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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verkabelungselement-Verbindungsaufbau, der elektrisch ein flexibles ausdehnbares und zusammenziehbares Verkabelungselement, das ein Elastomer verwendet, und ein weiteres Verkabelungselement, das mit einem Verbinder auf einer Leiterplatte anschließbar ist, verbindet.
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Flexible Sensoren, Auslöser und dergleichen wurden unter Anwendung eines Elastomers entwickelt. Für flexible Sensoren und Auslöser wird gefordert, dass eine Elektrode und eine Verkabelung in der Lage sind, der Verformung eines Basis-Materials, einer dielektrischen Folie und dergleichen, die aus einem Elastomer hergestellt sind, zu folgen. Zum Beispiel kann ein kapazitiver Sensor durch Anordnen eines Paares von Elektroden auf oberen und unteren Flächen einer dielektrischen Folie, die aus einem Elastomer hergestellt ist, gebildet werden. Wenn in diesem Fall eine Ladung an den Sensor angelegt wird, verformt sich die dielektrische Folie. In diesem Fall ist es erwünscht, dass die Elektroden in Übereinstimmung mit der Verformung der dielektrischen Folie ausdehnbar und zusammenziehbar sind, um die Verformung der dielektrischen Folie nicht zu beeinträchtigen. In ähnlicher Weise ist es erwünscht, dass Verkabelungen, die mit den Elektroden verbunden sind, nach der Verformung der dielektrischen Folie und der Elektroden ausdehnbar und zusammenziehbar sind. Deshalb sind Versuche durchgeführt worden, um Elektroden und Verkabelungen aus einem leitfähigen Material zu bilden, welches Pulver eines leitfähigen Kohlenstoffs oder eines Metalls mit einem Elastomer vereinigt (siehe zum Beispiel Dokumente 1 und 2).
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In dem vorstehend beschriebenen flexiblen Sensor und dergleichen ist ein Ende einer Verkabelung mit einer Elektrode verbunden und das andere Ende ist mit einem elektrischen Schaltkreis einer Steuervorrichtung oder dergleichen verbunden. Jedoch ist bis jetzt noch kein Verfahren bekannt, das eine stabile Verbindung zwischen einer sich ausdehnenden und zusammenziehenden flexiblen Verkabelung und einem elektrischen Schaltkreis ermöglicht. Andererseits wurde als ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Anschlüssen einer bereits vorliegenden Leiterplatte, wie einer flexiblen bedruckten Leiterplatte (FPC), ein anisotroper leitfähiger Klebstoff und dergleichen verwendet (siehe zum Beispiel Dokumente 3 und 4).
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Weiterhin sind im Stand der Technik eine Leiterplatten-Verbindungsstruktur und ein Leiterplatten-Verbindungsverfahren sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstruktur aus Leiterplatten bekannt (siehe zum Beispiel Dokumente 5 und 6).
- Dokument 1: JP 2010 - 043 880 A
- Dokument 2: JP 2007 - 173 226 A
- Dokument 3: JP H05- 218 634 A
- Dokument 4: JP H05- 25 446 A
- Dokument 5: US 2009/ 0 067 147 A1
- Dokument 6: US 5 799 392 A
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Wenn ein flexibles Verkabelungselement durch Bilden einer Verkabelung (die aus dem vorstehend beschriebenen leitfähigen Material hergestellt ist) auf einer oberen Fläche eines Basis-Materials (das aus einem Elastomer hergestellt ist) hergestellt wird und das flexible Verkabelungselement mit einem elektrischen Schaltkreis verbunden ist, besteht ein mögliches Verfahren darin, das Verkabelungselement und einen bereits vorliegenden Verbinder, der auf einer Leiterplatte bereitgestellt ist, direkt zu verbinden. In Abhängigkeit des bereits vorliegenden Verbinders fasst eine Elektrode des Verbinders fest in ein Verkabelungselement, um das Verkabelungselement und den elektrischen Schaltkreis elektrisch zu verbinden. Jedoch dehnt sich, wie vorstehend beschrieben, die Verkabelung nach der Verformung der Verbindungselektrode und der dielektrischen Folie aus oder zieht sich zusammen. Wenn Ausdehnung und Zusammenziehen wiederholt werden, findet Verhärtung in der Verkabelung aufgrund der Verdichtungshärtung des Elastomers statt. In diesem Fall kann in einem Verbinder durch mechanisches Fassen zwischen dem Verkabelungselement und dem Verbinder der Verbinder-Teil nicht der Verhärtung der Verkabelung folgen. Im Ergebnis besteht die Gefahr, dass ein Kontaktversagen zwischen dem Verkabelungselement und dem Verbinder auftreten kann. Das Basis-Material des Verkabelungselements ist aus einem Elastomer hergestellt. Die Verkabelung wendet ebenfalls ein Elastomer als ein Stamm-Material an. Deshalb hat das Verkabelungselement eine relativ geringe mechanische Festigkeit. Deshalb besteht aufgrund des Fassens durch den Verbinder die Gefahr, dass Rissbildung in der Verkabelung und dergleichen auftreten kann. Wie gerade beschrieben, entsteht, wenn ein flexibles Verkabelungselement, das ein Elastomer verwendet, mit einem bereits vorliegenden Verbinder verbunden wird, ein Problem mit der Betriebssicherheit des Verbindungsabschnitts. Deshalb ist es schwierig, ein flexibles Verkabelungselement mit einem bereits vorliegenden Verbinder direkt zu verbinden.
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Ein mögliches Verfahren besteht darin, ein flexibles Verkabelungselement mit einem Verbinder einer Leiterplatte durch Verbinden des flexiblen Verkabelungselements mit einem Ende eines bereits vorliegenden Verkabelungselements, wie ein flexibles Flachbandkabel (FFC) oder eine flexible bedruckte Leiterplatte (FPC), und Verbinden des anderen Endes des FFC oder dergleichen mit dem Verbinder der Leiterplatte indirekt zu verbinden. In diesem Verfahren sind ein flexibles Verkabelungselement und ein FFC oder dergleichen über einen leitfähigen Klebstoff oder dergleichen verbunden. Als ein Beispiel erläutert 4 eine Querschnittansicht eines Verbindungsabschnitts eines flexiblen Verkabelungselements und eines FFC. In 4 wird ein Zustand des flexiblen Verkabelungselements, bevor es ausgedehnt ist, in Strichlinien erläutert. Wie 4 erläutert, schließt ein flexibles Verkabelungselement 80 ein Basis-Material 81, hergestellt aus einem Elastomer, und eine Verkabelung 82, enthaltend ein Elastomer und ein leitfähiges Material, ein. Ein FFC 90 schließt ein isolierendes Basis-Material 91 und eine Verkabelung 92 ein. Ein hinteres Ende 83 des flexiblen Verkabelungselements 80 und ein vorderes Ende 93 des FFC 90 sind über eine leitfähige Klebeschicht 30 verbunden.
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Wie vorstehend beschrieben, dehnt sich in dem flexiblen Verkabelungselement 80 die Verkabelung 82 aus und zieht sich zusammen mit dem Basis-Material 81 zusammen. Andererseits dehnt sich das FFC 90 nicht aus und zieht sich nicht zusammen. Deshalb wirkt, wenn das flexible Verkabelungselement 80 sich an einer vorderen Seite 930 des FFC 90 ausdehnt, eine Kraft in eine Richtung, so dass das FFC 90 sich abschält (siehe weißer Pfeil in 4). In der Verkabelung 82 des flexiblen Verkabelungselements 80 werden leitfähige Teilchen in das Elastomer gefüllt. Ein leitender Durchgang wird durch Kontakte zwischen benachbarten leitfähigen Teilchen gebildet. Die leitfähigen Teilchen sind jedoch nicht aneinander gebunden oder miteinander verbunden. Deshalb hat, wenn mit dem isolierenden Basis-Material 91 und der Verkabelung 92 des FFC 90 verglichen, die Verkabelung 82 eine geringe mechanische Festigkeit. Wenn daher das flexible Verkabelungselement 80 Ausdehnung und Zusammenziehen wiederholt, besteht die Gefahr, dass die Verkabelung 82 in einem Abschnitt, der an die vordere Seite 930 des FFC 90 über die leitfähige Klebeschicht 30 angrenzt, brechen kann.
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Beim Verbinden des flexiblen Verkabelungselements 80 und des FFC 90 über die leitfähige Klebeschicht 30 werden die zwei Verkabelungselemente 80 und 90 mit einem leitfähigen Klebstoff in einer Pastenform dazwischen unter Druck gesetzt. Jedoch hat die Verkabelung 82 des Verkabelungselements 80 eine geringe mechanische Festigkeit. Deshalb grenzt während des Unter-Druck-Setzens eine Ecke der vorderen Seite 930 des FFC 90 an das flexible Verkabelungselement 80 über den leitfähigen Klebstoff an, was die Verkabelung 82 dazu bringt, leicht zu brechen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese tatsächlichen Gegebenheiten ausgeführt. Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verkabelungselement-Verbindungsaufbau bereitzustellen, der die Realisierung einer Verbindung zwischen einem flexiblen Verkabelungselement und einem elektrischen Schaltkreis mit einer hohen Betriebssicherheit und niedrigen Kosten erlaubt, wobei eine Verkabelung so gestaltet wird, dass sie bei der Anwendung schwierig bricht.
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Zum Erreichen des vorstehend beschriebenen Ziels umfasst ein Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung ein erstes Verkabelungselement, welches ausdehnbar und zusammenziehbar ist, und ein zweites Verkabelungselement, welches ein flexibles Flachbandkabel oder eine flexible bedruckte Leiterplatte ist. Das erste Verkabelungselement umfasst ein erstes Basis-Material, einschließend eine Elastomer-Dickfolie, und eine erste Verkabelung, angeordnet auf dem ersten Basis-Material und enthaltend ein Elastomer und ein leitfähiges Material. Das zweite Verkabelungselement umfasst ein zweites Basis-Material, einschließend ein isolierendes Basis-Material, und eine zweite Verkabelung, angeordnet auf dem zweiten Basis-Material. In dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau ist ein laminierter Abschnitt abgeteilt, in dem ein erstes Ende des ersten Verkabelungselements und ein zweites Ende des zweiten Verkabelungselements in einer Richtung von vorn nach hinten überlappen. Der Verkabelungselement-Verbindungsaufbau umfasst weiterhin eine Deckfolie, hergestellt aus einem Elastomer und angeordnet auf einer oberen Fläche des ersten Verkabelungselements, und eine leitfähige Klebeschicht, die das erste Ende und das zweite Ende in dem laminierten Abschnitt unter Sichern einer leitfähigen Eigenschaft verbindet. Die Deckfolie befindet sich zwischen einem vordersten Ende des zweiten Endes und der ersten Verkabelung in dem laminierten Abschnitt und weist eine Zugfestigkeit größer als eine Zugfestigkeit der ersten Verkabelung auf.
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Gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung sind ein Ende (das erste Ende) des ersten Verkabelungselements und ein Ende (das zweite Ende) des zweiten Verkabelungselements über die leitfähige Klebeschicht verbunden. Das erste Verkabelungselement umfasst das erste Basis-Material, einschließend eine Elastomer-Dickfolie, und die erste Verkabelung unter Verwendung eines Elastomers als ein Stamm-Material, und ist ausdehnbar und zusammenziehbar. Gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung kann durch Verbinden des anderen Endes (das Ende, das von dem zweiten Ende verschieden ist) des zweiten Verkabelungselements an einen Verbinder auf einer Leiterplatte das ausdehnbare und zusammenziehbare erste Verkabelungselement indirekt mit dem Verbinder auf der Leiterplatte verbunden werden. Als das zweite Verkabelungselement wird ein FFC oder eine FPC als ein bereits vorliegendes Verkabelungselement verwendet. Ein bereits vorliegendes Verkabelungselement, wie ein FFC, kann mit einem bereits vorliegenden Verbinder, wie einen ZIF (Null-Einschub-Kraft = Zero Insertion Force)-Verbinder, verbunden werden. Indem man sehr betriebssichere bereits vorliegende Verbindungstechnologien nutzt, kann daher gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung das flexible ausdehnbare und zusammenziehbare erste Verkabelungselement mit einem Verbinder auf einer Leiterplatte verbunden werden. Dies erlaubt die Realisierung einer Verbindung zwischen dem ersten Verkabelungselement und dem Verbinder bei niedrigen Kosten. Deshalb hat der Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung eine hohe praktische Anwendbarkeit.
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Das erste Verkabelungselement und das zweite Verkabelungselement sind über die leitfähige Klebeschicht verbunden. Deshalb ist es, wenn mit einer mechanischen Verbindung durch Fassen verglichen, unwahrscheinlich, dass ein Versagen der Kontaktierung auftritt. Die leitfähige Klebeschicht ist sowohl leitfähig als auch klebend. Deshalb kann, wenn mit einem Fall verglichen, bei dem andere Materialien für die Verbindung verwendet werden, der Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung leicht in der Größe verkleinert und verschlankt werden.
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In dem laminierten Abschnitt, in dem das erste Ende und das zweite Ende in einer Richtung von vorn nach hinten überlappen, befindet sich die Deckfolie zwischen dem vordersten Ende des zweiten Endes und der ersten Verkabelung. Selbst wenn eine Belastung auf der vorderen Seite des zweiten Verkabelungselements (das zweite Ende) durch Ausdehnung und Zusammenziehen des ersten Verkabelungselements erzeugt wird, wirkt deshalb die Belastung nicht auf die erste Verkabelung, sondern auf die Deckfolie. Das heißt, es ist unwahrscheinlich, eine Kraft auf die erste Verkabelung in eine Richtung auszuüben, so dass das vorderste Ende des zweiten Endes abschält. Deshalb wird das Brechen der ersten Verkabelung gehemmt. Wie gerade beschrieben, ist es gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung unwahrscheinlich, dass die erste Verkabelung bricht, selbst wenn das erste Verkabelungselement Ausdehnung und Zusammenziehen wiederholt. Das heißt, der Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung hat eine ausgezeichnete Haltbarkeit.
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Bei der Herstellung des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus der vorliegenden Erfindung stößt, wenn das erste Verkabelungselement und das zweite Verkabelungselement mit der leitfähigen Klebeschicht dazwischen laminiert und unter Druck gesetzt werden, eine Ecke der vorderen Seite des zweiten Verkabelungselements an die Deckfolie über die leitfähige Klebeschicht an. Die Deckfolie wirkt als ein Puffer, wodurch die Belastung auf die erste Verkabelung vermindert wird. Deshalb kann das Problem des Brechens der ersten Verkabelung während des Herstellungsverfahrens des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus der vorliegenden Erfindung gelöst werden.
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Es ist bevorzugt, dass auf der oberen Fläche des ersten Endes ein erster frei liegender Bereich und ein erster bedeckter Bereich angeordnet sind, der erste frei liegende Bereich durch die Deckfolie nicht bedeckt ist, der erste bedeckte Bereich an den ersten frei liegenden Bereich angrenzend ist und von oben durch die Deckfolie bedeckt ist; auf der unteren Fläche des zweiten Endes ein zweiter frei liegender Bereich und ein zweiter bedeckter Bereich angeordnet sind, der zweite frei liegende Bereich durch die Deckfolie nicht bedeckt ist, der zweite bedeckte Bereich an den zweiten frei liegenden Bereich angrenzend ist, von unten durch die leitfähige Klebeschicht und die Deckfolie in dieser Reihenfolge bedeckt ist und das vorderste Ende enthält, und der erste frei liegende Bereich und der zweite frei liegende Bereich über die leitfähige Klebeschicht verbunden sind, der erste bedeckte Bereich und der zweite bedeckte Bereich über die leitfähige Klebeschicht und die Deckfolie verbunden sind.
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In dem laminierten Abschnitt sind der erste frei liegende Bereich und der zweite frei liegende Bereich derart angeordnet, dass sie in der Richtung von vorn nach hinten zueinander weisen. In dem ersten frei liegenden Bereich ist die erste Verkabelung frei liegend. In ähnlicher Weise ist in dem zweiten frei liegenden Bereich die zweite Verkabelung frei liegend. Deshalb wird durch Verbinden des ersten frei liegenden Bereichs und des zweiten frei liegenden Bereichs über die leitfähige Klebeschicht die Leitung zwischen dem ersten Verkabelungselement und dem zweiten Verkabelungselement gesichert.
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Der erste bedeckte Bereich und der zweite bedeckte Bereich sind derart angeordnet, dass sie in der Richtung von vorn nach hinten zueinander weisen. Der zweite bedeckte Bereich schließt das vorderste Ende des zweiten Endes ein. Der erste bedeckte Bereich und der zweite bedeckte Bereich sind über die leitfähige Klebeschicht und die Deckfolie verbunden. Das heißt, von der vorderen Seite zur hinteren Seite sind der zweite bedeckte Bereich (das vorderste Ende des zweiten Endes) -> die leitfähige Klebeschicht -> die Deckfolie -> der erste bedeckte Bereich angeordnet. Dies macht es aufgrund eines Puffereffekts der Deckfolie schwierig, dass eine Belastung, die an dem vordersten Ende des zweiten Endes auftritt, auf die erste Verkabelung des ersten bedeckten Bereichs wirkt. Deshalb wird der Bruch der ersten Verkabelung gehemmt.
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Gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung weist die Deckfolie eine Zugfestigkeit größer als eine Zugfestigkeit der ersten Verkabelung auf.
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Gemäß der vorliegenden Anordnung besteht, selbst wenn eine Belastung von dem vordersten Ende des zweiten Endes zur Deckfolie angelegt wird, eine geringe Gefahr, dass die Deckfolie bricht. Deshalb wird eine schützende Wirkung hinsichtlich der ersten Verkabelung weiter erhöht. Deshalb kann gemäß der vorliegenden Anordnung ein Bruch der ersten Verkabelung während der Herstellung oder Anwendung besser gehemmt werden.
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Die Zugfestigkeit kann auf Basis von JIS K 6251 (2004) gemessen werden. Die Zugfestigkeitswerte in der vorliegenden Beschreibung sind Werte, die unter Verwendung von Probenstücken vom Hantel-Typ Nr. 3 gemessen wurden.
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Es ist bevorzugt, dass die Deckfolie die erste Verkabelung von außen isoliert.
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In dem ersten Verkabelungselement, wenn die erste Verkabelung auf der oberen Fläche des ersten Basis-Materials gebildet wird, deckt die Deckfolie die erste Verkabelung ab. Wenn dies erfolgt ist, kann die erste Verkabelung von außen isoliert werden. Deshalb ist die Sicherheit erhöht. Weiterhin ist es in Abhängigkeit des Materials der Deckfolie ebenfalls möglich, Wasserdichtheit der ersten Verkabelung zu sichern und Oxidation zu hemmen.
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Die Deckfolie befindet sich zwischen dem vordersten Ende des zweiten Endes und der ersten Verkabelung in dem laminierten Abschnitt. Das heißt, die Deckfolie ist so angeordnet, dass sie sich zu dem ersten bedeckten Bereich erstreckt. Wenn dies erfolgt ist, werden in dem laminierten Abschnitt von der vorderen Seite zur hinteren Seite der zweite bedeckte Bereich (das vorderste Ende des zweiten Endes) -> die leitfähige Klebeschicht -> die Deckfolie -> der erste bedeckte Bereich angeordnet. Das heißt, dass zusätzlich zu den ursprünglichen Wirkungen der Deckfolie auch eine Wirkung des Hemmens eines Bruchs der ersten Verkabelung erreicht werden kann. Gemäß der vorliegenden Anordnung ist es nicht notwendig, ein Abdeck-Teil herzustellen, um die erste Verkabelung neben der Deckfolie zu schützen. Deshalb kann die Anzahl von Teilen des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus vermindert werden, und die Herstellung des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus wird ebenfalls einfach.
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Es ist bevorzugt, dass das erste Verkabelungselement eine Mehrzahl von ersten Verkabelungen umfasst; das zweite Verkabelungselement eine Mehrzahl von zweiten Verkabelungen umfasst; und die leitfähige Klebeschicht aus einem anisotropen leitfähigen Klebstoff hergestellt ist, der es den zueinander weisenden ersten Verkabelungen und zweiten Verkabelungen ermöglicht, in der Richtung von oben nach unten leitfähig zu werden.
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Der anisotrope leitfähige Klebstoff wird durch Dispergieren von leitfähigen Teilchen in einem isolierenden Harz oder einem isolierenden Kautschuk (Stamm-Material) mit einer Klebstoff-Eigenschaft hergestellt. Beispiele eines anisotropen leitfähigen Klebstoffs schließen in Abhängigkeit des Typs des Stamm-Materials einen duroplastischen anisotropen leitfähigen Klebstoff, einen thermoplastischen anisotropen leitfähigen Klebstoff, einen mit ultravioletter Strahlung härtenden anisotropen leitfähigen Klebstoff, einen elastomeren anisotropen leitfähigen Klebstoff und dergleichen ein. Wenn ein anisotroper leitfähiger Klebstoff unter Druck gesetzt wird, wird ein leitender Durchgang durch Punktkontakte zwischen leitfähigen Teilchen in dem Stamm-Material in eine Richtung zwischen Verbindungselementen gebildet. Durch Verfestigung oder Härtung in diesem Zustand entwickelt sich eine leitfähige Eigenschaft. In der vorliegenden Beschreibung wird eine reversible Zustandsänderung, die keine chemische Reaktion beinhaltet, als „Verfestigung“ bezeichnet und eine irreversible Zustandsänderung, die eine chemische Reaktion, wie eine Vernetzungsreaktion, beinhaltet, wird als „Härtung“ bezeichnet.
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Der anisotrope leitfähige Klebstoff hat eine Eigenschaft, die eine hohe Leitfähigkeit in eine Richtung (anisotrope Leitfähigkeit) aufweist. Wenn sich deshalb der anisotrope leitfähige Klebstoff zwischen den ersten Verkabelungen und den zweiten Verkabelungen, die in der Richtung von vorn nach hinten zueinander weisen, befindet, können die Verkabelungen aneinander gebunden werden und können auch untereinander in einer Dicken-Richtung (die Richtung von vorn nach hinten) des anisotropen leitfähigen Klebstoffs leitfähig gemacht werden. In diesem Fall hat der anisotrope leitfähige Klebstoff eine niedrige Leitfähigkeit in einer ebenen Richtung des anisotropen leitfähigen Klebstoffs. Deshalb besteht keine Gefahr, dass benachbarte Verkabelungen in jeder der ersten Verkabelungen und der zweiten Verkabelungen untereinander leitend werden können.
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Gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung kann das flexible ausdehnbare und zusammenziehbare erste Verkabelungselement, das ein Elastomer verwendet, mit einem Verbinder auf einer Leiterplatte über das zweite Verkabelungselement bei niedrigen Kosten und mit einer hohen Betriebssicherheit verbunden werden. Weiterhin ist es gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung unwahrscheinlich, dass die ersten Verkabelungen des ersten Verkabelungselements während Herstellung und Anwendung brechen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mit Hilfe von nicht einschränkenden Beispielen exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in denen gleiche Bezugsziffern ähnliche Teile innerhalb der jeweiligen Ansichten der Zeichnungen wiedergeben, und worin:
- 1 eine perspektivische Einzelteildarstellung eines Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 eine transparente Draufsicht des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 3 eine Querschnittsansicht entlang Linie III-III in 2 ist; und
- 4 eine Querschnittsansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen einem flexiblen Verkabelungselement und einem FFC ist.
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Die hierin gezeigten Einzelangaben sind beispielhaft und dienen nur der erläuternden Diskussion zu den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Sie werden für den Fall wiedergegeben, dass anzugeben ist, was als die am besten verwendbare und leicht verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung angenommen wird. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Einzelheiten der vorliegenden Erfindung genauer als für das grundsätzliche Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig darzustellen, wobei die Beschreibung mit den Zeichnungen dazu dient, dem Fachmann zu verdeutlichen, wie die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Praxis ausgeführt werden können.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Anordnung
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Zuerst wird eine Anordnung eines Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus der vorliegenden Ausführungsform erläutert. 1 erläutert eine perspektivische Einzelteildarstellung des Verkabelungselement-Verbindungsraufbaus der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 erläutert eine transparent dargestellte Draufsicht des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus. 3 erläutert eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 2. In 1 werden erste Verkabelungen und zweite Verkabelungen transparent veranschaulicht. In 2 werden die ersten Verkabelungen und die zweiten Verkabelungen durch Schraffierung transparent veranschaulicht. Wie in 1 bis 3 erläutert, umfasst ein Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 ein erstes Verkabelungselement 10, ein zweites Verkabelungselement 20, eine leitfähige Klebeschicht 30 und eine Deckfolie 40.
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Das erste Verkabelungselement 10 umfasst eine Elastomer-Dickfolie 11 und erste Verkabelungen 12. Die Elastomer-Dickfolie 11 ist aus einem Silikon-Kautschuk hergestellt und hat eine bandartige Form, die sich in einer Richtung von vorn nach hinten erstreckt. Die Elastomer-Dickfolie 11 hat eine Dicke von etwa 0,5 mm. Die Elastomer-Dickfolie 11 ist in das erste Basis-Material der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
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Insgesamt 13 erste Verkabelungen 12 werden auf einer oberen Fläche der Elastomer-Dickfolie 11 angeordnet. Die ersten Verkabelungen 12 werden jeweils gebildet, indem sie einen Acryl-Kautschuk und Silber-Pulver enthalten. Die ersten Verkabelungen 12 haben jeweils eine Zugfestigkeit von 0,3 MPa. Die ersten Verkabelungen 12 haben jeweils die Form einer Linie. Die ersten Verkabelungen 12 erstrecken sich jeweils in einer Richtung von vorn nach hinten. Die 13 ersten Verkabelungen 12 sind nahezu parallel zueinander bei einem vorbestimmten Abstand in einer Richtung von links nach rechts angeordnet.
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An einem hinteren Ende des ersten Verkabelungselements 10 ist ein erstes Ende 13 angeordnet. An einer oberen Fläche des ersten Endes 13 sind ein erster frei liegender Bereich 13a und ein erster bedeckter Bereich 13b angeordnet. Der erste frei liegende Bereich 13a ist an einer hinteren Seite auf der oberen Fläche des ersten Endes 13 angeordnet. Der erste frei liegende Bereich 13a ist durch die Deckfolie 40 (die später beschrieben werden soll) nicht bedeckt. Das heißt, an dem ersten frei liegenden Bereich 13a sind die ersten Verkabelungen 12 frei liegend. Der erste bedeckte Bereich 13b ist unter Fortsetzung von einer vorderen Seite des ersten frei liegenden Bereichs 13a angeordnet. Der erste bedeckte Bereich 13b ist von oben durch die Deckfolie 40 (die später beschrieben werden soll) bedeckt. Das heißt, an dem ersten bedeckten Bereich 13b sind die obere Fläche der Elastomer-Dickfolie 11 und die ersten Verkabelungen 12 durch die Deckfolie 40 bedeckt.
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Das zweite Verkabelungselement 20 ist ein flexibles Flachbandkabel (FFC) und umfasst ein isolierendes Basis-Material 21 und zweite Verkabelungen 22. Das isolierende Basis-Material 21 hat eine bandartige Form, die sich in einer Richtung von vorn nach hinten erstreckt. Das isolierende Basis-Material 21 wird mit zwei Polyester-Folien, die in einer Richtung von oben nach unten laminiert sind, gebildet, wobei diese sandwichartig dazwischen die zweiten Verkabelungen 22 einschließen. Die Polyester-Folien haben jeweils eine Dicke von etwa 0,1 mm. Das isolierende Basis-Material 21 ist in das zweite Basis-Material der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
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Insgesamt 13 zweite Verkabelungen 22 sind innerhalb des isolierenden Basis-Materials 21 eingebettet. Die zweiten Verkabelungen 22 sind verzinnte Kupfer-Folien und sind jeweils in Form einer Linie. Die zweiten Verkabelungen 22 erstrecken sich jeweils in einer Richtung von vorn nach hinten aus. Die 13 zweiten Verkabelungen 22 sind nahezu parallel zueinander bei einem vorbestimmten Abstand in einer Richtung von links nach rechts angeordnet.
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An einem vorderen Ende des zweiten Verkabelungselements 20 ist ein zweites Ende 23 angeordnet. An einer unteren Fläche des zweiten Endes 23 wird das isolierende Basis-Material 21 so abgeschält, dass die zweiten Verkabelungen 22 auf einer unteren Fläche des isolierenden Basis-Materials 21 frei liegen. Auf einer unteren Fläche des zweiten Endes 23 des zweiten Verkabelungselements 20 sind ein zweiter frei liegender Bereich 23a und ein zweiter bedeckter Bereich 23b angeordnet. Der zweite bedeckte Bereich 23b ist an einer vorderen Seite an der unteren Fläche des zweiten Endes 23 angeordnet. Der zweite bedeckte Bereich 23b ist zu dem ersten bedeckten Bereich 13b über die Deckfolie 40 weisend angeordnet. Das heißt, der zweite bedeckte Bereich 23b ist von unten durch die leitfähige Klebeschicht 30 und die Deckfolie 40 in dieser Reihenfolge bedeckt. Der zweite bedeckte Bereich 23b schließt ein vorderstes Ende 230 des zweiten Endes 23 ein. Das vorderste Ende 230 ist in eine vordere Seite der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Der zweite frei liegende Bereich 23a ist unter Fortsetzung von einer hinteren Seite des zweiten bedeckten Bereichs 23b angeordnet. Der zweite frei liegende Bereich 23a ist zu dem ersten frei liegenden Bereich 13a weisend angeordnet. Der zweite frei liegende Bereich 23a ist durch die Deckfolie 40 nicht bedeckt. Das heißt, an dem zweiten frei liegenden Bereich 23a sind die zweiten Verkabelungen 22 frei liegend.
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Ein hinteres Ende des zweiten Verkabelungselements 20 ist mit einem Verbinder verbunden (in den Figuren nicht gezeigt). Der Verbinder wird an einer elektrischen Leiterplatte bereitgestellt (in den Figuren nicht gezeigt).
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In dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 ist ein laminierter Abschnitt 31 abgeteilt, in dem das erste Ende 13 und das zweite Ende 23 in einer Richtung von oben nach unten laminiert sind. In dem laminierten Abschnitt 31 sind die Breite und der Abstand der zweiten Verkabelungen 22 die gleichen wie die Breite und der Abstand der ersten Verkabelungen 12.
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Die Deckfolie 40 ist aus einem Silikon-Kautschuk hergestellt und hat eine bandartige Form, die sich in einer Richtung von vorn nach hinten erstreckt. Die Deckfolie 40 hat eine Dicke von etwa 20 µm. Die Deckfolie 40 hat eine Zugfestigkeit von 2,5 MPa. Die Deckfolie 40 ist auf der oberen Fläche des ersten Verkabelungselements 10 angeordnet. Die Deckfolie 40 deckt die obere Fläche des ersten Verkabelungselements 10 von einer vorderen Seite zu dem hinteren Ende des ersten bedeckten Bereichs 13b ab.
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Die leitfähige Klebeschicht 30 ist aus einem anisotropen leitfähigen Klebstoff, in dem Nickel-Teilchen in einem Epoxid-Harz dispergiert sind, hergestellt. Die leitfähige Klebeschicht 30 ist in Form einer Folie. Die leitfähige Klebeschicht 30 befindet sich zwischen dem ersten Ende 13 und dem zweiten Ende 23. Auf diese Weise sind der erste frei liegende Bereich 13a und der zweite frei liegende Bereich 23a über die leitfähige Klebeschicht 30 verbunden. Der erste bedeckte Bereich 13b und der zweite bedeckte Bereich 23b sind über die Deckfolie 40 und die leitfähige Klebeschicht 30 verbunden. Die ersten Verkabelungen 12 des ersten frei liegenden Bereichs 13a und die zweiten Verkabelungen 22 des zweiten frei liegenden Bereichs 23a werden über die leitfähige Klebeschicht 30 leitfähig.
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Fertigungsverfahren
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Nun wird ein Fertigungsverfahren des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus 1 erläutert. Das Fertigungsverfahren des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus 1 schließt ein Herstellungsverfahren für ein Verkabelungselement, ein Anordnungsverfahren und ein Klebeverfahren ein.
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In dem Verkabelungselement-Herstellungsverfahren werden das erste Verkabelungselement 10 und das zweite Verkabelungselement 20 hergestellt. Das heißt, hinsichtlich des ersten Verkabelungselements 10 wird zuerst ein Anstrichstoff zur Verkabelung in einem vorbestimmten Muster auf die obere Fläche der Elastomer-Dickfolie 11 mit Siebdruck aufgetragen. Hierdurch werden 13 erste Verkabelungen 12 gebildet. Nun wird zum Abdecken der ersten Verkabelungen 12 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs Anstrichstoff für die Deckfolie auf die obere Fläche der Elastomer-Dickfolie 11 mit Siebdruck aufgetragen. Hierdurch wird die Deckfolie 40 gebildet. Hinsichtlich des zweiten Verkabelungselements 20 kann ein kommerziell erhältliches FFC verwendet werden.
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Bei dem Anordnungsverfahren werden das erste Verkabelungselement 10, ein anisotroper leitfähiger Klebstoff und das zweite Verkabelungselement 20 laminiert. Insbesondere wird zuerst der anisotrope leitfähige Klebstoff in einer Pastenform vor der Härtung auf die obere Fläche des ersten Endes 13 des ersten Verkabelungselements 10 aufgetragen. Nun wird das zweite Ende 23 des zweiten Verkabelungselements 20 angeordnet, um auf dem anisotropen leitfähigen Klebstoff zu überlappen. Ist dies erfolgt, werden das erste Ende 13 und das zweite Ende 23 so angeordnet, dass die ersten Verkabelungen 12 des ersten frei liegenden Bereichs 13a und die zweiten Verkabelungen 22 des zweiten frei liegenden Bereich 23a zueinander weisen.
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Bei dem Klebeverfahren werden durch Härtung des anisotropen leitfähigen Klebstoffs die ersten Verkabelungen 12 und die zweiten Verkabelungen 22, die zueinander weisen, verbunden, um in einer Richtung von oben nach unten leitfähig zu werden. Insbesondere wird der laminierte Abschnitt 31, der den anisotropen leitfähigen Klebstoff sandwichartig umgibt, von der zweiten Verkabelungselementseite 20 erhitzt, während er in einer Richtung von oben nach unten unter Druck gesetzt wird. Ist dies erfolgt, wird der anisotrope leitfähige Klebstoff gehärtet und die leitfähige Klebeschicht 30 wird gebildet. Im Ergebnis werden der erste frei liegende Bereich 13a und der zweite frei liegende Bereich 23a verbunden. Der zweite bedeckte Bereich 23b und die Deckfolie 40, die den ersten bedeckten Bereich 13b bedeckt, werden verbunden.
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Funktionen und Wirkungen
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Nun werden die Funktionen und Wirkungen des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus 1 erläutert. Gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 werden das vordere Ende und das hintere Ende des zweiten Verkabelungselements 20 mit dem ersten Verkabelungselement 10 und einem Verbinder, der an einer elektrischen Leiterplatte vorgesehen ist, entsprechend verbunden. Hierdurch kann das flexible ausdehnbare und zusammenziehbare erste Verkabelungselement 10 mit der elektrischen Leiterplatte über das vorliegende zweite Verkabelungselement 20 bei niedrigen Kosten und einer hohen Betriebssicherheit verbunden werden.
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In dem laminierten Abschnitt 31 sind der erste bedeckte Bereich 13b und der zweite bedeckte Bereich 23b über die Deckfolie 40 verbunden. Das heißt, die Deckfolie 40 befindet sich zwischen dem vordersten Ende 230 des zweiten Endes 23, das in dem zweiten bedeckten Bereich 23b enthalten ist, und den ersten Verkabelungen 12 des ersten bedeckten Bereichs 13b. Selbst wenn eine Belastung in dem vordersten Ende 230 des zweiten Endes 23 durch Ausdehnung und Zusammenziehen des ersten Verkabelungselements 10 erzeugt wird, wirkt die Belastung daher nicht auf die ersten Verkabelungen 12, sondern auf die Deckfolie 40. Das heißt, es ist unwahrscheinlich, eine Kraft in eine Richtung auszuüben, die das vorderste Ende 230 des zweiten Endes 23 zu den ersten Verkabelungen 12 abschält. Die Deckfolie 40 hat eine Zugfestigkeit, die größer ist als die Zugfestigkeit der ersten Verkabelungen 12. Selbst wenn eine Belastung von dem vordersten Ende 230 des zweiten Endes 23 angelegt wird, ist es daher unwahrscheinlich, dass die Deckfolie 40 bricht. Deshalb ist es gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 möglich, das Brechen der ersten Verkabelungen 12 während der Anwendung zu verhindern. Das heißt, der Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 hat eine ausgezeichnete Haltbarkeit.
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In dem Fertigungsverfahren des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus 1 stößt, wenn der laminierte Abschnitt 31 unter Druck gesetzt worden ist, ein Eckteil des vordersten Endes 230 des zweiten Endes 23 an die Deckfolie 40 über den leitfähigen Klebstoff. Die Deckfolie 40 wirkt als ein Puffer, wodurch die Belastung auf die ersten Verkabelungen 12 vermindert wird. Deshalb ist es unwahrscheinlich, dass die ersten Verkabelungen 12 während des Unter-Druck-Setzens brechen.
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In dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 ist die obere Fläche des ersten Verkabelungselements 10 durch die Deckfolie 40 bedeckt. Deshalb können die ersten Verkabelungen 12 von außen isoliert sein, was zu hoher Sicherheit führt. Wasserfestigkeit der ersten Verkabelungen 12 kann gesichert werden und auch Oxidation kann gehemmt werden. Weiterhin erstreckt sich gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 die Deckfolie 40 zu einem Teil (der erste bedeckte Bereich 13b) des laminierten Abschnitts 31. Hierdurch kann die vorstehend beschriebene Wirkung auf die Hemmung eines Drahtbruchs für die ersten Verkabelungen 12 erreicht werden. Das heißt, um die ersten Verkabelungen 12 zu schützen, ist es nicht notwendig, ein Abdeck-Teil, das in dem laminierten Abschnitt 31 angeordnet ist, getrennt herzustellen. Deshalb sind gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 weniger Teile erforderlich und die Herstellung ist auch einfach.
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Gemäß dem Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 sind das erste Verkabelungselement 10 und das zweite Verkabelungselement 20 über die leitfähige Klebeschicht 30 verbunden. Deshalb ist es, wenn mit einem mechanischen Verbinden durch Fassen verglichen, unwahrscheinlich, dass ein Kontaktversagen auftritt. Weiterhin ist die leitfähige Klebeschicht 30 sowohl leitfähig als auch klebend. Deshalb wird, wenn mit einem Fall verglichen, bei dem andere Materialien für den Verbinder verwendet werden, der Verkabelungselement-Verbindungsaufbau 1 in einfacher Weise verkleinert und verschlankt.
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Weiterhin ist die leitfähige Klebeschicht 30 aus einem anisotropen leitfähigen Klebstoff hergestellt. Dies ermöglicht den ersten Verkabelungen 12 und den zweiten Verkabelungen 22, die zueinander weisen, verbunden zu werden und in der Richtung von oben nach unten leitfähig zu werden. Andererseits hat die leitfähige Klebeschicht 30 eine geringe Leitfähigkeit in einer Richtung von links nach rechts. Deshalb besteht in dem ersten Ende 13 keine Gefahr, dass benachbarte erste Verkabelungen 12 in der Richtung von links nach rechts leitfähig sein können. In ähnlicher Weise besteht in dem zweiten Ende 23 keine Gefahr, dass benachbarte zweite Verkabelungen 22 in der Richtung von links nach rechts leitfähig sein können. Auf diese Weise können gemäß der leitfähigen Klebeschicht 30 eine Mehrzahl von Verkabelungen 12 und 22, die zueinander weisen, gemeinsam verbunden und leitfähig gemacht werden.
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Als ein anisotroper leitfähiger Klebstoff wird ein Klebstoff vom Wärmehärtungstyp mit einem Epoxid-Harz als eine Basis-Verbindung verwendet. Die Härtung des anisotropen leitfähigen Klebstoffs wird bei einer niedrigen Temperatur von etwa 150°C ausgeführt und ist in einem kurzen Zeitraum von etwa 10 bis 15 Sekunden beendet. Deshalb sind der Silikon-Kautschuk und der Acryl-Kautschuk, die das erste Verkabelungselement 10 ausmachen, thermisch schwierig zu expandieren. Deshalb ist es wenig wahrscheinlich, dass Breite und Ort der vorgeformten ersten Verkabelungen 12 durch Erhitzen während der Härtung verändert werden. Weiterhin wird in dem Klebeverfahren der Fertigung des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus 1 das Erhitzen von der zweiten Verkabelungselementseite 20 ausgeführt, für die die Wärmeausdehnung schwierig ist. Dies ermöglicht eine Hemmung der Wärmeausdehnung des Elastomers, das das erste Verkabelungselement 10 ausmacht. Im Ergebnis kann eine Verschiebung und dergleichen der ersten Verkabelungen 12 gehemmt werden und die ersten Verkabelungen 12 und die zweiten Verkabelungen 22, die zueinander weisen, können sicher leitfähig gemacht werden.
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Weiteres
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Vorstehend wurde eine Ausführungsform des Verkabelungselement-Verbindungsaufbaus der vorliegenden Erfindung erläutert. Jedoch ist die Ausführungsform nicht besonders auf die beschriebene Anordnung beschränkt. Es ist ebenfalls möglich, die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Modifizierungen und Verbesserungen, die durch den Fachmann erdacht werden, auszuführen.
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Zum Beispiel wurde in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Deckfolie zum Isolieren der ersten Verkabelungen in dem ersten Verkabelungselement als ein Abdeck-Teil verwendet. Jedoch kann auch ein Abdeck-Teil zwischen dem vordersten Ende des zweiten Endes und den ersten Verkabelungen getrennt angeordnet sein. Es ist also möglich, eine Deckfolie als ein getrenntes Bauteil von dem Abdeck-Teil anzuordnen.
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Es ist erwünscht, dass die Deckfolie eine größere mechanische Festigkeit, wenn mit den ersten Verkabelungen verglichen, aufweist. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass die Deckfolie eine Zugfestigkeit von 1 MPa oder mehr und 10 MPa oder weniger aufweist. Wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist es, wenn die Deckfolie zum Isolieren der ersten Verkabelungen als ein Abdeck-Teil verwendet wird, unter Berücksichtigung der Flexibilität und dergleichen, die für eine Deckfolie notwendig sind, erwünscht, dass die Deckfolie einen Young'schen Modul von 0,1 MPa oder mehr und 10 MPa oder weniger aufweist.
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Vom Standpunkt des Verstärkens der Wirkung der Hemmung eines Drahtbruchs der ersten Verkabelungen ist es erwünscht, dass die Deckfolie eine große Dicke aufweist. Zum Beispiel ist es erwünscht, dass die Deckfolie eine Dicke aufweist, die gleich oder größer ist als die der ersten Verkabelungen. Wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist es, wenn die Deckfolie zum Isolieren der ersten Verkabelungen verwendet wird, jedoch notwendig, die Flexibilität der Deckfolie zu sichern. Deshalb ist es erwünscht, dass die Deckfolie eine Dicke aufweist, die gleich oder kleiner ist als das erste Basis-Material.
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Die Anzahl der Verkabelungen des ersten Verkabelungselements und des zweiten Verkabelungselements ist nicht besonders eingeschränkt. Zum Beispiel kann eine Verkabelung in jedem der Verkabelungselemente angeordnet sein. Wenn eine Mehrzahl von Verkabelungen angeordnet ist, ist es notwendig eine Leitung zwischen benachbarten Verkabelungen zu verhindern. Deshalb ist es im Fall einer Mehrzahl von Verkabelungen erwünscht, dass die Deckfolie aus einem isolierenden Material hergestellt ist.
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Als ein Material für die Deckfolie schließen neben dem Silikon-Kautschuk in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform andere geeignete Materialien zum Beispiel einen Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk, einen Natur-Kautschuk, einen Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk, einen Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk, einen Acryl-Kautschuk, einen Epichlorhydrin-Kautschuk, ein Chlor-sulfoniertes Polyethylen, ein chloriertes Polyethylen, einen Urethan-Kautschuk, einen Fluor-Kautschuk, einen Chloropren-Kautschuk, einen Isobutylen-Isopren-Kautschuk, verschiedene thermoplastische Elastomere und dergleichen ein.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde als das zweite Verkabelungselement ein FFC verwendet. Jedoch ist das zweite Verkabelungselement nicht auf ein FFC beschränkt. Als das zweite Verkabelungselement ist es zum Beispiel ebenfalls möglich, eine flexible bedruckte Leiterplatte (FPC) und dergleichen zu verwenden. Gemäß einer FPC kann ein gewünschtes Verkabelungsmuster einfach durch Ätzen gebildet werden. Deshalb kann der Abstand zwischen benachbarten zweiten Verkabelungen leicht verändert werden und die zweiten Verkabelungen können leicht miteinander verbunden und verfestigt werden. Der Typ der Verbindung, mit der das zweite Verkabelungselement verbindet, ist nicht besonders eingeschränkt. Zum Beispiel kann ein bereits vorliegender Verbinder (wie ein ZIF-Verbinder), verbindbar mit einer FPC, einem FFC und dergleichen, verwendet werden.
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Als ein Material für das Elastomer, das das erste Basis-Material des ersten Verkabelungselements ausmacht, schließen neben dem Silikon-Kautschuk in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform andere Materialien, die verwendet werden können, einen Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk, einen Natur-Kautschuk, einen Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk, einen Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk, einen Acryl-Kautschuk, einen Epichlorhydrin-Kautschuk, ein Chlor-sulfoniertes Polyethylen, ein chloriertes Polyethylen, einen Urethan-Kautschuk, einen Fluor-Kautschuk, einen Chloropren-Kautschuk, einen Isobutylen-Isopren-Kautschuk, verschiedene thermoplastische Elastomere und dergleichen ein.
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Die ersten Verkabelungen des ersten Verkabelungselements enthalten ein Elastomer und ein leitfähiges Material. Das Elastomer kann das Gleiche wie das Elastomer des ersten Basis-Materials oder davon verschieden sein. Neben dem Acryl-Kautschuk in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform schließen andere geeignete Materialien zum Beispiel einen Silikon-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk, einen Natur-Kautschuk, einen Styrol-Butadien-Copolymer-Kautschuk, einen Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk, einen Urethan-Kautschuk, einen Epichlorhydrin-Kautschuk, ein Chlor-sulfoniertes Polyethylen, ein chloriertes Polyethylen und dergleichen ein. Der Typ des leitfähigen Materials ist nicht besonders eingeschränkt. Zum Beispiel sind Metallpulver von Silber, Gold, Kupfer, Nickel und dergleichen, leitfähiges Kohlenstoffpulver und dergleichen geeignet. Um eine gewünschte elektrische Leitfähigkeit zu entwickeln, ist es erwünscht, dass eine Füllrate des leitfähigen Materials in dem Elastomer 20 % oder mehr, bezogen auf das Volumen, beträgt, wenn das Volumen der Verkabelungen 100 Volumen-% ist. Wenn andererseits die Füllrate 65 Volumen-% übersteigt, wird das Mischen mit dem Elastomer schwierig, und die Formverarbeitung wird schlecht. Zusätzlich werden die Ausdehnbarkeit und die Zusammenziehbarkeit der Verkabelungen schlecht. Deshalb ist es erwünscht, dass die Füllrate des leitfähigen Materials 50 % oder weniger, bezogen auf das Volumen, ist.
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Das Verfahren zur Bildung der Verkabelungen ist nicht besonders eingeschränkt. Zum Beispiel werden zuerst aus einem Anstrichstoff für eine Verkabelung, enthaltend eine Verkabelung-Bildungskomponente, unvulkanisierte filmartige Verkabelungen erzeugt. Nun werden die Verkabelungen auf einer oberen Fläche des ersten Basis-Materials angeordnet, und werden verpresst und unter vorbestimmten Bedingungen durch Vulkanisation verbunden. Der Anstrichstoff zur Verkabelung kann auch auf die obere Fläche des ersten Basis-Materials gedruckt werden und dann durch Erhitzen getrocknet werden, um das Lösungsmittel in dem Anstrichstoff zu verflüchtigen. Gemäß dem Druckverfahren kann eine Vernetzungsreaktion der Elastomer-Komponente während des Trocknens unter Erhitzen ablaufen. Beispiele für das Druckverfahren schließen zum Beispiel Siebdrucken, Tintenstrahldrucken, Flexo-Drucken, Gravurdrucken, Tampondruck, Lithographie und dergleichen ein. Weil ein Anstrichstoff mit hoher Viskosität verwendet werden kann und die Einstellung der Dicke des Anstrichstofffilms einfach ist, ist von ihnen das Siebdruck-Verfahren bevorzugt. Der Anstrichstoff zur Verkabelung kann durch Vermischen von Verkabelung-Bildungskomponenten (Elastomer, leitfähiges Material, Additivmittel und dergleichen) mit einem Lösungsmittel hergestellt werden. In diesem Fall kann, um eine gewünschte Viskosität zu erreichen, eine Feststoffgehalt-Konzentration eingestellt werden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde als die leitfähige Klebeschicht ein anisotroper leitfähiger Klebstoff mit einem Epoxid-Harz (duroplastischer Klebstoff) als ein Stamm-Material verwendet. Als eine Basis-Verbindung eines duroplastischen Klebstoffs kann neben dem vorstehend beschriebenen Epoxid-Harz ein Phenol-Harz, ein Acryl-Harz, ein Polyurethan und dergleichen verwendet werden. Gemäß dem Typ der Basis-Verbindung können Additivmittel, wie ein Härtungsmittel und dergleichen, falls geeignet, kombiniert werden. Wenn die Anzahl von Verkabelungen in jedem des ersten Verkabelungselements und des zweiten Verkabelungselements eins ist, kann die leitfähige Klebeschicht keine Anisotropie aufweisen.
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Ungeachtet dessen, ob Anisotropie vorliegt, kann als das Stamm-Material des leitfähigen Klebstoffs, der die leitfähige Klebeschicht ausmacht, neben dem duroplastischen Klebstoff ein thermoplastischer Klebstoff, ein ultraviolett härtender Klebstoff, ein elastomerer Klebstoff und dergleichen verwendet werden.
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Zum Beispiel gibt es gemäß dem duroplastischen Klebstoff den Vorteil, dass eine starke Haftkraft in einem breiten Temperaturbereich erreicht werden kann. Weiterhin kann eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 100°C oder mehr leicht realisiert werden. Deshalb gibt es, wenn mit einem thermoplastischen Klebstoff verglichen, den Vorteil, dass der Betriebstemperaturbereich breit ist. Im Allgemeinen hat ein duroplastischer Klebstoff eine höhere Glasübergangstemperatur als ein thermoplastischer Klebstoff. Wenn ein Glasübergang in einem Betriebstemperaturbereich stattfindet, ist er in einem Glaszustand, wenn die Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur liegt, und hat einen hohen Elastizitätsmodul. Wenn andererseits die Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur liegt, ist er in einem Kautschukzustand. Deshalb finden eine abrupte Senkung im Elastizitätsmodul und eine abrupte Erhöhung in einem Wärmeausdehnungskoeffizienten statt. Wie gerade beschrieben, verändern sich in Abhängigkeit, ob die Temperatur oberhalb oder unterhalb der Glasübergangstemperatur ist, die physikalischen Eigenschaften des leitfähigen Klebstoffs signifikant, was eine Veränderung in der Klebefestigkeit unter Begleitung einer Veränderung im Elastizitätsmodul, eine Veränderung in der Größe aufgrund einer Veränderung im Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine Veränderung in der Leitfähigkeit und dergleichen induzieren kann. Deshalb kann gemäß dem duroplastischen Klebstoff mit einer hohen Glasübergangstemperatur ein breiter Temperaturbereich eingestellt werden, wobei die Betriebssicherheit gewährleistet ist.
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Vom Standpunkt der Hemmung der Wärmeausdehnung des Elastomers des ersten Verkabelungselements ist es erwünscht, dass der duroplastische Klebstoff bei einer niedrigen Temperatur und in einer kurzen Zeit gehärtet wird. Insbesondere ist es erwünscht, dass die Härtungstemperatur 130°C oder mehr und 180°C oder weniger ist. Es ist erwünscht, dass die Härtungszeit 60 Sekunden oder weniger oder auch 20 Sekunden oder weniger ist. Wenn der duroplastische Klebstoff vom Standpunkt der Hemmung der Wärmeausdehnung des Elastomers als ein Stamm-Material verwendet wird, ist es bevorzugt, dass die Härtung des leitfähigen Klebstoffs in einem Zustand ausgeführt wird, in dem ein Heat-Releaser auf der ersten Verkabelungselementseite angeordnet ist. Beispiele für einen Heat-Releaser schließen eine Radiatorplatte, eine Wärmeaustauscher-Vorrichtung unter Verwendung eines Kühlmittels und dergleichen ein. Vom Standpunkt des Hemmens der Veränderungen der physikalischen Eigenschaften des leitfähigen Klebstoffs und Sichern der Betriebssicherheit des Verbindungsabschnitts ist es erwünscht, dass die Glasübergangstemperatur (Tg) möglichst hoch ist. Zum Beispiel ist es günstig, dass die Tg 130°C oder mehr ist. Beispiele für einen günstigen anisotropen leitfähigen Klebstoff unter Verwendung eines duroplastischen Klebstoffs als ein Stamm-Material schließen anisotrope leitfähige Verbindungsmaterialien „TAP0402F“ und „TAP0401C“, hergestellt von Kyocera Chemical Corporation, und dergleichen ein.
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Als eine Basis-Verbindung des ultraviolett härtenden Klebstoffs kann ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen duroplastischen Klebstoff ein Epoxid-Harz, ein Acryl-Harz und dergleichen verwendet werden. Gemäß dem Typ der Basis-Verbindung können Additivmittel, wie ein Härtungsmittel und dergleichen, falls geeignet, kombiniert werden.
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Beispiele für ein thermoplastisches Harz, das für einen thermoplastischen Klebstoff verwendet wird, schließen zum Beispiel ein Polyester-Harz, ein Polyurethan und dergleichen ein. Beispiele für einen günstigen anisotropen leitfähigen Klebstoff, der für ein Stamm-Material eines thermoplastischen Klebstoffs verwendet wird, schließen einen anisotropen leitfähigen Klebstoff „NIR-30E“, hergestellt von Sanyu Rec Co., Ltd., und dergleichen ein.
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Beispiele für ein Elastomer, das für einen elastomeren Klebstoff verwendet wird, schließen zum Beispiel einen Chloropren-Kautschuk, einen Acryl-Kautschuk und dergleichen ein. Beispiele für einen günstigen anisotropen leitfähigen Klebstoff, der für ein Stamm-Material eines elastomeren Klebstoffs verwendet wird, schlie-ßen einen anisotropen leitfähigen Klebstoff „NIR-11“, hergestellt von Sanyu Rec Co., Ltd., „TB3373C“, hergestellt von ThreeBond Co., Ltd., und dergleichen ein.
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Der Typ von leitfähigen Teilchen, die ein Stamm-Material füllen, ist nicht besonders eingeschränkt. Metallteilchen von Nickel und dergleichen, Harzteilchen, deren Oberflächen mit einen Metall beschichtet worden sind, und dergleichen können verwendet werden. Gemäß dem Typ des Stamm-Materials, das verwendet wird, können das Verfahren und die Bedingungen zur Verfestigung oder Härtung des leitfähigen Klebstoffs, falls geeignet, festgelegt werden. Es ist erwünscht, dass die Verfestigung oder die Härtung des leitfähigen Klebstoffs ausgeführt wird, während der laminierte Abschnitt unter Druck gesetzt wird. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass der Druck etwa 9,8 bis 490 kPa ist.
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Der Verkabelungselement-Verbindungsaufbau der vorliegenden Erfindung ist für das Verbinden eines ausdehnbaren und zusammenziehbaren Verkabelungselements (das wie in einem flexiblen Sensor, Auslöser und dergleichen vorliegt, der ein Elastomer verwendet) an einen elektrischen Schaltkreis verwendbar.
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Es wird angemerkt, dass die vorangehenden Beispiele nur für Erläuterungszwecke bereitgestellt worden sind und in keiner Weise vorgesehen sind, die vorliegende Erfindung zu beschränken. Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass Veränderungen innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche erfolgen können.
