层材料粘附在机臂7的压力接触表面而导致的阻塞的发生。而且，导电元件4可以通过直接使突起14受压与绝缘覆盖层5剥离部分5b的导电元件4相接触而坚固地焊接于母线2。因此，一个优点是，有效地改善导电元件4与母线2的连接强度。
在前述实施例中，柔性扁平电缆1的导电元件4与母线2相连接。然而，要连接的元件不限于母线2。本发明适用于将导电元件4与各种已知要连接的元件相连接的方法和超声波焊接机3的机臂结构。例如，可以通过剥离位于一对柔性扁平电缆1连接表面的绝缘覆盖层5而使一对导电元件4露出来，并用超声波焊接机将它们彼此超声波焊接到一起。
而且，应当理解，本发明适用于很多种扁平电缆，例如包括多根大致并排排列的导体或导线的扁平电缆，屏蔽扁平电缆、非屏蔽扁平电缆、具有不同横截面例如较粗导线和较细导线的导体的扁平电缆等。
如上所述，在位于柔性扁平电缆1与要连接的元件2例如母线2相连接的连接表面一侧的绝缘覆盖层至少部分地被剥离以露出导电元件4之后，柔性扁平电缆1和要连接的元件2被引入到超声波焊接机3的机臂7和砧座6之间，而柔性扁平电缆1的连接表面基本上保持与要连接的元件2相接触。然后，超声波振动传递到具有多个细长突起9的机臂7，该细长突起设置在机臂压力接触表面上、有逐渐变细的或变尖的横截面并大体上沿柔性扁平电缆1纵向延伸，并且受压与柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5基本上相接触，而细长突起9咬入绝缘覆盖层5的至少一部分，从而使细长突起9的前端表面受压与导电元件4相接触，以将导电元件4用超声波焊接于要连接的元件2。这样，即使通过使机臂7的细长突起9咬入柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5而把导电元件4用超声波焊接于要连接的元件的操作，振动能量能够有效地传递给导电元件4而细长突起9的前端受压与导电元件4相接触而不导致不希望的情形，在该情形下，在超声波焊接中被振动能量熔化的覆盖层材料粘附到机臂7的压力接触表面以导致阻塞。因此，一个优点是，容易地并合适地把导电元件4和要连接的元件2相连接，而导电元件4的外表面至少部分地为绝缘覆盖层5所覆盖。
因此，为使柔性扁平电缆能容易并合适地与要连接的元件例如母线相连接，柔性扁平电缆连接方法包括暴露步骤，在该步骤中，剥离位于将与要连接的元件(母线2)相连接的柔性扁平电缆1连接表面一侧的绝缘覆盖层5；引入步骤，在该步骤中，至少部分地将柔性扁平电缆1和要连接的元件引入超声波焊接机的机臂7和砧座6之间；和超声波焊接步骤，在该步骤中，将超声波振动传递给具有多个细长突起9的机臂7从而使细长突起9咬入或压入绝缘覆盖层5，以将导电元件4超声波焊接于要连接的元件，其中该细长突起具有受压与柔性扁平电缆1的绝缘覆盖层5相接触的逐渐变细的或变尖的横截面。

Claims (13)

1.一种用于由超声波焊接机(3)焊接柔性扁平电缆(1)以将所述柔性扁平电缆(1)与要连接的元件(2)相连接的柔性扁平电缆连接方法，其中所述柔性扁平电缆(1)中的导电元件(4)由绝缘覆盖层(5)所覆盖，包括：
暴露步骤，在该步骤中，至少部分地剥离位于所述柔性扁平电缆(1)与所述要连接的元件(2)相接触的连接表面一侧的所述绝缘覆盖层(5)，以至少在所述相接触的部分露出所述导电元件(4)，
引入步骤，在该步骤中，至少部分地将所述柔性扁平电缆(1)和所述要连接的元件(2)引入到所述超声波焊接机(3)的机臂(7)和砧座(6)之间，而所述柔性扁平电缆(1)的连接表面充分地与所述要连接的元件(2)保持接触，以及
超声波焊接步骤，在该步骤中，将超声波振动能量传递给所述机臂(7)，该机臂(7)具有多个相互平行延伸的细长突起(9)，从而在所述柔性扁平电缆(1)的连接表面的相对侧使各所述细长突起(9)咬入至少一部分所述绝缘覆盖层(5)，以将所述导电元件(4)超声波焊接于所述要连接的元件(2)，其中所述细长突起设置在所述机臂的压力接触表面上，具有一个逐渐变细的横截面，至少部分地受压而与所述柔性扁平电缆(1)的所述绝缘覆盖层(5)充分接触。
2.根据权利要求1的柔性扁平电缆连接方法，其特征在于，在超声波焊接步骤中，设置在所述机臂(7)的压力接触表面上的所述细长突起(9)设置成沿所述柔性扁平电缆(1)的纵向延伸。
3.根据权利要求1的柔性扁平电缆的连接方法，其特征在于：
在暴露步骤中，位于所述柔性扁平电缆(1)的连接表面相对侧的所述绝缘覆盖层(5)被部分地剥离，以在剥离部分(5b)露出所述导电元件(4)，以及
在超声波焊接步骤中，所述细长突起受压与所述绝缘覆盖层(5)的未剥离部分(5a)相接触，从而使所述细长突起(9)咬入所述绝缘覆盖层(5)并使所述机臂(7)的压力接触表面受压与位于所述绝缘覆盖层(5)的所述剥离部分(5b)的所述导电元件(4)充分接触，以将所述导电元件(4)超声波焊接于所述要连接的元件(2)。
4.根据权利要求1到3中任一项的柔性扁平电缆连接方法，其特征在于，切口(10)形成在设置于所述机臂(7)压力接触表面上的各所述细长突起(9)中，以使所述细长突起沿所述柔性扁平电缆(1)的纵向不连续。
5.根据权利要求1到3中任一项的柔性扁平电缆连接方法，其特征在于，在暴露步骤中，在连接表面一侧被剥离的所述绝缘覆盖层(5)的长度被设置为略大于所述机臂(7)的全长(L)。
6.一种用于超声波焊接柔性扁平电缆(1)以将所述柔性扁平电缆(1)与要连接的元件(2)相连接的超声波焊接机(3)的机臂结构，其中所述柔性扁平电缆(1)中的导电元件(4)由绝缘覆盖层(5)所覆盖，其特征在于，相互平行延伸的多个具有逐渐变细的横截面的细长突起(9)设置在机臂(7)的压力接触表面上，以受压与所述柔性扁平电缆(1)相接触。
7.根据权利要求6的机臂结构，其特征在于，所述多个细长突起(9)设置成沿所述柔性扁平电缆(1)的纵向延伸。
8.根据权利要求6的机臂结构，其特征在于，切口(10)形成于设置在所述机臂(7)压力接触表面上的各所述细长突起(9)中，以使所述细长突起(9)沿所述柔性扁平电缆(1)的纵向不连续。
9.根据权利要求8的机臂结构，其特征在于，不连续的所述细长突起(9)具有约0.3mm到约1mm之间的延伸部分。
10.根据权利要求9的机臂结构，其特征在于，不连续的所述细长突起(9)具有约0.4mm到约0.7mm之间的延伸部分。
11.根据权利要求6的机臂结构，其特征在于，受压与其中的所述绝缘覆盖层(5)具有一个剥离部分(5b)和一个未剥离部分(5a)的所述柔性扁平电缆(1)充分接触的所述机臂(7)的压力接触表面包括一个细长突起区域，在该细长突起区域中设置有充分保持与所述绝缘覆盖层(5)的所述未剥离部分(5a)相接触的所述多个细长突起(9)；以及一个突起区域，在该突起区域有多个具有逐渐变细的横截面并充分保持与所述绝缘覆盖层(5)的所述剥离部分(5b)相接触的突起(14)。
12.根据权利要求11的机臂结构，其特征在于，所述突起(14)的伸出距离被设为比所述细长突起(9)的伸出距离长一个与所述未剥离部分(5a)处的所述绝缘覆盖层(5)的厚度相应的距离。
13.根据权利要求6到12中的任一项的机臂结构，其特征在于，所述细长突起(9)具有一个大致为锐角等腰三角形的横截面。
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