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Querverweis auf verwandte
Anmeldungen
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Die
vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität gegenüber
der
japanischen Patentanmeldung
Nr. 2008-229738 , eingereicht am 8. September 2008, deren
gesamte Offenbarung hiermit durch Verweis ausdrücklich
einbezogen wird.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Leitermodul und ein Verfahren
zum elektrischen Schweißen, mit dem das Leitermodul hergestellt
wird. Das Leitermodul ist im Einzelnen mit einem Paar abgeflachter
Schaltungen versehen, die eine Vielzahl rechteckig geformter Leiter
umfassen, sowie mit einem Paar bahnförmiger Ummantelungen,
die an beiden Seiten der Leiter angeordnet sind. Die Leiter werden
durch Anwendung von elektromagnetischem Schweißen miteinander
verbunden.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Üblicherweise
wird eine Vielzahl elektronischer Einrichtungen an einem Fahrzeug,
wie beispielsweise einem Pkw, angebracht. In einem Kraftfahrzeug
ist ein Kabelbaum angeordnet, um den elektronischen Einrichtungen
Strom von der Batterie oder ein Steuersignal von einer Steuereinrichtung
zuzuführen. Der Kabelbaum besteht aus einer elektrischen
Leitung und einem Anschluss, der aus Blech besteht und mit dem Endabschnitt
der elektrischen Leitung verbunden ist. Die elektrische Leitung
besteht aus einem Kernabschnitt und einem Ummantelungsabschnitt,
der auf dem Kernabschnitt angeordnet ist.
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Es
besteht ein anhaltender Bedarf nach einem multifunktionalen Kraftfahrzeug.
Dementsprechend nimmt die Anzahl elektronischer Einrichtungen, die
in einem Kraftfahrzeug aufgenommen sind, ständig zu. Daher
besteht dementsprechend eine Tendenz zur Zunahme der elektrischen
Leitungen in einem Kabelbaum, und dadurch nehmen auch die Maße
und das Volumen des Kabelbaums zu.
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Aus
den oben aufgeführten Gründen sind eine abgeflachte
Schaltung (d. h. eine flache Schaltung), so beispielsweise ein flexibles
Flachbandkabel (flat flexible cable, FFC) und eine flexible gedruckte Schaltung
(flexible printed circuit, FPC), als die oben genannte elekt rische
Schaltung für den Kabelbaum vorgeschlagen worden, um Größe
und Gewicht zu reduzieren.
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Die
abgeflachte Schaltung enthält eine Vielzahl rechteckig
geformter Leiter und paarige, bahnartige Ummantelungen, die an beiden
Seiten der Leiter angeordnet sind, und ist als ein Streifen ausgebildet. Die
Leiter verlaufen jeweils linear. Die Leiter sind parallel zueinander
angeordnet. Die Ummantelung ist so ausgeführt, dass sie
einen Leiter gegenüber dem anderen Leiter isoliert.
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Bei
der oben erwähnten abgeflachten Schaltung werden die Leiter
durch Löten miteinander verbunden. Das Löten kann
die abgeflachte Schaltung hinsichtlich der Beständigkeit
und der Umgebung nachteilig beeinflussen und kann die Entstehung
von Rissen bewirken. Des Weiteren nehmen aufgrund des Lötabschnitts
die Herstellungskosten zu.
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Andererseits
können die Leiter auch durch Verbinden mittels Ultraschalls
und Verbinden mittels Laser miteinander verbunden werden. Weitergehende
Details finden sich in der
japanischen
Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H11-192562 .
Beim Verbinden mittels Ultraschall oder Verbinden mittels Laser
werden die Leiter bei vorhandenem Ummantelungsabschnitt miteinander
verbunden. Das heißt, (Ultraschall)-Energie wirkt auch
auf den Ummantelungsabschnitt. Dadurch kann der Ummantelungsabschnitt
beschädigt werden. Um diese Beschädigung zu vermeiden,
muss der Ummantelungsabschnitt teilweise entfernt werden. In diesem
Fall ist die elektrische Leitung Korrosion ausgesetzt, und so kann elektrische
Isolierung nicht sicher gewährleistet werden.
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In
der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
2006-310016 ist ein neuartiges Verfahren zum Verbinden
von Leitern miteinander vorgeschlagen worden. In diesem Dokument
werden die Leiter bei vorhandenem Ummantelungsabschnitt miteinander
verbunden. Das genannte Verfahren kann auch als „elektromagnetisches
Schweißverfahren” bezeichnet werden, das im Folgenden
ausführlich beschrieben wird. Wie unter Bezugnahme auf
11 zu
sehen ist, wird jeder Ummantelungsabschnitt
103,
104 von
jedem Endabschnitt eines Paars abgeflachter Schaltungen
101,
102 entfernt,
die ein Teil von Leitermodulen
1 sind. Dadurch wird eine
Fläche des Leiters
105 vollständig freigelegt.
Anschließend wird ein Leiter so über dem anderen
Leiter angeordnet, dass die freiliegende Fläche des einen
Leiters
105 in engem Kontakt mit der freiliegenden Fläche
des anderen Leiters
105 ist, wie dies in
11 dargestellt ist.
Der geschichtete Körper, der so entsteht, wird auf einer
Spule
106 angeordnet.
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Bei
dieser Konfiguration befinden sich die Spule 106 und der
Leiter 105, wie in 12 gezeigt, in
Längsrichtung gesehen, im Allgemeinen im rechten Winkel
zueinander. Das heißt, der Endabschnitt des Leiters 105 ist über
der Spule 106 angeordnet. Wenn elektrischer Strom an die
Spule 106 angelegt wird, so dass ein Magnetfeld entsteht,
wird überschüssiger Strom in dem Bereich des Leiters 105 erzeugt.
Der in dem Bereich der Spule 106 erzeugte Magnetfluss und
der in dem Bereich des an die Spule 106 angrenzend angeordneten
Leiters 105 erzeugte Magnetfluss stoßen einander
ab, und dadurch besteht eine Tendenz dahin, dass sich der über
der Spule 106 angeordnete Leiter 105 in einer
Richtung von der Spule 106 wegbewegt und mit dem anderen Leiter 105 kollidiert.
Der bei der Kollision erzeugte hohe Druck ermöglicht Verbindung
der Leiter miteinander.
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Dabei
würde es, wenn die Länge des freiliegenden Abschnitts
L2 des Leiters 105 geringer ist als die Breite der Spule 106 nicht
zur Verbindung der Leiter 105 miteinander kommen. Dementsprechend
sollte die Länge L2 größer sein als die
Breite der Spule 106. In diesem Fall kann keine stark miniaturisierte integrierte
Schaltung erzeugt werden.
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Um
den oben beschriebenen Nachteil zu überwinden, ist in Betracht
gezogen worden, dass die Spule 106 eine geringere Breite
hat und der Leiter 105 einen kürzeren freiliegenden
Abschnitt L2 aufweist. Jedoch hat die Spule 106 mit geringerer
Breite weniger Wärmeaufnahmevermögen. Das heißt, wenn
starker Strom an die Spule 106 angelegt wird, kann es aufgrund
der Wärme zum Schmelzen der Spule 106 kommen.
Des Weiteren kann die Spule 106 durch magnetischen Druck,
der beim Verbinden der Leiter miteinander erzeugt wird, leicht verformt werden.
Weiterhin werden nach dem Stand der Technik alle Leiter 105,
die zwischen den Ummantelungen 103, 104 angeordnet
sind, miteinander verbunden. Ein Nachteil des Standes der Technik
besteht dementsprechend darin, dass der zu verbindende Leiter 105 nicht
ausgewählt werden kann.
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Um
die oben aufgeführten Probleme und Nachteile zu überwinden,
werden ein verbessertes Leitermodul und ein Verfahren zum Schweißen
mit magnetischem Druck geschaffen, mit denen die Verbindungsfläche
der Leiter verringert oder minimiert werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfinder haben intensive Forschungen und Studien betrieben, um in
Erfahrung zu bringen, warum die Leiter 105, bei denen die
Länge des freiliegenden Abschnitts geringer ist als die
Breite der Spule 106, nicht miteinander verbunden werden
können, und sind schließlich auf den Grund dafür
gestoßen. Wenn die Leiter 105 mittels einer Vorrichtung zum
elektromagnetischen Schweißen miteinander verbunden werden,
werden, wie in 13 gezeigt, zwei Verbindungspunkte
P21, P22 ausgebildet.
Der Verbindungspunkt wird an einer Position ausgebildet, an der
die vertikale Komponente der abgeflachten Schaltung ein Maximum
in einem Magnetfeld erreicht, das durch die Spule 106 erzeugt
wird und die Leiter 105 schneidet. In der Praxis sind zwei
Verbindungspunkte P21, P22 in
dem Magnetfeld vorhanden. Bei dieser Konfiguration entspricht die
vertikale Richtung der Richtung, in der sich der Leiter 105 bewegt. Der
Abstand L1 zwischen zwei Verbindungspunkten P11,
P12 ist im Wesentlichen der Breite der Spule 105 gleich.
Wegen des oben aufgeführten Grundes können die
Leiter 105, bei denen die Länge L2 des freiliegenden
Abschnitt geringer ist als die Breite der Spule 106, zwangsläufig
nicht miteinander verbunden werden. Dementsprechend basiert die
vorliegende Erfindung auf den oben aufgeführten Erkenntnissen.
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Gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Leitermodul mit einem paar
abgeflachter Schaltungen geschaffen. Die abgeflachte Schaltung umfasst
einen rechteckig geformten Leiter, ein Paar bahnförmiger
Ummantelungen, die an beiden Seiten des Leiters angeordnet sind,
und wenigstens ein Loch, das einen Durchmesser hat, der kleiner
ist als die Breite des Leiters und das in den Ummantelungen so ausgebildet
ist, dass es eine Fläche des Leiters zur Außenseite
der abgeflachten Schaltung freilegt. Der Leiter einer abgeflachten
Schaltung wird durch Anwendung von elektromagnetischen Schweißen
mit dem Leiter der anderen abgeflachten Schaltung über
das Loch verbunden. Der hier verwendete Begriff „elektromagnetisches
Schweißen” bezieht sich auf das Verschweißen
von Leitern durch Druck, der erzeugt wird, wenn die Leiter kollidieren.
Das heißt, ein elektromagnetisches Feld, das durch die Spule
erzeugt wird, wirkt auf einen Leiter, und dann bewegt sich der betroffene
Leiter auf den anderen Leiter zu. Auf diese Weise kommt es zur Kollision
der Leiter.
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Vorzugsweise
werden die Leiter magnetisch miteinander verschweißt, indem
die abgeflachten Schaltungen so über einer Spule angeordnet
werden, dass sich die einander überlappenden Löcher an
einer Position befinden, an der eine vertikale Komponente der abgeflachten
Schaltungen ein Maximum in einem Magnetfeld erreicht, und anschließend
ein Strom an die Spule angelegt wird. Das Magnetfeld wird von der
Spule erzeugt und schneidet den Leiter.
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Vorzugsweise
werden die Leiter magnetisch miteinander verschweißt, indem
die abgeflachten Schaltungen so über einer Spule angeordnet
werden, dass sich einander überlappen den Löcher
an einer Position befinden, an der eine vertikale Komponente der
abgeflachten Schaltungen ein Maximum in einem Magnetfeld erreicht,
das von der Spule erzeugt wird und ein bewegliches Element schneidet, und
anschließend ein Strom an die Spule angelegt wird. Das
bewegliche Element befindet sich zwischen der Spule und den abgeflachten
Schaltungen.
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Vorzugsweise
ist eine Vielzahl der Leiter zwischen einem Paar der Ummantelungen
angeordnet, und das Loch ist so ausgeführt, dass es die
Leiter teilweise zur Außenseite der abgeflachten Schaltungen hin
freilegt.
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Vorzugsweise
wird die Ummantelung mit einem Prozess erzeugt, der die folgenden
Schritte umfasst:
Aufbringen von geschmolzenem Material für
die Ummantelung auf eine Fläche des Leiters;
Ausbilden
einer Resistfilmschicht auf der Ummantelung mit Ausnahme eines Abschnitts,
an dem sich das Loch befinden soll; und
Ätzen der
Ummantelung, um das Loch an der Ummantelung auszubilden.
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Gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, mit
dem Leiter eines Paars abgeflachter Schaltungen miteinander verbunden
werden. Jede der abgeflachten Schaltungen umfasst einen rechteckig
geformten Leiter, ein Paar bahnförmiger Ummantelungen,
die an beiden Seiten des Leiters angeordnet sind, und wenigstens
ein Loch, das einen Durchmesser hat, der kleiner ist als eine Breite
des Leiters, und das in der Ummantelung so ausgebildet ist, dass
es eine Fläche des Leiters zur Außenseite der
abgeflachten Schaltung freilegt. Das Verfahren umfasst die folgenden
Schritte:
Anordnen der abgeflachten Schaltungen über
einer Spule, so dass sich die einander überlappenden Löcher
an einer Position befinden, an der eine vertikale Komponente der
abgeflachten Schaltungen ein Maximum in einem Magnetfeld erreicht,
wobei das Magnetfeld von der Spule erzeugt wird und den Leiter schneidet;
und
Anlegen eines Stroms an die Spule, um die Leiter magnetisch
miteinander zu verschweißen.
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Gemäß dem
dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, mit
dem Leiter eines Paars abgeflachter Schaltungen miteinander verbunden
werden. Jede der abgeflach ten Schaltungen umfasst einen rechteckig
geformten Leiter, ein Paar bahnförmiger Ummantelungen,
die an beiden Seiten des Leiters angeordnet sind, und wenigstens
ein Loch, das einen Durchmesser hat, der kleiner ist als eine Breite
des Leiters, und das in der Ummantelung so ausgebildet ist, dass
es eine Fläche des Leiters zur Außenseite der
abgeflachten Schaltung freilegt. Das Verfahren umfasst die folgenden
Schritte:
Anordnen der abgeflachten Schaltungen über
einer Spule, so dass sich die einander überlappenden Löcher
an einer Position befinden, an der eine vertikale Komponente der
abgeflachten Schaltungen ein Maximum in einem Magnetfeld erreicht,
das von der Spule erzeugt wird und ein elektrisch leitendes, bewegliches
Element schneidet, wobei das bewegliche Element dicker ist als der
Leiter und zwischen der Spule und den abgeflachten Schaltungen angeordnet
ist; und
Anlegen eines Stroms an die Spule, um die Leiter magnetisch
miteinander zu verschweißen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform eines
Leitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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2 ist
eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die das in 1 dargestellte
Leitermodul zeigt.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1.
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4A bis 4D sind
Schnittansichten, die eine in 1 dargestellte
flexible gedruckte Schaltung zeigen. 4A bis 4D dienen
als kurze Darstellung eines Prozesses zum Herstellen der in 1 dargestellten
flexiblen gedruckten Schaltung.
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5 stellt
eine Ausführungsform einer elektromagnetischen Schweißvorrichtung
dar, die zum Zusammensetzen eines Leitermoduls gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird.
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6 ist
eine Teil-Schnittansicht, die Leiter zeigt, die über der
Spule der in 5 dargestellten elektromagnetischen
Schweißvorrichtung angeordnet sind.
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7 ist
eine Teil-Draufsicht, die die Leiter zeigt, die über der
Spule der in 5 dargestellten elektromagnetischen
Schweißvorrichtung angeordnet sind.
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8 stellt
Spitzenpunkte dar, die in einem beweglichen Element vorhanden sind.
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9 ist
eine weitere Schnittansicht, die Leiter zeigt, die über
der Spule der in 5 dargestellten elektromagnetischen
Schweißvorrichtung angeordnet sind.
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10 ist
eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die ein weiteres Leitermodul
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist
eine Schnittansicht, die ein herkömmliches Verfahren zum
elektromagnetischen Schweißen darstellt.
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12 ist
eine Draufsicht, die das herkömmliche Verfahren zum elektromagnetischen
Schweißen darstellt.
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13 ist
eine Schnittansicht, die ein beispielhaftes, mit dem herkömmlichen
Verfahren zum elektromagnetischen Schweißen hergestelltes
Leitermodul zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird ausführlich unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gemäß einer
Ausführungsform eines Verfahrens zum Schweißen
mit magnetischem Druck gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Leitermodul zusammengesetzt, wie es in 1 dargestellt
ist. Das Leitermodul 1 enthält, wie in 1 und 2 gezeigt,
zwei flexible gedruckte Schaltungen 11, 12. Der
hier verwendete Begriff „flexible gedruckte Schaltung” kann
durch den Ausdruck „abgeflachte Schaltung” ersetzt
werden.
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Der
Querschnitt jeder flexiblen gedruckten Schaltung 11, 12 ist
rechteckig. Wie unter Bezugnahme auf 1 und 2 zu
sehen ist, enthält jede flexible abgeflachte Schaltung 11, 12 eine
Vielzahl rechteckig geformter Leiter 13 sowie ein Paar
bahnförmiger Ummantelungen 14, 15, die
an beiden Seiten des Leiters 13 angeordnet sind. Das heißt,
die Leiter 13 sind zwischen einem Paar der Ummantelungen 14, 15 angeordnet.
Der Leiter 13 besteht aus elektrisch leitendem Metall.
Der Leiter 13 weist darüber hinaus Flexibilität
auf. Die Ummantelungen 14, 15 bestehen aus Kunstharz
und weisen sowohl isolierende Eigenschaften als auch Flexibilität
auf.
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Ein
Loch 16 ist, wie in 2 und 3 gezeigt,
am Ende der Ummantelung 15 ausgebildet. Das Loch 16 ist
so ausgeführt, dass es eine Fläche des Leiters 13 nach
außen freilegt. Das Loch 16 ist kreisförmig
und hat einen Durchmesser, der kleiner ist als die Breite W3 des
Leiters 13. Das heißt, das Loch 16 ist
so ausgeführt, dass sein Durchmesser sowohl in der Längs-
als auch der Richtung quer zur Breite kleiner ist als die Länge
des Leiters 13. Des Weiteren werden die Leiter 13,
wie in 3 gezeigt, durch die Anwendung von elektromagnetischem Schweißen über
die Löcher 16 miteinander verbunden. In dieser
Ausführung überlappen die Löcher 16, die
in einem Paar der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 angeordnet
sind, einander.
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Die
oben erwähnten flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12,
werden, wie in 4A bis 4D dargestellt,
hergestellt. Zunächst wird der Leiter 13 auf einem
Substrat 12 angebracht. Geschmolzenes Material für
die Ummantelung 15 wird auf eine Fläche des Leiters 13 aufgebracht,
um die Ummantelung 15 auszubilden, wie dies in 4A zu sehen
ist. Anschließend wird Ätzflüssigkeit
auf die Ummantelung 15 aufgebracht, um eine Resistfilmschicht 31 auszubilden,
die die Ummantelung 15 schützen kann. Licht wird
auf eine Position gerichtet, an der sich das Loch 16 befinden
soll, um die Resistfilmschicht 31 teilweise zu beseitigen,
wie dies in 4B zu sehen ist. Dadurch befindet
sich die Resistfilmschicht 31 bis auf die Position, an
der sich das Loch 16 befindet soll, auf der Ummantelung 15.
Anschließend wird die Ummantelung 15 geätzt,
um das Loch 16 auszubilden, und danach wird die Resistfilmschicht 31 beseitigt,
wie dies in 4C zu sehen ist. Anschließend
wird das Substrat 30 abgezogen, und dann wird die Ummantelung 14 mittels
Klebstoff 32 mit der anderen Fläche des Leiters 13 verklebt.
Auf diese Weise können die oben erwähnten flexiblen
gedruckten Schaltungen 11, 12 hergestellt werden.
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Das
Leitermodul 1 kann hergestellt werden, indem die Leiter 13 mittels
einer Vorrichtung 20 zum elektromagnetischen Schweißen über
das Loch 16 miteinander verbunden werden, wie dies in 5 zu sehen
ist. Die Vorrichtung 20 enthält, wie dargestellt, eine
Spule 21, eine Halteeinrichtung 22, eine Stromquelle 23,
einen Kondensator 24, einen Schalter 25 und ein
bewegliches Element 26. Die Spule 21 besteht aus
elektrisch leitendem Material und ist tafelförmig. Das
heißt, die Spule 21 besteht aus Blech. Die Spule 21 setzt
sich aus einem Paar verbreiterter Abschnitte 27 und einem
schmalen Abschnitt 28 zusammen, der integral mit einem
Paar der verbreiterten Abschnitte 27 ausgebildet ist. Ein
Paar der verbreiterten Abschnitte 27 ist voneinander entfernt
angeordnet. Der verbreiterte Abschnitt 27 hat in Draufsicht
eine rechteckige Form. Ein Paar der verbreiterten Abschnitte 27 hat
in ei ner Richtung senkrecht zu der Richtung (K), in der Strom fließt
eine äquivalente Länge (d. h. Breite), wie dies
in 5 zu sehen ist. Die Länge ist darüber
hinaus so ausgeführt, dass das Fließen von Strom
nicht verhindert wird.
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Der
schmale Abschnitt 28 ist zwischen einem Paar der verbreiterten
Abschnitte 27 angeordnet und ist mit den oben erwähnten
zwei verbreiterten Abschnitten 27 an seinen beiden Enden
verbunden. Der schmale Abschnitt 28 hat in Draufsicht eine
rechteckige Form. Der Querschnitt des schmalen Abschnitts 28 ist,
wie in 6 gezeigt, kamelrückenförmig.
Die Längsrichtung des schmalen Abschnitts 28 ist
parallel zu der Richtung (K), in der Strom fließt. Die Länge
(d. h. Breite) des schmalen Abschnitts 28 in einer Richtung
senkrecht zu der Richtung (K), in der Strom fließt ist,
geringer als die des verbreiterten Abschnitts 27. Der schmale
Abschnitt 28 ermöglicht den Fluss von starkem
Strom an ihm entlang.
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Die
Spule 21 erzeugt ein Magnetfeld, wenn sie von Strom durchflossen
wird. Das heißt, ein Magnetfeld H wird in Umfangsrichtung
um eine Schaftmitte (P) herum erzeugt, die sowohl die Breite als
auch die Dicke der Spule 21 schneidet. Des Weiteren ermöglicht
es die Vorrichtung 20 zum elektromagnetischen Schweißen,
dass die flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 über
der Spule 21 angeordnet werden. Die hier eingesetzte Spule 21 erzeugt
ein Magnetfeld, wenn Strom fließt. Das heißt,
die Spule 21 enthält einen gewendelten leitenden
Draht, einen linear geformten leitenden Draht oder ein blechartiges
Metall, wobei dies jedoch keine Einschränkung darstellt.
Die Spule 21 kann in jeder beliebigen Form ausgebildet
sein.
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Die
Halteeinrichtung 22 ist in Form eines vierseitigen Prismas
ausgebildet. Eine Endfläche der Halteeinrichtung 22 liegt
der Oberfläche der Spule 21 gegenüber
und ist von der Spule 21 beabstandet. Die Halteeinrichtung 22 kann
sich frei relativ zu der Spule 21 bewegen. Das heißt,
die Halteeinrichtung 22 kann sich in eine Richtung auf
die Spule 21 zu oder von der Spule 21 weg bewegen.
Bei dieser Ausführung können zwei flexible gedruckte
Schaltungen 11, 12 zwischen der Halteeinrichtung 22 und
der Spule 21 angeordnet sein. Das heißt, die Halteeinrichtung 22 ist über
den flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 angeordnet
usw. Das heißt, die Endfläche der Halteeinrichtung 22 kommt
mit der Oberseite der flexiblen gedruckten Schaltung 11, 12 in
Kontakt.
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Der
Kondensator 24 ist über den Schalter 25 mit
der Stromquelle 23 oder der Spule 21 verbunden, wie
dies in 5 dargestellt ist. Der Kondensator 24 ist
so konfiguriert, dass er bis zu dem vorgegebenen Pegel mit elektrischer
Energie geladen wird. Ein Kontaktpunkt (d. h. ein erster Kontaktpunkt)
des Schalters 25 ist mit einem verbreiterten Abschnitt 27 verbunden,
und sowohl die Stromquelle 23 als auch der Kondensator 24 sind
mit dem anderen verbreiterten Abschnitt 27 verbunden. Ein
weiterer Kontaktpunkt (d. h. ein zweiter Kontaktpunkt) des Schalters 25 ist mit
der Stromquelle 23 verbunden. Der andere Kontaktpunkt (d.
h. ein dritter Kontaktpunkt) des Schalters 23 ist mit dem
Kondensator 24 verbunden.
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Mit
dem Schalter 25 kann zwischen einem Zustand, in dem dem
Kondensator 24 elektrische Energie von der Stromquelle 23 zugeführt
wird, einem Zustand, in dem die geladene elektrische Energie von
dem Kondensator 24 der Spule 21 zugeführt wird,
und einem Zustand umgeschaltet werden, in dem dem Kondensator 24 keine
elektrische Energie von der Stromquelle 23 zugeführt
wird und die geladene Energie der Spule 21 nicht von dem
Kondensator 24 zugeführt wird.
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In
einem Fall, in dem mit dem Schalter 25 der Zustand ausgewählt
wird, in dem die geladene elektrische Energie der Spule 21 mit
dem Kondensator 24 zugeführt wird, gibt der Kondensator 24 die
geladene elektrische Energie über den Schalter 25 in
Richtung des verbreiterten Abschnitts 27 aus. Dementsprechend
legt der Kondensator 24 vorübergehend starken
Strom an die Spule 21 an. Dieser starke Strom ist stärker
als der Strom, der von der Stromquelle 23 fließt.
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Das
bewegliche Element 26 kann aus einem elektrisch leitenden
blechartigen Material bestehen. Die Dicke des beweglichen Elementes 26 ist
größer als die des Leiters 13. Das bewegliche
Element 26 ist zwischen den flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 und
der Spule 21 angeordnet.
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In
der Vorrichtung 20 zum elektromagnetischen Schweißen
wird ein Paar zu verschweißender Objekte über
der Spule 21 angeordnet. Wenn die Objekte zwischen der
Spule 21 und der Halteeinrichtung 22 angeordnet
sind, wird der Kondensator 24 bis zu einem vorgegebenen
Pegel geladen. Dieser Ladevorgang kann mit dem Schalter 25 gesteuert
werden. Des Weiteren legt der Schalter 25 vorübergehend starken
Strom an die Spule 21 an. Der starke Strom wird von dem
Kondensator 24 zugeführt. Die Vorrichtung 20 zum
elektromagnetischen Schweißen erzeugt ein Magnetfeld in
dem Bereich der Objekte, die über der Spule 21 angeordnet
sind. In dieser Situation wird überschüssiger
Strom (d. h. starker Strom) an die beiden zu verschweißenden
Objekte angelegt. Dementsprechend werden die Objekte erwärmt.
Des Weiteren erzeugt die Vorrichtung 20 zum elektromagnetischen
Schweißen ein Magnetfeld in dem Bereich des beweglichen
Elementes 26, das über der Spule 21 an geordnet
ist, und legt so überschüssigen Strom an das bewegliche
Element 26 an. Des Weiteren stoßen in der Vorrichtung 20 zum
elektromagnetischen Schweißen der in dem Bereich der Spule 21 erzeugte
Magnetfluss und der in dem Bereich des beweglichen Elementes 26 erzeugte
Magnetfluss einander aufgrund von überschüssigem
Strom ab, so dass sich das bewegliche Element 26 auf die
Halteeinrichtung 22 zu bewegt. In dieser Ausführungsform drückt
das bewegliche Element 26 die Objekte nach oben, so dass
die Objekte miteinander kollidieren. Dadurch werden die Objekte
miteinander verschweißt. Das heißt, die Objekte
werden mechanisch verschweißt.
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Die
flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 können
mittels der Vorrichtung 20 zum elektromagnetischen Schweißen
verschweißt werden. Die Löcher 16 der
flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 überlappen,
wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, einander. Anschließend
werden die paarigen flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 über
den schmalen Abschnitt 28 der Spule 21 gelegt,
während das bewegliche Element 26 zwischen den
flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 und der
Spule 21 angeordnet ist. In dieser Ausführung
werden die flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 so über
die Spule 21 gelegt, dass das Loch 16 über
einem der Spitzenpunkte P11, P12 angeordnet
ist, die weiter unten beschrieben werden. Die flexiblen gedruckten
Schaltungen 11, 12 werden, wie unter Bezugnahme
auf 6 zu sehen ist, so über die Spule 21 gelegt,
dass das Loch 16 über dem Spitzenpunkt P12 angeordnet ist. Die flexiblen gedruckten
Schaltungen 11, 12 sind, wie in 7 gezeigt,
so angeordnet, dass die Längsrichtung des Leiters 13 senkrecht
zu der Längsrichtung des schmalen Abschnitts 28 ist.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführung können die flexiblen
gedruckten Schaltungen 11, 12 so über
der Spule 21 angeordnet sein, dass das Loch 16 über
einem der Spitzenpunkte P11, P12 angeordnet ist.
In diesem Fall sollte der Schalter 25 in den Zustand eingestellt
werden, in dem dem Kondensator 24 keine elektrische Energie
von der Stromquelle 23 zugeführt wird und diese
von dem Kondensator 24 nicht der Spule 21 zugeführt
wird. Das heißt, die Spule 21, das bewegliche
Element 26, die Ummantelung 14 der flexiblen gedruckten
Schaltung 12, der Leiter 13 der flexiblen gedruckten
Schaltung 12, die Ummantelung 15 der flexiblen
gedruckten Schaltung 12, die Ummantelung 15 der
flexiblen gedruckten Schaltung 11, der Leiter 13 der
flexiblen gedruckten Schaltung 11 und die Ummantelung 14 der
flexiblen gedruckten Schaltung 11 sind, wie in 6 gezeigt,
an der Unterseite angeordnet. Bei dieser Ausführungsform
sind die flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 voneinander
beabstandet, so dass die Kollision der Leiter 13 ermöglicht
wird.
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Unter
Bezugnahme auf 8 werden die Spitzenpunkte P11, P12 ausführlich
beschreiben. Ein Stromfluss in der Spule 21 erzeugt ein
Magnetfeld H um die Achse herum, die in 8 mit „K” gekennzeichnet
ist. Die Stärke des Magnetfeldes H ist umgekehrt proportional
zu dem Abstand von der Spule 21. Des Weiteren ist der Anteil
der vertikalen Komponente der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 umso kleiner,
je näher das Magnetfeld H, das das bewegliche Element 26 schneidet,
an die Spule 21 kommt. Dementsprechend gibt es eine Position,
an der die vertikale Komponente H1 der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 ein
Maximum in dem Magnetfeld H erreicht, das von der Spule 21 erzeugt
wird und das bewegliche Element 26 schneidet.
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Des
Weiteren gibt es eine andere Position, an der die vertikale Komponente
H1 der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 ein
Maximum in dem oben beschriebenen Magnetfeld H erreicht, das das bewegliche
Element 26 schneidet. Das heißt, es gibt zwei
Spitzenpunkte. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
das Magnetfeld H das bewegliche Element 26 an zwei Punkten
schneidet. Diese Spitzenpunkte, an denen die vertikale Komponente
ein Maximum erreicht, werden als zwei Verbindungspunkten P21, P22 entsprechend
betrachtet, wie dies bereits beschrieben wurde (siehe „Hintergrund
der Erfindung”). Die flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 sind
so angeordnet, dass sich das Loch 16 über einem
der Spitzenpunkte P11, P12 befindet.
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Der
Schweißprozess (d. h. der Verbindungsprozess) wird im Folgenden
ausführlich beschrieben. Die Endfläche der Halteeinrichtung 22 wird,
wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, über
der Ummantelung 14 der flexiblen gedruckten Schaltung 11 angeordnet.
Anschließend wird aufgrund von Umschalten des Schalters 25 Ladung
von der Stromquelle 23 in dem Kondensator 24 akkumuliert.
Nachdem der Kondensator 24 geladen ist, wird der Schalter 25 umgeschaltet.
In dieser Situation wird der Spule 21 über den
Schalter 25 akkumulierte elektrische Energie von dem Kondensator 24 zugeführt,
und starker Strom, der stärker ist als der Strom, der von der
Stromquelle 23 fließt, fließt vorübergehend
in der Spule 21.
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Aufgrund
des Stromflusses in der Spule 21 wird das Magnetfeld um
die Spule 21 herum erzeugt. Das Magnetfeld wirkt auf den
Leiter 13 der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 ein
und legt überschüssigen Strom an die Leiter 13 der
flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 an. Durch
den überschüssigen Strom können die Leiter 13 eines
Paars der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 erwärmt werden.
Des Weiteren wirkt das Magnetfeld auch auf das bewegliche Element 26 und
legt überschüssigen Strom an das bewegliche Element 26 an.
Der in dem Bereich der Spule 21 erzeugte Magnetfluss und
der in dem Bereich des beweglichen Elementes 26 erzeugte
Magnetfluss stoßen einander aufgrund von überschüssigem
Strom ab, so dass sich das bewegliche Element 26 auf die
Halteeinrichtung 22 zu bewegen kann. In dieser Ausführungsform
drückt das bewegliche Element 26 die flexible
gedruckte Schaltung 12 an die Spule 21 angrenzend
nach oben, so dass die Leiter 13 der flexiblen gedruckten
Schaltungen 11, 12 miteinander kollidieren. Dadurch
werden die Leiter 13 miteinander verschweißt.
Mit dem oben beschriebenen Schweißprozess kann eine Ausführungsform
des Leitermoduls 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt werden.
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Jedoch
können die Spitzenpunkte P11, P12, die in dem beweglichen Element 26 angeordnet
sind, in Abhängigkeit von der Form und der Größe
der Spule 21 und einem in der Spule 21 fließenden
Strom variieren. Des weiteren kann, um das Loch 16 über dem
Spitzenpunkt 11, 12 zu positionieren, der sich
innerhalb des beweglichen Elementes 26 befindet, ein Paar
zu verschweißender Objekte zwischen der Halteeinrichtung 22 und
der Spule 21 angeordnet werden. Betrachtet man die Verbindungspunkte
P21, P22, die sich
im Inneren der Objekte befinden, als den Spitzenpunkt P11,
P12, kann relative Position des Spitzenpunktes
P11, P12 in Bezug
auf die Spule 21 bestimmt werden. Das Loch 16 ist
an der wie oben bestimmten relativen Position angeordnet.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung überlappt das in der Ummantelung 15 einer
flexiblen gedruckten Schaltung ausgebildete Loch 16 das
in der Ummantelung 15 der anderen flexiblen gedruckten
Schaltung ausgebildete Loch 16. Das Loch 16 hat
einen kleineren Durchmesser als der Leiter 13, dessen eine
Fläche über das Loch 16 nach außen
freiliegt. Das Loch 16 wird so über der Spule 21 angeordnet,
dass es sich über einem der Spitzenpunkte P11,
P12 befindet, an denen die vertikale Komponente
H1 der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 ein
Maximum in dem Magnetfeld H erreicht, das von der Spule 21 verursacht
wird und das bewegliche Element 26 schneidet. Anschließend
wird ein Strom an die Spule 21 angelegt, um die Leiter 13 elektromagnetisch
miteinander zu verschweißen. Daher ist es möglich,
das Loch 16 auszubilden, das einen Durchmesser hat, der
kleiner ist als die Breite des Leiters 13, wodurch die
Verbindungsfläche zwischen den Leitern 13 reduziert wird.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, wenn der Leiter 13 dünn ist und
ein an der Seite des Leiters 13 an die Spule 21 angrenzend
erzeugter Magnetfluss schwach ist, die Kollisionskraft der Leiter 13 zu
gering, um die Leiter 13 magnetisch miteinander zu verschweißen.
Um diesen Mangel bzw. diese Erscheinung zu vermeiden, sollte das
bewegliche Element 26 eingesetzt werden, dessen Dicke größer
ist als die des Leiters 13. In diesem Fall kann stärkerer
Magnetfluss erzeugt werden, der stärkere Kollisionskraft
zwischen den Leitern 13 ermöglicht. Daher können
die Leiter 13 fest miteinander verbunden werden.
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In
einem Fall, in dem die Ummantelung 15 mit dem daran befindlichen
Loch 16 auf herkömmliche Weise mittels Klebstoff
an einer Fläche des Leiters 13 angebracht wird,
kann das Austreten von Klebstoff zu unvollständiger oder
mangelhafter Verbindung zwischen den Leitern 13 führen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform jedoch kann die
Ummantelung 15 mit dem darin befindlichen Loch 16 mit
einer Fläche des Leiters 13 ohne den Klebstoff verbunden
werden, wie dies in 4 dargestellt
ist. Damit kann unzureichende Verbindung zwischen den Leitern 13 effektiv
verhindert werden.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat der verbreiterte Abschnitt 27 der Spule 21 einen
kamelrückenförmigen Querschnitt. Die Spule 21 ist
jedoch nicht auf die beschriebene Ausführung beschränkt.
Das heißt, die Spule 27 kann in jeder beliebigen
Form ausgebildet sein. Die Spule 21 hat beispielsweise,
wie unter Bezugnahme auf 9 zu sehen ist, einen rechteckigen
Querschnitt. Bei der ersteren sind die Spitzenpunkte P11,
P12 im Allgemeinen innerhalb der beiden Seiten
des verbreiterten Abschnitts 27 angeordnet, wie dies unter
Bezugnahme auf 6 zu sehen ist. Bei der letzteren
sind die Spitzenpunkte P11, P12 entlang
der beiden Seiten des verbreiterten Abschnitts 27 angeordnet,
wodurch es einfacher wird, das Loch 16 relativ zu den Spitzenpunkten
P11, P12 zu positionieren,
wie dies unter Bezugnahme auf 9 zu sehen
ist.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist das Loch 16 als ein Kreis ausgebildet. Bei
der vorliegenden Erfindung ist die Form des Lochs 16 jedoch
nicht auf die oben erwähnte Kreisform beschränkt.
Das heißt, das Loch 16 kann in jeder beliebigen
Form ausgebildet sein.
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Des
Weiteren ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das bewegliche Element 26 zwischen
der flexiblen gedruckten Schaltung 12 und der Spule 21 angeordnet.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene
Ausführung beschränkt. Beispielsweise kann in
einem Fall, in dem der Leiter 13 der flexiblen gedruckten
Schaltung 12 an die Spule 21 angrenzend ein bestimmtes
Maß der Dicke aufweist, das bewegliche Element 26 weggelassen
werden. In diesem Fall kann das Loch 16 über den
Spitzenpunkten P11, P12 angeordnet
sein, an denen die vertikale Komponente des Magnetfeldes, das den
Leiter 13 schneidet, ein Maximum erreicht.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist das Loch 16 an allen Leitern 13 angeordnet,
die sich zwischen einem Paar der Ummantelungen 14, 15 befinden.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene
Ausführung beschränkt. Das Loch 16 kann,
wie in 10 gezeigt, in den ausgewählten Leitern 13 ausgebildet
sein, die miteinander verschweißt werden sollen. Das heißt,
das Loch 16 ist nicht notwendigerweise an allen Leitern 13 ausgebildet.
Daher können von einer Vielzahl von Leitern 13 diejenigen
Leiter 13, die miteinander verschweißt werden
sollen, miteinander verschweißt werden.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist
ein Paar der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 zwischen
der Halteeinrichtung 22 und der Spule 21 angeordnet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführung
beschränkt. Beispielsweise kann statt der Halteeinrichtung 22 auch
eine weitere separate Spule eingesetzt werden. Das heißt,
ein Paar der flexiblen gedruckten Schaltungen 11, 12 kann
zwischen einem Paar Spulen angeordnet sein.
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Im
Folgenden werden verschiedene Vorteile der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Leiter durch
Anwendung von elektromagnetischem Schweißen über
das Loch miteinander verbunden werden, wodurch es möglich
ist, eine Verbindungsfläche der Leiter zu reduzieren. Das Loch
hat, wie bereits erwähnt, einen Durchmesser, der kleiner
ist als eine Breite des Leiters.
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Gemäß dem
weiteren Aspekt der Erfindung wird das bewegliche Element eingesetzt,
dessen Dicke größer ist als die des Leiters. Dementsprechend kann,
selbst wenn der Leiter dünn ist und eine an einer Seite
des Leiters an die Spule angrenzend erzeugter Magnetfluss schwach
ist, stärkerer Magnetfluss aufgrund des Einsatzes des beweglichen
Elementes erzeugt werden, wodurch stärkere Kollisionskraft
zwischen den Leitern möglich ist. So können die Leiter
sicher miteinander verbunden werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Loch so angeordnet,
dass es die Leiter teilweise zur Außenseite der abgeflachten
Schaltung hin freilegt. Daher können von einer Vielzahl
von Leitern 13 die Leiter 13, die zum Schweißen
bestimmt sind, selektiv miteinander verschweißt werden.
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Gemäß einem
zusätzlichen Aspekt der Erfindung kann die Ummantelung,
an der sich das Loch befindet, ohne Einsatz des Klebstoffs mit einer
Fläche des Leiters verbunden werden. So kann mangelhafte
Verbindung zwischen den Leitern effektiv verhindert werden.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele dienen
der Darstellung des Schutzumfangs und des Geistes der vorliegenden
Erfindung. Aus diesen Ausführungsformen und Beispielen
ergeben sich für den Fachmann andere Ausführungsformen
und Beispiele. Diese anderen Ausführungsformen und Beispiele
werden von der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Daher sollte
die vorliegende Erfindung als nur durch die beigefügten
Ansprüche begrenzt betrachtet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-229738 [0001]
- - JP 11-192562 [0008]
- - JP 2006-310016 [0009]