JP2005347142A

JP2005347142A - 接続端子及びｆｐｃハーネス

Info

Publication number: JP2005347142A
Application number: JP2004166587A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Iwanaga; 晋明岩永
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】外観を損ねることなく十分大きな接合強度を得ることを可能にする。
【解決手段】接続端子２０は、金属板により形成され、一端が他の接続端子と接続される端子接続部２１を形成し、他端がプリント配線回路１０に形成された配線１２に抵抗溶接により接合される溶接接合部２２を形成する。溶接接合部２２の幅は、給電端子電極３１，３２の径Ｄよりも小さくなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリント配線基板の配線に抵抗溶接より接合される金属板で形成された接続端子及びそれを用いたＦＰＣハーネスに関する。

近年、自動車部品のモジュール化に伴い、従来用いられていたワイヤーハーネスに代わり、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を用いたＦＰＣハーネスが使用されるようになってきた。このようなＦＰＣハーネスを他の電線や電装部品と接続する方法として、ＦＰＣ基板の末端に金属製の接続端子を抵抗溶接によって接合する方法が知られている（特許文献１）。抵抗溶接は、ＦＰＣの配線と接続端子の溶接接合部とを、それらの接合すべき面の少なくとも一方に低融点金属層を形成して重ね、溶接接合部に電極棒を当てて電流を流すことにより、熱エネルギーで低融点金属層を溶融させてプリント配線回路の配線と接続端子との間を接合する方法である。
特開２００２−２６０８０４、段落００１８〜００２３、図３〜図６

しかし、このような抵抗溶接による従来の接続端子とＦＰＣとの接合構造においては、熱エネルギーを十分に与えて接続端子とプリント回路との間の接合強度を十分に確保しようとすると、熱的影響によって絶縁体層と銅箔との接着層が焦げて外観を損ねたり、外観を良好に保つために与える熱エネルギーを小さくすると接合不良が発生するという問題がある。このため、最適な熱エネルギーを設定することが困難な状況であった。

この発明は、上記事情を考慮してなされたもので、外観を損ねることなく十分大きな接合強度を得ることができる接続端子及びＦＰＣハーネスを提供することを目的としている。

この発明に係る接続端子は、金属板により形成され、一端が他の接続端子と接続される端子接続部を形成し、他端がプリント配線回路に形成された配線に抵抗溶接により接合される溶接接合部を形成する接続端子において、前記溶抵抗溶接に使用される溶接棒（給電端子電極）の径よりも小さくしてなることを特徴とする。

ここで、溶接接合部の幅は、１．０〜２．０ｍｍであることが望ましい。また、前記溶接接合部を前記プリント配線回路の配線に抵抗溶接する際の給電電極間の前記溶接接合部の抵抗値をＲ１、前記配線の抵抗値をＲ２としたとき、Ｒ１／Ｒ２が、５以上で１０以下であることが望ましい。

本発明に係るＦＰＣハーネスは、絶縁フィルム上に配線が形成されたフレキシブルプリント回路と、金属板により形成され、一端が他の接続端子と接続される端子接続部を形成し、他端が前記フレキシブルプリント回路の配線に抵抗溶接により接合された溶接接合部を形成する接続端子とを備えたＦＰＣハーネスにおいて、前記接続端子は、溶接接合部の幅を前記抵抗溶接に使用される溶接棒の径よりも小さくしてなることを特徴とする。

本発明によれば、接続端子の溶接接合部の幅を抵抗溶接に使用される溶接棒の径よりも小さくしたことにより、溶接接合部での通電時の熱エネルギーが分散することなく、端子とＦＰＣの接続部が効率的に発熱し、低い電圧でも十分な接合強度を得ることができる。これにより、熱的な悪影響を及ぼさずに十分な接合強度を得ることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＦＰＣハーネスの末端部のみを示す斜視図である。図示のように、ＦＰＣ１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等からなるフレキシブル樹脂フィルム１１の上に、銅箔等からなる配線１２をエッチング等の方法によりパターン形成してなる。配線１２の端子接続部以外は図示しないカバーレイで覆われていることが望ましい。

一方、このＦＰＣ１０に接合される接続端子２０は、図２に平面図を示すように、金属板をプレス加工して形成されたもので、先端側のタブ状の端子接続部２１と、基端側の板状の溶接接合部２２とを一体に形成してなるものである。

図３（ａ）は、上述した接続端子２０の溶接接合部２２とＦＰＣ１０の配線１２とのシリーズ溶接による接合方法を説明するための図である。

ＦＰＣ１０の配線１２は、例えば３５〜７０μｍの銅箔であり、特に好ましくは５０μｍ程度とする。このＦＰＣ１０に接続すべき接続端子２０は、例えば黄銅製であり、０．３〜０．４ｍｍ厚とする。

接続端子２０の少なくともＦＰＣ１０と接合すべき面には予め低融点金属層２３を形成しておく。低融点金属層２３は、低融点で且つ再結晶化温度が低い材料であればよく、例えば半田メッキ層、或いは錫メッキ層である。特に錫メッキ層が好ましい。

そして接続端子２０をＦＰＣ１０に重ね、抵抗溶接機の２つの給電端子電極３１，３２（例えばタングステン電極又はモリブデン電極）を、接続端子２０とＦＰＣ１０が重なる領域内の溶接接合部２２上の所定距離の２点に当接させて給電する。これにより、低融点金属層２３が溶融して、その溶融層が板状接合片２１と配線１２の界面において溶接接合部２２と配線１２の液層拡散接合を促進する材料として機能し、接続端子２０とＦＰＣ１０の強固な直接接合が行われる。

本発明では、接続端子２０の溶接接合部２２の幅ｗ１が、上記のような抵抗溶接に使用される給電端子電極（溶接棒）３１，３２の径Ｄよりも小さく設定されている。これにより、通電時の熱エネルギーが分散することなく溶接接合部２２と配線１２とが効率的に発熱し、良好な接合が得られる。

いま、図３に示すように、溶接接合部２２の幅をｗ１、厚みをｔ１、導電率ρ１、配線１２の幅をｗ２、厚みをｔ２、導電率をρ２、給電端子電極３１，３２間の距離をＬとすると、給電端子電極３１，３２で挟まれた溶接接合部２２の抵抗値Ｒ１及び配線１２の抵抗値Ｒ２は、それぞれ、
［数１］
Ｒ１＝ρ１×Ｌ／（ｗ１×ｔ１）
Ｒ２＝ρ２×Ｌ／（ｗ２×ｔ２）
で表すことができる。
実験例１
ここで溶接接合部２２の抵抗値Ｒ１は、ここで発生する熱エネルギーに大きな影響を与える。上述のように、抵抗値Ｒ１は、溶接接合部２２の幅ｗ１によって決まる。従って、径Ｄ＝２．０ｍｍの給電端子電極３１，３２を使用し、溶接接合部２２の幅ｗ１を１．２ｍｍ，１．５ｍｍ，３．０ｍｍと変え、給電端子電極３１，３２間に電圧を印加して、抵抗溶接を行った。

得られた端子構造の引っ張り強度を調べた結果を図４に示す。なお、引っ張り試験はＪＡＳＯＤ６１６規格に準拠して行った。

図４では横軸にＲ１／Ｒ２、縦軸に引っ張り強度（ｋｇｆ）をそれぞれ取っている。図から明らかなように、Ｒ１／Ｒ２が５以上、すなわち、ｗ１が１．２ｍｍ，１．５ｍｍ（実施例１，２）では、規格値（７．１５ｋｇｆ）以上の引っ張り強度が得られた。これに対し、ｗ１が３．０ｍｍ（比較例１）のものでは、規格値以上の引っ張り強度は得られなかった。

なお、ｗ１が１．０ｍｍ未満となると、接合面積が極端に小さくなって逆に十分な接合強度が得られず、２．０ｍｍを超えると、規格値を満足しない場合が発生する。今回の実験例では、Ｒ１／Ｒ２が５以上１０未満の範囲が良好であった。
実験例２
図５は、溶接接合部２２の幅ｗ１が給電端子電極３１，３２の径Ｄよりも小さい場合（実施例）の溶接時の印加電圧に対する引っ張り強度との関係を示すグラフ、図６は、溶接接合部２２の幅ｗ１が給電端子電極３１，３２の径Ｄよりも大きい場合（比較例）の溶接時の印加電圧に対する引っ張り強度との関係を示すグラフをそれぞれ示している。

図５のグラフから明らかなように、ｗ１がＤよりも小さい場合には、低電圧の溶接で十分な接合強度を得ることができた。このため、熱的影響が過大な領域（外観が悪い領域）に達さずに、十分な接合を行うことができた。

これに対し、図６のグラフで示すように、ｗ１がＤよりも大きい場合には、低電圧の溶接で引っ張り強度不足が発生した。また、引っ張り強度不足を補うために溶接電圧を大きくした場合には、熱的影響が現れた。

図７は、本発明の他の実施形態に係る接続端子２０′を示す平面図である。先の実施形態では、溶接接合部２２が短冊状であったが、図７の接続端子２０′は、溶接接合部２２′の中間部が幅ｗ１へと徐々に狭くなっていくパターンとなっている。

また、以上は接続端子が雄型である例を示したが、接続端子が雌型の場合にも本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態に係るＦＰＣハーネスの端末部の斜視図である。同ＦＰＣハーネスの接続端子を示す平面図である。同ＦＰＣハーネスの抵抗溶接部を示す図で、（ａ）は抵抗溶接時の正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。本発明の実施例１，２と比較例１の実験例１の結果を示すグラフである。本発明の実施例の実験例２の結果を示すグラフである。比較例の実験例２の結果を示すブラフである。本発明に係る接続端子の他の実施形態を示す平面図である。

符号の説明

１０…ＦＰＣ、１１…樹脂フィルム、１２…配線、２０，２０′…接続端子、２１…端子接続部、２２，２２′…溶接接合部、２３…低融点金属層、３１，３２…給電端子電極。

Claims

金属板により形成され、一端が他の接続端子と接続される端子接続部を形成し、他端がプリント配線回路に形成された配線に抵抗溶接により接合される溶接接合部を形成する接続端子において、
前記溶接接合部の幅を前記抵抗溶接に使用される溶接棒の径よりも小さくしてなることを特徴とする接続端子。
前記溶接接合部の幅は、１．０〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の接続端子。
前記溶接接合部を前記プリント配線回路の配線に抵抗溶接する際の給電電極間の前記溶接接合部の抵抗値をＲ１、前記配線の抵抗値をＲ２としたとき、Ｒ１／Ｒ２が５以上で１０以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の接続端子。
絶縁フィルム上に配線が形成されたフレキシブルプリント回路と、
金属板により形成され、一端が他の接続端子と接続される端子接続部を形成し、他端が前記フレキシブルプリント回路の配線に抵抗溶接により接合された溶接接合部を形成する接続端子と
を備えたＦＰＣハーネスにおいて、
前記接続端子は、溶接接合部の幅を前記抵抗溶接に使用される溶接棒の径よりも小さくしてなることを特徴とするＦＰＣハーネス。