JP2002358831A

JP2002358831A - 耐屈曲ケーブルの接続部

Info

Publication number: JP2002358831A
Application number: JP2001165196A
Authority: JP
Inventors: Ryo Matsui; 量松井; Takao Ichikawa; 貴朗市川; Masayoshi Aoyama; 正義青山; Hitoshi Ueno; 仁志上野; Kandai Tanaka; 寛大田中
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ケーブルの屈曲特性が優れ、しかも、はんだ
付けすることなくケーブルの端末と電子機器などの基板
とを接続できる耐屈曲ケーブルの接続部を提供すること
にある。【解決手段】繰り返し屈曲される用途に使用される耐
屈曲ケーブルの接続部１０において、ケーブル導体とし
て、外周に熱硬化性樹脂２が塗装された軟銅線３を使用
し、ケーブルの端末と電子機器などの基板１１とを抵抗
溶接で接続したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繰り返し屈曲され
る用途に使用される耐屈曲ケーブルの接続部に係り、特
に、ケーブルの一層の細径化を図り、ケーブルの端末と
電子機器などの基板との接続において鉛レス化を図った
耐屈曲ケーブルの接続部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器、ＩＣテスタ、医療機器の小型
化に伴い、それらに使用されている機器電線も細径化が
進んでいる。特に医療機器用電線には、ケーブルの外径
は従来と同等で線芯数を多くしたケーブルが求められて
いる。これを実現するためにはケーブル導体の細径化が
不可欠である。

【０００３】従来の耐屈曲ケーブルの接続部では、外径
が０．０７９９ｍｍ（素線数７本／素線径０．０３ｍ
ｍ）、言い換えれば４０ＡＷＧ（American Wire Gaug
e：アメリカ式針金ゲージ）よりも細径のケーブル導体
において、屈曲特性、導電性に優れるＣｕ−０．３ｗ
ｔ．％Ｓｎ合金等の硬銅線の撚線が使用されており、ケ
ーブルの端末と電子機器などの基板との接続について
は、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだを用いて接続している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ケーブル導体の細径
化が進むにつれて、撚線にするための素線も細径化しな
ければならず、最近では素線径φ２０μｍ以下の撚線に
ついても需要が出始めている。

【０００５】従来のＣｕ−０．３ｗｔ．％Ｓｎ合金等の
硬銅線について素線径φ２０μｍ以下の撚線を製造する
場合、極細伸線性、撚線作業性に課題が多く、コストが
非常に高くなることから、ケーブル導体の屈曲特性の要
求レベルが高くない用途には、撚線導体をほぼ同じ外径
の単線に置き換える動きがある。そのためには、屈曲特
性に優れるケーブル導体が不可欠である。

【０００６】屈曲特性はケーブル導体が受ける曲げ歪に
より異なる。その一例を図８に示す。図８は、タフピッ
チ銅の硬銅線と軟銅線の屈曲特性である。曲げ歪ε₈ が
小さい領域（ε₈ ＜１．４％）では、引張強さが大きい
硬銅線の方が屈曲特性は優れているが、曲げ歪ε₈ が大
きい領域（ε₈ ≧１．４％）では、伸びが大きい軟銅線
の方が屈曲特性は優れている。

【０００７】また、屈曲特性は導体の表面状態にも左右
される。線材表面に外傷等で平滑でない材料は屈曲した
ときに亀裂が入り易く、引張強さや伸びが大きくても良
好な屈曲寿命は得られない。以上から、引張強さと伸び
が大きく表面状態の良好なケーブル導体が求められてい
る。

【０００８】しかしながら、引張強さと伸びは相反する
特性であるため、銅及び銅合金単体のみでは、引張強さ
と伸びが大きく表面状態の良好なケーブル導体の実現が
不可能であるという問題がある。

【０００９】また、ケーブル導体の端末と電子機器など
の基板との接続については、環境への配慮から、はんだ
の鉛レス化の要求が高まっている。すでに家電品の一部
において家電リサイクル法が施行されており、鉛フリー
はんだの適用も検討されている。しかし、医療機器など
高い信頼性が要求される用途においては、信頼性の問題
から鉛フリーはんだへの切り替えが進んでおらず、環境
への配慮がなされていないという問題がある。

【００１０】そこで、本発明の目的は、ケーブルの屈曲
特性が優れ、しかも、はんだ付けすることなくケーブル
の端末と電子機器などの基板とを接続できる耐屈曲ケー
ブルの接続部を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために創案されたものであり、請求項１の発明は、
繰り返し屈曲される用途に使用される耐屈曲ケーブルの
接続部において、ケーブル導体として、外周に熱硬化性
樹脂が塗装された軟銅線を使用し、ケーブルの端末と電
子機器などの基板とを抵抗溶接で接続した耐屈曲ケーブ
ルの接続部である。

【００１２】請求項２の発明は、繰り返し屈曲される用
途に使用される耐屈曲ケーブルの接続部において、ケー
ブル導体として、外周に熱硬化性樹脂が塗装された軟銅
線を使用し、ケーブルの端末と電子機器などの基板とを
アーク溶接で接続した耐屈曲ケーブルの接続部である。

【００１３】請求項３の発明は、繰り返し屈曲される用
途に使用される耐屈曲ケーブルの接続部において、ケー
ブル導体として、外周に導電性樹脂が塗装された軟銅線
を使用し、ケーブルの端末と電子機器などの基板とを圧
接コネクタ又は圧着コネクタを用いて接続した耐屈曲ケ
ーブルの接続部である。

【００１４】請求項４の発明は、繰り返し屈曲される用
途に使用される耐屈曲ケーブルの接続部において、ケー
ブル導体として、外周に導電性樹脂が塗装された軟銅線
を使用し、ケーブルの端末と電子機器などの基板とを導
電性接着剤で接続した耐屈曲ケーブルの接続部である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施の形態を
添付図面にしたがって説明する。

【００１６】図１は、本発明の好適実施の形態である耐
屈曲ケーブルの接続部を示す概略図である。

【００１７】図１に示すように、本発明に係る耐屈曲ケ
ーブル１は、繰り返し屈曲される用途に使用されるもの
であり、その端末が、電子機器、ＩＣテスタ、医療機器
などの基板と接続されるものである。この耐屈曲ケーブ
ル１は、ケーブル導体として、例えば、外周に熱硬化性
樹脂２が塗装された軟銅線３を使用している。

【００１８】熱硬化性樹脂２としては、例えば、ゴム状
の弾性を有し、耐摩耗性、耐酸化性、耐油性、耐老化性
に優れるポリウレタンを用いている。軟銅線３として
は、例えば、電気銅より精製されたタフピッチ銅の軟銅
線を使用している。タフピッチ銅は、酸素を０．０２〜
０．０５％を含有し、導電率は銀に次いで良好であり、
加工性も良く、機械的性能や耐食性にも優れている。軟
銅線３は、導電率が高く引っ張り強さが大きい硬銅線
を、３５０〜５００℃の無酸素雰囲気中で焼鈍したもの
で、硬銅線に比べ柔軟性に富み、導電率がやや向上して
いる。

【００１９】この耐屈曲ケーブル１は、ケーブル導体と
して、外周に熱硬化性樹脂２が塗装された軟銅線３を使
用している点に特徴がある。樹脂を塗装した軟銅線は、
コイル等の固定配線では従来から使用されているが、耐
屈曲ケーブルについては使用されていない。

【００２０】本発明に係る耐屈曲ケーブル１のケーブル
導体では、軟銅線３の外周に塗装された熱硬化性樹脂２
からなる塗装膜により、軟銅線３単体よりも破断荷重や
伸びが向上する。また、塗装膜により軟銅線３表面に亀
裂が入りにくくなり、繰り返し屈曲を受ける用途での寿
命が著しく向上する。したがって、ケーブル導体として
撚線導体ではなく、軟銅線３の単線を用いることが可能
となる。

【００２１】次に、耐屈曲ケーブルの接続部を説明す
る。

【００２２】本発明に係る耐屈曲ケーブルの接続部１０
は、耐屈曲ケーブル１の端末と電子機器などの配線基板
１１とを抵抗溶接で接続したものである。より具体的に
は、まず、耐屈曲ケーブル１の端末の被覆を除去し、外
周に熱硬化性樹脂２が塗装された軟銅線３を露出させ
る。配線基板１１上に露出した軟銅線３を載置し、溶接
棒１２ａ，１２ｂ間に軟銅線３と配線基板１１を挟み込
む。溶接棒１２ａ，１２ｂ間を通電させる抵抗溶接によ
り、熱硬化性樹脂２を除去すると共に、熱硬化性樹脂２
が除去された軟銅線３と配線基板１１を溶融させて接合
させる。

【００２３】この耐屈曲ケーブルの接続部１０は、環境
への配慮から、はんだを使用しない点と、熱硬化性樹脂
２を軟銅線３から剥離する際に溶剤を使用しない点に特
徴がある。

【００２４】耐屈曲ケーブル１の端末と電子機器などの
配線基板１１との接続に抵抗溶接を用いたのは、軟銅線
３の外周に塗装された熱硬化性樹脂２を、通電加熱によ
り除去すると共に、接続部近傍を溶融させ金属接合させ
るためである。

【００２５】このように、本発明では、繰り返し屈曲を
受ける用途に使用される耐屈曲ケーブルのケーブル導体
として、外周に熱硬化性樹脂が塗装された軟銅線を使用
しているので、撚線導体ではなく、軟銅線の単線を用い
ることができ、ケーブルの一層の細径化が可能となる。
その結果、電子機器、ＩＣテスタ、医療機器の更なる軽
薄短小化が可能になる。これは、後述する第２および第
３の実施の形態においても同様である。

【００２６】また、ケーブルの端末と電子機器などの基
板との接続においてもはんだ付けを行わないため、鉛レ
ス化が可能になる。したがって、環境への配慮も十分で
ある。これは、後述する他の実施の形態においても同様
である。

【００２７】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。

【００２８】図２は、本発明の第２の実施の形態である
耐屈曲ケーブルの接続部を示す概略図である。図２に示
すように、耐屈曲ケーブルの接続部２０は、耐屈曲ケー
ブル１の端末と電子機器などの配線基板とを、圧着コネ
クタ２１を介して接続したものである。

【００２９】より具体的には、まず、耐屈曲ケーブル１
の端末の被覆を除去して外周に熱硬化性樹脂２が塗装さ
れた軟銅線３を露出させる。露出した軟銅線３を圧着コ
ネクタ２１で包み込み、溶接棒１２ａ，１２ｂ間にセッ
トする。溶接棒１２ａ，１２ｂ間を通電させる抵抗溶接
により、熱硬化性樹脂２を除去すると共に、熱硬化性樹
脂２が除去された軟銅線３と圧着コネクタ２１を溶融さ
せて接合させる。この後、圧着コネクタ２１と配線基板
を接続する。

【００３０】第３の実施の形態を説明する。

【００３１】図３は、本発明の第３の実施の形態である
耐屈曲ケーブルの接続部を示す概略図である。図３
（ａ）はアーク溶接前、図３（ｂ）はアーク溶接後を示
している。図３に示すように、耐屈曲ケーブルの接続部
３０は、耐屈曲ケーブル１の端末と電子機器などの基板
の端子３１とを、アーク溶接で接続したものである。

【００３２】より具体的には、まず、耐屈曲ケーブル１
の端末の被覆を除去して外周に熱硬化性樹脂２が塗装さ
れた軟銅線３を露出させる。基板の端子３１の外周に、
露出した軟銅線３を巻き付ける[図３（ａ）]。次に、ア
ーク溶接用のタングステン電極３２からアークを飛ばす
アーク溶接により、熱硬化性樹脂２を除去すると共に、
熱硬化性樹脂２が除去された軟銅線３と基板の端子３１
を溶融させて接合させる。溶融後のアークを飛ばした部
分には、溶融塊３３が形成される[図３（ｂ）]。

【００３３】耐屈曲ケーブル１の端末と電子機器などの
基板の端子３１との接続にアーク溶接を用いたのは、接
続部にアークを飛ばすことにより、軟銅線３の外周に塗
装された熱効果性樹脂２を除去すると共に、接続部近傍
を溶融させ金属接合させるためである。

【００３４】以上、図１〜図３の第１〜第３の実施の形
態においては、耐屈曲ケーブル１のケーブル導体とし
て、外周に熱硬化性樹脂２が塗装された軟銅線３を使用
した例で説明した。ここで、本発明に係るケーブル導体
と従来のケーブル導体との屈曲特性を評価する。

【００３５】図７は、本発明に係るタフピッチ銅軟銅線
のポリウレタン被覆線と従来のタフピッチ銅軟銅線の裸
線の左右９０度屈曲試験結果を、横軸を屈曲寿命Ｎ
_f7（回）にとり、縦軸を曲げ歪ε₇ （％）にとって示し
た図である。

【００３６】屈曲特性は線径０．１ｍｍのワイヤに１０
０ｇの荷重をかけ、左右９０度屈曲させたときの寿命に
より評価した。図７では、ポリウレタン被覆線の屈曲特
性曲線をａ、裸線の屈曲特性曲線をｂとしている。図７
に示すように、全ての曲げ歪みε₇ において、本発明に
係るポリウレタン被覆線の方が、従来の裸線よりも屈曲
寿命Ｎ_f7が一桁以上長く、屈曲特性が優れていることが
わかる。

【００３７】次に、図４〜図６で本発明の第４〜第６の
実施の形態を説明する。第４〜第６の実施の形態では、
耐屈曲ケーブルのケーブル導体として、外周に導電性樹
脂が塗装された軟銅線を使用している。

【００３８】図４は、本発明の第４の実施の形態である
耐屈曲ケーブルの接続部を示す概略図である。図４に示
すように、耐屈曲ケーブル４０は、ケーブル導体とし
て、外周に導電性樹脂４１が塗装された軟銅線３を使用
している。耐屈曲ケーブルの接続部４３は、耐屈曲ケー
ブル４０の端末と電子機器などの基板とを、圧着コネク
タ４４を介して接続したものである。

【００３９】導電性樹脂４１としては、金属、例えば、
銀系、銀・銅複合系、ニッケル系、カーボン系、銅系な
どの導電性フィラー（導電性溶加金属）を分散させた樹
脂を用いている。

【００４０】より具体的には、まず、耐屈曲ケーブル４
０の端末の被覆を除去して外周に導電性樹脂４１が塗装
された軟銅線３を露出させる。露出した軟銅線３を圧着
コネクタ４４で包み込み、軟銅線３と圧着コネクタ４４
をかしめ接続する。この後、圧着コネクタ４４と基板を
接続する。

【００４１】この耐屈曲ケーブルの接続部４３では、耐
屈曲ケーブル４０の端末と電子機器などの基板とを、圧
着コネクタ４４を介して接続したが、図５に示す第５の
実施の形態における耐屈曲ケーブルの接続部５０のよう
に、圧接コネクタを介して接続してもよい。この場合、
被覆が除去されて露出した軟銅線４２を、圧接コネクタ
端子５１の導体収容溝５２に押し込み接続する。

【００４２】第４および第５の実施の形態において、圧
着コネクタ４４、圧接コネクタを使用したのは、軟銅線
３の外周に導電性樹脂４１が塗装されているため、導電
性樹脂４１を除去することなく、耐屈曲ケーブル４０の
端末と電子機器などの基板とを接続できるからである。

【００４３】本発明に係る耐屈曲ケーブル４０のケーブ
ル導体では、軟銅線３の外周に塗装された導電性樹脂４
１からなる塗装膜により、軟銅線３単体よりも破断荷重
や伸びが向上する。また、塗装膜により軟銅線３表面に
亀裂が入りにくくなり、繰り返し屈曲を受ける用途での
寿命が著しく向上する。したがって、ケーブル導体とし
て撚線導体ではなく、軟銅線３の単線を用いることが可
能となる。

【００４４】このように、本発明では、繰り返し屈曲を
受ける用途に使用される耐屈曲ケーブルのケーブル導体
として、外周に導電性樹脂が塗装された軟銅線を使用し
ているので、撚線導体ではなく、軟銅線の単線を用いる
ことができ、ケーブルの一層の細径化が可能となる。そ
の結果、電子機器、ＩＣテスタ、医療機器の更なる軽薄
短小化が可能になる。これは、後述する第６の実施の形
態においても同様である。

【００４５】第６の実施の形態を説明する。

【００４６】図６は、本発明の第６の実施の形態である
耐屈曲ケーブルの接続部を示す概略図である。図６に示
すように、耐屈曲ケーブルの接続部６０は、耐屈曲ケー
ブル４０の端末と電子機器などの配線基板１１とを、導
電性接着剤６１で接続したものである。

【００４７】導電性接着剤６１としては、金属、例え
ば、銀系、銀・銅複合系、ニッケル系、カーボン系、銅
系などの導電性フィラー（導電性溶加金属）を分散させ
た接着剤を用いている。

【００４８】より具体的には、まず、耐屈曲ケーブル４
０の端末の被覆を除去して外周に導電性樹脂４１が塗装
された軟銅線３を露出させる。配線基板１１上に露出し
た軟銅線３を載置し、配線基板１１上の軟銅線３を覆う
ように導電性接着剤６１を塗布して導電性接着剤層６２
を形成する。

【００４９】耐屈曲ケーブル４０の端末と電子機器など
の配線基板１１との接続に導電性接着剤６１を用いたの
は、軟銅線３の外周に塗装された導電性樹脂４１が塗装
されているため、導電性樹脂４１を除去することなく、
耐屈曲ケーブル４０の端末と電子機器などの配線基板１
１とを接続できるからである。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のごとき優れた効果を発揮する。

【００５１】（１）繰り返し屈曲を受ける用途に使用さ
れる耐屈曲ケーブルのケーブル導体として、単線が適用
できるため、ケーブルの一層の細径化が可能となる。そ
の結果、電子機器、ＩＣテスタ、医療機器の更なる軽薄
短小化が可能になる。

【００５２】（２）また、ケーブルの端末と電子機器な
どの基板との接続においてもはんだ付けを行わないた
め、鉛レス化が可能になる。したがって、環境への配慮
も十分である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施の形態を示す概略図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す概略図であ
る。図３（ａ）はアーク溶接前、図３（ｂ）はアーク溶
接後を示している。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す概略図であ
る。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示す概略図であ
る。

【図６】本発明の第６の実施の形態を示す概略図であ
る。

【図７】本発明に係るケーブル導体（タフピッチ銅軟銅
線のポリウレタン被覆線）と従来のケーブル導体（タフ
ピッチ銅軟銅線の裸線）の左右９０度屈曲試験結果を示
す図である。

【図８】タフピッチ銅（硬銅線と軟銅線）の屈曲特性を
示す図である。

【符号の説明】

１耐屈曲ケーブル２熱硬化性樹脂３軟銅線１０耐屈曲ケーブルの接続部１１配線基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｒ 4/04 Ｈ０１Ｒ 4/04 Ｈ０２Ｇ 1/14 Ｈ０２Ｇ 1/14 Ｈ 15/08 15/08 Ｐ // Ｂ２１Ｄ 39/00 Ｂ２１Ｄ 39/00 Ｄ (72)発明者青山正義茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社総合技術研究所内 (72)発明者上野仁志茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内 (72)発明者田中寛大茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社日高工場内Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB07 CC04 5E085 BB01 BB08 CC03 FF01 FF08 FF11 FF13 HH13 JJ36 JJ50 5G309 LA20 LA27 5G355 AA03 BA01 BA08 CA15 5G375 AA02 CA02 CA12 CA14 DB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繰り返し屈曲される用途に使用される耐
屈曲ケーブルの接続部において、ケーブル導体として、
外周に熱硬化性樹脂が塗装された軟銅線を使用し、ケー
ブルの端末と電子機器などの基板とを抵抗溶接で接続し
たことを特徴とする耐屈曲ケーブルの接続部。
【請求項２】繰り返し屈曲される用途に使用される耐
屈曲ケーブルの接続部において、ケーブル導体として、
外周に熱硬化性樹脂が塗装された軟銅線を使用し、ケー
ブルの端末と電子機器などの基板とをアーク溶接で接続
したことを特徴とする耐屈曲ケーブルの接続部。
【請求項３】繰り返し屈曲される用途に使用される耐
屈曲ケーブルの接続部において、ケーブル導体として、
外周に導電性樹脂が塗装された軟銅線を使用し、ケーブ
ルの端末と電子機器などの基板とを圧接コネクタ又は圧
着コネクタを用いて接続したことを特徴とする耐屈曲ケ
ーブルの接続部。
【請求項４】繰り返し屈曲される用途に使用される耐
屈曲ケーブルの接続部において、ケーブル導体として、
外周に導電性樹脂が塗装された軟銅線を使用し、ケーブ
ルの端末と電子機器などの基板とを導電性接着剤で接続
したことを特徴とする耐屈曲ケーブルの接続部。