JP2008251252A - ケーブル接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の同軸ケーブルの中心導体を被接続部材に対して自動的に安定して位置決めしてヒータチップで接続する。
【解決手段】ケーブル接続装置１は、被接続部材３とこの被接続部材３の上に配列して接続される複数の同軸ケーブル１５の中心導体１７を載置する基台５と、この基台５上に載置された複数の同軸ケーブル１５の中心導体１７を押圧加熱して接続するべく昇降駆動されるヒータチップ７と、このヒータチップ７の昇降方向の側面に沿った位置で前記ヒータチップ７より先に前記複数の同軸ケーブル１５の中心導体１７に接触するように昇降可能なケーブル位置決め部材２７であって、下端面に前記同軸ケーブル１５の中心導体１７を所定のピッチに並列して位置決めする複数の位置決め溝２９を設けたケーブル位置決め部材２７と、で構成されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ケーブル接続装置に関し、特に例えば極細同軸ケーブルなどの同軸ケーブルをコネクタなどの被接続部材に半田接続する際に、前記同軸ケーブルを位置決めするケーブル接続装置であり、極細同軸ケーブルの各アセンブリ工程において利用される装置である。

従来、例えば主として携帯電話などの小型電気機器に使用される極細同軸ケーブルなどの同軸ケーブルがコネクタなどの被接続部材に半田接続される。

図８を参照するに、極細同軸ケーブル１０１の構造は、例えば直径φ０．０４８ｍｍの中心導体１０３の周囲に例えば直径φ０．１２５ｍｍの樹脂からなる絶縁体１０５が設けられる。この絶縁体１０５の外周に例えば直径φ０．１７５ｍｍの外部導体１０７（シールド部）がシールドされ、この外部導体１０７の外周には例えば直径φ０．２４ｍｍの樹脂からなるジャケット層１０９が設けられている。

年々、携帯電話の小型化や高機能化が進むにつれ、内部配線に使用されるコネクタ１１１や極細同軸ケーブル１０１そのものも小型化並びに細密化している。

通常、上記の極細同軸ケーブル１０１は、例えば２０〜５０芯程度を組み合わせて配線される。図６〜図８は、その組み合わせた極細同軸ケーブル１０１の一例を示すもので、複数本の極細同軸ケーブル１０１はほぼ平行に並列にされた状態でラミネートテープによってフラットケーブル１１３にまとめられている。

また、上記の複数の極細同軸ケーブル１０１は、外部導体１０７にグランドバー１１５を接続し、中心導体１０３をコネクタ１１１の複数の各コンタクト部１１７の接続位置に対応する所定のピッチに揃えた上でコネクタ１１１に半田接続される。

上記の半田接続作業を効率良く、かつ精度良く行うためにケーブル接続装置１１９が使用されている。

図６を参照するに、従来のケーブル接続装置１１９としては、例えばコネクタ１１１などの被接続部材を載置する基台１２１が設けられており、この基台１２１の上方には、図示していないが、例えばエアシリンダやモータ駆動などの昇降駆動装置により上下動するリフローヘッドが設けられており、電源から通電されて加熱されるヒータチップ１２３が前記リフローヘッドの下端に備えられたシャンク部１２５に、例えばボルトなどの固定具１２７で取り付けられている。しかも、前記ヒータチップ１２３の下面は前記コネクタ１１１に配列された複数の中心導体１０３をその全体に亘って押圧加熱する構成である。

そこで、コネクタ１１１が基台１２１上に載置され、このコネクタ１１１の複数の各コンタクト部１１７の接続位置に対応して複数の極細同軸ケーブル１０１の中心導体１０３が配列される。この複数の中心導体１０３の上には、図６及び図７に示されているように、その全長に亘って糸半田１２９が載せられる。

次いで、ヒータチップ１２３が下降して前記糸半田１２９の上から複数の中心導体１０３を押圧加熱することにより、図８に示されているように、溶融した半田１２９Ａが表面張力により各中心導体１０３の周囲に集められて各中心導体１０３がコネクタ１１１の複数の各コンタクト部１１７の接続位置に同時に半田接続されることになる。

また、従来の他のケーブル接続装置に関連する特許文献１では、熱圧着用のヒータチップの構造が示されている。個々のヒータチップ毎に、サーモカップルの検温部の熱溶着状態にバラツキがあっても、加熱圧接部の発熱度合にはバラツキが生ぜず、かつ、耐久性も向上させるヒータチップを提供することにある。

また、特許文献２では、極細同軸ケーブルのコネクタ接続方法であり、コネクタの内部にケーブル位置決め構造を有しているものである。

また、特許文献３では、複数の被接合部品を互いに重ね合わせて挟持し、互いに位置合わせされた被接合部品を接合する接合装置であり、特に、互いに重ね合わせられた被接合部品に付与する荷重が偏り無く加圧面全体に均等にかかるようにするものである。そのために、平行度調整機構を直列に配置した３つのブロックで構成し、これらの２つの接触面をそれぞれ左右方向の円弧と前後方向の円弧にする。さらに、前記両円弧は、何れもその支点を接合ツールの加圧面の中心に設定し、かつ両円弧による前記加圧面の中心に設定し、且つ両円弧による前記加圧面の平行度調整及びその結果の保持固定は個別に行えるようにしている。
特開２００５−６６６３６号公報 特開２００４−１９２８１７号公報 特開２００３−１９７６８５号公報

ところで、前述したように、年々、ケーブルの細径化やコネクタ１１１の小型化が進んでおり、コネクタ１１１の複数の各コンタクト部１１７の接続位置の上に複数の極細同軸ケーブル１０１の中心導体１０３をセットすることが、非常に重要かつ困難な作業となってきている。

例えば、図８において複数の極細同軸ケーブル１０１の中心導体１０３のピッチＰは例えば０．４ｍｍであり、コンタクト部１１７の幅寸法Ａは例えば０．２５ｍｍであり、コンタクト部１１７の長さ寸法Ｂは例えば０．５ｍｍである。このようにコンタクト部１１７の極めて小さい接続点に中心導体１０３を半田接続するには、まず、前記コンタクト部１１７に対して極細同軸ケーブル１０１の中心導体１０３のセッティングを行うことが重要である。

しかし、従来のケーブル接続装置１１９においては、上記のセッティングを行うときに、各中心導体１０３の曲がりや、中心導体１０３のピッチの不揃いがあると、セッティングすることがままならず、従来では作業者が顕微鏡でのぞきながら極細同軸ケーブル１０１の中心導体１０３を一本一本ピンセット等でセットする作業を行っていた。また、前述したように複数の極細同軸ケーブル１０１の狭ピッチ化が進むにつれて、半田１２９Ａや中心導体１０３がコンタクト部１１７からはみ出し、隣接するコンタクト部１１７へ接続する、所謂ショートサーキットの危険性が増加しているという問題点があった。

また、特許文献１では、ヒータチップの構造であり、ケーブルの位置決め機構はない。また、特許文献２では、コネクタの内部に設けたケーブル位置決め構造であるので接続作業性は優れているが、所謂、ヒータチップによって複数本の極細同軸ケーブルの中心導体をコネクタに同時に半田接続する構造ではないので、アセンブリの観点から見ると、これではコネクタに限定されてしまい、コネクタ接続を行わない場合では有効ではなくなる。また、複数本の極細同軸ケーブルの中心導体のピッチが変更になった場合は、容易に対応ができないという問題点があった。

また、特許文献３では、接合装置のリフローヘッドにおけるヒータチップの当て面の調整機構を付加することに言及しているが、複数本の極細同軸ケーブルの中心導体をコネクタに位置決めする機構ではない。

上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明のケーブル接続装置は、被接続部材とこの被接続部材の上に配列して接続される複数の同軸ケーブルの中心導体を載置する基台と、この基台上に載置された複数の同軸ケーブルの中心導体を押圧加熱して接続するべく昇降駆動されるヒータチップと、このヒータチップの昇降方向の前面又は後面に沿った位置で前記ヒータチップより先に前記複数の同軸ケーブルの中心導体もしくはその近傍のケーフル外径に接触するように昇降可能なケーブル位置決め部材であって、下端面に前記複数の同軸ケーブルの中心導体もしくはその近傍のケーフル外径を所定のピッチに並列して位置決めする複数の位置決め溝を設けたケーブル位置決め部材と、で構成されることを特徴とするものである。

また、この発明のケーブル接続装置は、前記ケーブル接続装置において、前記ケーブル位置決め部材を、その下端面が前記ヒータチップの下端面より下方に位置するように常時下方へ付勢する付勢手段を介して前記ヒータチップの側面に設けていることが好ましい。

また、この発明のケーブル接続装置は、前記ケーブル接続装置において、前記位置決め溝の断面が、Ｕ字形状又はＶ字形状であることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、ケーブル位置決め部材の複数の位置決め溝により、複数の同軸ケーブルの中心導体もしくはその近傍のケーフル外径を被接続部材に対して自動的に安定して位置決めしてからヒータチップで接続することができる。その結果、作業者が同軸ケーブルを被接続部材の接続位置に合わせてセットする必要が無くなる。したがって、ケーブル接続作業の効率向上、単純化、省力化を図ることができる。

また、ヒータチップで接続される直前に、ケーブル位置決め部材の複数の位置決め溝で複数の同軸ケーブルの中心導体の位置決め補正を行うので、接続以外の要因で複数の同軸ケーブルの位置が乱れることを防ぐことができる。

また、ヒータチップの昇降方向の側面に沿った位置で昇降するケーブル位置決め部材を設けたので、例えば被接続部材や複数の同軸ケーブルの製品仕様が変更になった場合でも、ヒータチップは交換する必要がなく、ケーブル位置決め部材を簡単に交換することで容易に対応が可能となる。その結果、加工コストの低減並びに加工納期の短縮を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１ないしは図５を参照するに、この実施の形態に係るケーブル接続装置１は、例えばコネクタ３などの被接続部材を載置する基台５が設けられており、この基台５の上方には、図示していないが、例えばエアシリンダやモータ駆動などの昇降駆動装置により上下動するリフローヘッドが設けられており、電源から通電されて加熱されるヒータチップ７が前記リフローヘッドの下端に備えられたシャンク部９に、例えばボルトなどの固定具１１で取り付けられている。したがって、ヒータチップ７は前記昇降駆動装置により昇降駆動される。しかも、前記ヒータチップ７の下面は、図１及び図５に示されているように前記コネクタ３の複数の各コンタクト部１３の接続位置に配列された複数の同軸ケーブルとしての例えば極細同軸ケーブル１５の中心導体１７をその全体に亘って押圧加熱する構成である。

なお、この実施の形態で用いられている極細同軸ケーブル１５の構造は、図５に示されているように、例えば直径φ０．０４８ｍｍの中心導体１７の周囲に例えば直径φ０．１２５ｍｍの樹脂からなる絶縁体１９が設けられる。この絶縁体１９の外周に例えば直径φ０．１７５ｍｍの外部導体２１（シールド部）がシールドされ、この外部導体２１の外周には例えば直径φ０．２４ｍｍの樹脂からなるジャケット層２３が設けられている。そして、図１及び図４に示されているように、複数本の極細同軸ケーブル１５がほぼ平行に並列にされた状態で通常はラミネートされてフラットケーブル２５にまとめられている。

さらに、例えば、図５において複数の極細同軸ケーブル１５の中心導体１７のピッチＰは例えば０．４ｍｍであり、コンタクト部１３の幅寸法Ａは例えば０．２５ｍｍであり、コンタクト部１３の長さ寸法Ｂは例えば０．５ｍｍである。

さらに、ケーブル接続装置１には、図１に示されているように、上記のヒータチップ７の昇降方向の前面に沿った位置で昇降可能なケーブル位置決め部材２７が設けられている。しかも、前記ケーブル位置決め部材２７は、前記ヒータチップ７より先に前記複数の極細同軸ケーブル１５の中心導体１７に接触する構成であり、ケーブル位置決め部材２７の下端面には前記複数の中心導体１７を所定のピッチに並列して位置決めするための複数の位置決め溝２９が設けられている。なお、この実施の形態では、図２に示されているように、ケーブル位置決め部材２７が上部の本体部２７Ａと下部の位置決め部２７Ｂで構成されており、位置決め部２７Ｂが前記本体部２７Ａから容易に交換可能に設けられている。

この実施の形態では、ケーブル位置決め部材２７は、その下端面が前記ヒータチップ７の下端面より下方に位置するように常時下方へ付勢する付勢手段としての例えば圧縮スプリング３１を介して前記ヒータチップ７の一面側に沿ってスライド自在に設けられている。

より詳しくは、ヒータチップ７の側面には２つのスプリング取付部材３３が突設されており、圧縮スプリング３１の上端が前記スプリング取付部材３３に固定され、前記圧縮スプリング３１の下端に前記ヒータチップ７の上部が取り付けられている。しかも、前記ケーブル位置決め部材２７の下端面がヒータチップ７の下端面より下方に位置している。

また、図２及び図３を参照するに、この実施の形態では上記のヒータチップ７の下端面に設けた複数の各位置決め溝２９はそれぞれＵ字形状をなしている。さらに、前記各Ｕ字形の位置決め溝２９のピッチＰ’が複数の極細同軸ケーブル１５の中心導体１７の所定のピッチＰと同じ０．４ｍｍであり、Ｕ字形の幅寸法Ｃは例えば０．２５ｍｍで、Ｕ字形の上部の曲率半径は例えば０．１２ｍｍ（＝Ｄ／２）、すなわち極細同軸ケーブル１５の外径寸法Ｄの例えば０．２４ｍｍが入る寸法となっており、例えば直径φ０．０４８ｍｍの中心導体１７より幅広であるので、中心導体１７が曲がっていても位置決め溝２９に入りやすく形成されている。したがって、各Ｕ字形の位置決め溝２９は例えば直径φ０．０４８ｍｍの中心導体１７を押圧すると、スムーズにＵ字形の頂点部に位置決めすることができる。

なお、この実施の形態では各位置決め溝２９はＵ字形状をなしているが、複数の極細同軸ケーブル１５の中心導体１７を押圧して位置決め可能であれば、Ｖ字形状あるいは他の形状であっても良く、特に限定されない。

また、前述した実施の形態では、ケーブル位置決め部材２７はヒータチップ７の側面に沿った位置でヒータチップ７に取り付けた圧縮スプリング３１を介して昇降可能に設けられているが、他の実施の形態としてはケーブル位置決め部材２７が図示しないリフローヘッドに昇降可能に取り付けられても、あるいは別途に設けた図示しない昇降駆動装置により昇降可能に設けられても良い。ただし、何れの場合も、上述の説明ではケーブル位置決め部材２７はヒータチップ７の昇降方向の前面に沿った位置で昇降する構成で説明したが、ケーブル位置決め部材２７をヒータチップ７の昇降方向の後面に沿った位置で昇降する構成でもよい。この場合には中心導体１７の近傍のケーブル外径である絶縁体１９やジャケット層２３を押さえて位置決めすることも可能である。

次に、この実施の形態のケーブル接続装置１における作用を説明する。

なお、上記の複数の極細同軸ケーブル１５は、図４及び図５に示されているように、外部導体２１にグランドバー３５を接続し、中心導体１７が被接続部材としての例えばコネクタ３の複数の各コンタクト部１３の接続位置に対応する所定のピッチＰに揃えた上でコネクタ３に半田接続されるものである。

そこで、図１に示されているように、上記のコネクタ３が基台５上に載置され、このコネクタ３の複数の各コンタクト部１３の接続位置に対応して複数の極細同軸ケーブル１５の中心導体１７が配列される。この複数の中心導体１７の上には、図１及び図４に示されているように、その全長に亘って糸半田３７が載せられる。

次いで、図示しない昇降駆動装置によりリフローヘッドが下降することで、リフローヘッドの下部のシャンク部９に固定したヒータチップ７が下降する。これに伴って、ケーブル位置決め部材２７が下降し、まず、ケーブル位置決め部材２７の下端面の複数の位置決め溝２９が複数の同軸ケーブルの中心導体１７もしくはその近傍のケーブル外径例えば絶縁体１９やジャケット層２３に接触することになる。

すなわち、複数の極細同軸ケーブル１５の中心導体１７もしくはその近傍のケーブル外径例えば絶縁体１９やジャケット層２３は、たとえ、曲がりやピッチの不揃いがあるとしても、ケーブル位置決め部材２７の複数の位置決め溝２９で押圧されることで、所定のピッチＰ（＝Ｐ’）に整列されてコネクタ３の複数の各コンタクト部１３の接続位置の上に確実に位置決めされる。

引き続きヒータチップ７が下降すると、ケーブル位置決め部材２７が２つの圧縮スプリング３１の付勢力により複数の位置決め溝２９で複数の極細同軸ケーブル１５の中心導体１７もしくはその近傍のケーブル外径例えば絶縁体１９やジャケット層２３を押圧しながら、ヒータチップ７が下降して前記糸半田３７の上から複数の中心導体１７を押圧加熱する。その結果、図５に示されているように、溶融した半田３７Ａが表面張力により各中心導体１７の周囲に集められて各中心導体１７がコネクタ３の複数の各コンタクト部１３の接続位置に同時に半田接続されることになる。

以上のことから、複数の位置決め溝２９を備えたケーブル位置決め部材２７がヒータチップ７やリフローヘッドに直接付加されることで、ヒータチップ７やリフローヘッドが降りてくると、複数の極細同軸ケーブル１５がケーブル位置決め部材２７の複数の位置決め溝２９により自動的に所定のピッチＰに精度良く、安定して位置決めされるため、従来のように接続前に複数の極細同軸ケーブル１５の位置を確認したり、コネクタ３に対して複数の極細同軸ケーブル１５を整列させたりする作業が不要となる。すなわち、ケーブル接続作業の効率向上、単純化、省力化を図ることができる。

また、複数の位置決め溝２９を備えたケーブル位置決め部材２７がヒータチップ７やリフローヘッドに直接付加されることで、前述したコネクタ３に拠らず他の形態の被接続部材であっても、複数の極細同軸ケーブル１５を所定のピッチＰに精度良く、安定して位置決めすることができる。

なお、ケーブル位置決め部材２７は、ヒータチップ７やリフローヘッドではなく、別途に設けた昇降駆動装置により昇降可能に設けられた場合であっても、ヒータチップ７やリフローヘッドに設けた場合と、同等の効果が得られる。

また、接続直前に複数の極細同軸ケーブル１５を位置決めするので、接続以外の要素で極細同軸ケーブル１５の位置がずれることが少なくなる。

また、複数の極細同軸ケーブル１５の外径や配列ピッチなどの寸法が変更になった場合でも、対応するケーブル位置決め部材２７を容易に取替えることが可能である。一方、複数の極細同軸ケーブル１５を接続する被接続部材の形態が変更になっても、ケーブル位置決め部材２７そのもの、あるいはケーブル位置決め部材２７の下部の複数の位置決め溝２９を有する位置決め部２７Ｂを変更することで容易に対応可能となる。

実際、被接続部材には幾種類もの形態があり、複数の極細同軸ケーブル１５の外径や配列ピッチなどの寸法にもいくつもの組合せがあるが、ヒータチップ７自体を交換する必要がなく、上述したようにケーブル位置決め部材２７を簡単に取り替えることで、加工コストを低減することができ、加工納期を短縮することができる。

また、ヒータチップ７の側面に圧縮スプリング３１などの付勢手段を介して昇降可能に取り付けたケーブル位置決め部材２７は、簡単な構造であるので取替えが容易であり、しかも効果的な構成であるので望ましい。

この発明の実施の形態のケーブル接続装置を示す概略的な斜視図である。 図１のケーブル位置決め部材の概略的な正面図である。 図２のＩＩＩ部の詳細な拡大正面図である。 図１のケーブル位置決め部材の基台に載置された状態のコネクタと複数の極細同軸ケーブルを示す部分的な斜視図である。 図４の部分的な平面図である。 従来のケーブル接続装置を示す概略的な斜視図である。 図６のケーブル位置決め部材の基台に載置された状態のコネクタと複数の極細同軸ケーブルを示す部分的な斜視図である。 図７の部分的な平面図である。

符号の説明

１ ケーブル接続装置
３ コネクタ（被接続部材）
５ 基台
７ ヒータチップ
９ シャンク部
１１ 固定具
１３ コンタクト部
１５ 極細同軸ケーブル（同軸ケーブル）
１７ 中心導体
１９ 絶縁体
２１ 外部導体
２３ ジャケット層
２５ フラットケーブル
２７ ケーブル位置決め部材
２７Ａ 本体部
２７Ｂ 位置決め部
２９ 位置決め溝
３１ 圧縮スプリング
３３ スプリング取付部材
３５ グランドバー
３７ 糸半田

Claims (3)

1. 被接続部材とこの被接続部材の上に配列して接続される複数の同軸ケーブルの中心導体を載置する基台と、この基台上に載置された複数の同軸ケーブルの中心導体を押圧加熱して接続するべく昇降駆動されるヒータチップと、このヒータチップの昇降方向の前面又は後面に沿った位置で前記ヒータチップより先に前記複数の同軸ケーブルの中心導体もしくはその近傍のケーブル外径に接触するように昇降可能なケーブル位置決め部材であって、下端面に前記複数の同軸ケーブルの中心導体もしくはその近傍のケーブル外径を所定のピッチに並列して位置決めする複数の位置決め溝を設けたケーブル位置決め部材と、で構成されることを特徴とするケーブル接続装置。
2. 前記ケーブル位置決め部材を、その下端面が前記ヒータチップの下端面より下方に位置するように常時下方へ付勢する付勢手段を介して前記ヒータチップの側面に設けてなることを特徴とする請求項１記載のケーブル接続装置。
3. 前記位置決め溝の断面が、Ｕ字形状又はＶ字形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のケーブル接続装置。

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