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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 elektrische 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
JP 2008-126235 A 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 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 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 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, 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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Figurenliste
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- 1 ist eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform eines Leitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die das in 1 dargestellte Leitermodul zeigt.
- 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1.
- 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.
- 5 stellt eine Ausführungsform einer elektromagnetischen Schweißvorrichtung dar, die zum Zusammensetzen eines Leitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
- 6 ist eine Teil-Schnittansicht, die Leiter zeigt, die über der Spule der in 5 dargestellten elektromagnetischen Schweißvorrichtung angeordnet sind.
- 7 ist eine Teil-Draufsicht, die die Leiter zeigt, die über der Spule der in 5 dargestellten elektromagnetischen Schweißvorrichtung angeordnet sind.
- Fig.. 8 stellt Spitzenpunkte dar, die in einem beweglichen Element vorhanden sind.
- 9 ist eine weitere Schnittansicht, die Leiter zeigt, die über der Spule der in 5 dargestellten elektromagnetischen Schweißvorrichtung angeordnet sind.
- 10 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die ein weiteres Leitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 11 ist eine Schnittansicht, die ein herkömmliches Verfahren zum elektromagnetischen Schweißen darstellt.
- 12 ist eine Draufsicht, die das herkömmliche Verfahren zum elektromagnetischen Schweißen darstellt.
- 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 recheckig 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 einer 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 angeordnet 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.