JP2010193654A - リード線接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高いリード線接続構造を提供する。
【解決手段】複数のリード線２と、複数のリード線２が接続される基板３と、リード線２の直径よりも高く形成された櫛歯部壁９を有し、複数のリード線２をそれぞれ離間して保持するセパレータ部品５と、内側に接着層１４０を有し、複数のリード線２と基板３との接続部４およびセパレータ部品５を被覆する熱収縮チューブ１４１と、を備え、熱収縮チューブ１４１が収縮すると共に接着層１４０が溶融硬化することにより接続部４とセパレータ部品５とが封止される構造である。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱収縮チューブを用いたリード線接続構造に関するものである。

従来より、ケーブルやリード線接続部の封止としては、エポキシ等の各種接着剤やホットメルト材が使用されている。その中でも、接着性のある接着剤（ホットメルト材）を内層として用い、外層として半硬化のポリオレフィンを用いた２層の熱収縮チューブは、リード線接続部の水密と外力の保護ができ、加工が容易であるため、リード線接続部の封止材として使用されている。

例えば、特許文献１、２には、内側にホットメルト接着剤を施した２層の熱収縮チューブで、リード線接続部を封止した例が示されている。

具体的には、図１５、１６に示すように、従来のリード線接続構造１５０は、複数のリード線１５１と、複数のリード線１５１が接続される基板１５２と、内側に接着層１４０を有し、複数のリード線１５１と基板１５２との接続部１５３を被覆する熱収縮チューブ１４１（図１４参照）と、を備え、熱収縮チューブ１４１が収縮すると共に接着層１４０が溶融硬化することにより接続部１５３が封止される構造である。

特開２００５−１０２３６７号公報 特開平１１−１７８１４３号公報

しかし、複数のリード線１５１を２層の熱収縮チューブ１４１で封止する場合、図１７（図１５のＩ−Ｉ線断面図）に示すように、リード線１５１同士が接触している部分には隙間がないため、接着層１４０の接着剤（ホットメルト）が流れ込まず、結果として水密不良を起こすことがあった。

また、設計上、図１８（図１５のＪ−Ｊ線断面図）に示すように、２層の熱収縮チューブ１４１の外層１４２が熱で収縮して、リード線１５１の外周に接触してしまう部分ができる場合がある。このような場合、２層の熱収縮チューブ１４１の外層１４２とリード線１５１の外周との間に接着層１４０の接着剤が極端に少なくなることがあった。

接着層１４０は接着剤としての役割以外にも、柔らかいため応力緩和層としての働きもある。このため、熱収縮チューブ１４１の外層１４２とリード線１５１の外周との間に接着層１４０が極端に少なく薄い部分ができると、冷熱サイクル試験等で発生する熱歪みを緩和することができず、２層の熱収縮チューブ１４１の外層１４２と接着層１４０との間や接着層１４０とリード線１５１の外周との間が剥離してしまい、水密不良を起こすことがあった。

そこで、本発明の目的は、封止性が高く、信頼性の高いリード線接続構造を提供することにある。

上記目的を達成するために創案された本発明は、複数のリード線と、前記複数のリード線が接続される基板と、前記リード線の直径よりも高く形成された櫛歯部壁を有し、前記複数のリード線をそれぞれ離間して保持するセパレータ部品と、内側に接着層を有し、前記複数のリード線と前記基板との接続部および前記セパレータ部品を被覆する熱収縮チューブと、を備え、前記熱収縮チューブが収縮すると共に前記接着層が溶融硬化することにより前記接続部と前記セパレータ部品とが封止されるリード線接続構造である。

前記セパレータ部品は、前記櫛歯部壁と一体に設けられ、前記複数のリード線に対して横断するように設けられた支持部を有するとよい。

前記櫛歯部壁が、前記支持部の両側に設けられていてもよい。

前記セパレータ部品の両端の櫛歯部壁が、テーパ状に形成されていてもよい。

前記櫛歯部壁の高さが、前記リード線直径の１．１倍以上３倍以下であるとよい。

前記櫛歯部壁の壁厚が、前記リード線直径の０．１倍以上２倍以下であるとよい。

前記セパレータ部品は、前記複数のリード線の長手方向に沿って複数設けられると共に各セパレータ部品が連結部材により連結され、１本のリード線が長手方向で２つ以上のセパレータ部品で保持されてもよい。

本発明によれば、封止性が高く、信頼性の高いリード線接続構造を実現できる。

本発明の好適な実施の形態に係るリード線接続構造の一例を示す平面図である。 図１の横断面図である。 図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３（ｂ）は、両端の櫛歯部壁にテーパ部を設けたセパレータ部品を用いた場合の図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図（又はＣ−Ｃ線断面図）である。 本発明の第２の実施の形態を示すリード線接続構造の平面図である。 図５の横断面図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 図５のＥ−Ｅ線断面図（又はＦ−Ｆ線断面図）である。 本発明の第３の実施の形態を示すリード線接続構造の平面図である。 図９の横断面図である。 本発明をケーブル同士の接続部の封止構造に応用した場合の平面図である。 図１１のＧ−Ｇ線断面図である。 図１１のＨ−Ｈ線断面図である。 リード線接続構造に用いる熱収縮チューブの概略図である。 従来のリード線接続構造の一例を示す平面図である。 図１５の横断面図である。 図１５のＩ−Ｉ線断面図である。 図１５のＪ−Ｊ線断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な第１の実施の形態に係るリード線接続構造を示す平面図であり、図２は、その横断面図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図４は、図１のＢ−Ｂ線断面図（又はＣ−Ｃ線断面図）であり、図１４は、リード線接続構造に用いる熱収縮チューブの概略図である。

図１に示すように、電気回路等が形成された基板３の表面には、リード線２を基板３に接続するための端子Ｔが所定の間隔を隔ててリード線２の本数に合わせて複数形成されている。

各リード線２は、図３（ａ）、（ｂ）及び図４に示すように、導体６の外周に軟質塩化ビニル等の樹脂７を被覆したものであり、導体６の端部が露出するように端部の樹脂７が剥かれている。この露出された導体６の端部を基板３の端子Ｔにはんだ等で接続することで、リード線２と基板３とが電気的に接続される。

複数のリード線２は、その長手方向に亘って束ねられており、基板３に接続する側の端部で各リード線２が離間され、各リード線２のそれぞれの導体６が基板３の端子Ｔに接続されている。

本発明は、この複数のリード線２と基板３との接続部４を、水や外力から保護するためのものである。

第１の実施の形態に係るリード線接続構造１は、図１、２に示すように、複数のリード線２と、複数のリード線２が接続される基板３と、リード線２の直径よりも高く形成された櫛歯部壁９を有し、複数のリード線２をそれぞれ離間して保持するセパレータ部品５と、内側に接着層１４０を有し、複数のリード線２と基板３との接続部４およびセパレータ部品５を被覆する熱収縮チューブ１４１（図１４参照）と、を備え、熱収縮チューブ１４１が収縮すると共に接着層１４０が溶融硬化することにより接続部４とセパレータ部品５とが封止される構造である。

熱収縮チューブ１４１は、図１４に示すように、半硬化のポリオレフィン等からなる外層１４２と、その内側の接着性のあるホットメルト材（ポリアミド、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）等）からなる接着層１４０とからなり、その内側中心部は中空である。

セパレータ部品５は、図１〜３（ａ）に示すように、櫛歯部壁９と一体に設けられ、複数のリード線２に対して横断するように設けられた支持部８を有する。

後述するが、この櫛歯部壁９の高さＨは、リード線直径よりも高くする必要がある。櫛歯部壁９の高さＨが、リード線直径よりも低いと接続部４を封止した際に、リード線２の外周と熱収縮チューブ１４１の外層１４２が接触してその間に接着層１４０が流れ込まず、接着層１４０が存在しない箇所ができ、封止性が低下してしまうためである。

このとき、櫛歯部壁９の一端（図３では上方）が開放されている必要がある。これは、熱収縮チューブ１４１の接着層１４０を溶融硬化させると共に熱収縮チューブ１４１を収縮させて接続部４を封止する際に、接着層１４０が、櫛歯部壁９間にはめ込まれたリード線２の周囲に十分に充填されるようにするためである。

また、図３（ｂ）に示すように、セパレータ部品５の両端の櫛歯部壁９が、テーパ状に形成されていてもよい（テーパ部１０）。テーパ部１０を形成することにより、セパレータ部品５周りの外周を短くできるため、リード線２周りの樹脂をより多く確保でき（リード線２の周囲に接着層１４０を十分に充填でき）、接続部４の封止性がより向上する。

櫛歯部壁９の高さＨは、リード線直径の１．１倍以上３倍以下であるとよい。櫛歯部壁９の高さＨが、リード線直径の１．１倍未満であるとリード線２の周囲に接着層１４０が十分に存在できなくなり、冷熱サイクル試験等での緩和層としての働きができず、良好な封止構造とはなりにくく、３倍より大きくなると接着層１４０自体の体積が足りなくなり、外層１４２とリード線２の周囲に接着層１４０が十分に充填されなくなる可能性があるためである。

また、櫛歯部壁９の壁厚Ｄは、リード線直径の０．１倍以上２倍以下であるとよい。櫛歯部壁９の壁厚Ｄが、リード線直径の０．１倍未満であるとリード線２の周囲に接着層１４０が十分に存在できなくなり、冷熱サイクル試験等での緩和層としての働きができず、良好な封止構造とはなりにくく、２倍より大きくなると接着層１４０自体の体積が足りなくなり、外層１４２とリード線２の周囲に接着層１４０が十分に充填されなくなる可能性があるためである。

セパレータ部品５の材質としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ナイロン樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、液晶樹脂等を用いるとよく、またガラスなどのフィラーを適宜充填させたものでもよいが、これらに限るものではない。

次に、第１の実施の形態の作用を述べる。

第１の実施の形態に係るリード線接続構造１では、接続部４にセパレータ部品５を挿入しているので、リード線２同士の間隔を空けることが可能となり、熱収縮チューブ１４１の内側の接着層１４０をリード線２間に流し込むことができ、封止性が向上する。

また、リード線２をはめ込むセパレータ部品５の櫛歯部壁９の高さＨを、リード線直径よりも高く、具体的にはリード線直径の１．１倍以上３倍以下にしているので、２層の熱収縮チューブ１４１の外層１４２が熱により収縮したとき、外層１４２がリード線２の外周に直接接触して、接着層１４０が極端に少なくなることを防げる。この結果、セパレータ部品５の両脇（図１では、セパレータ部品５の左右）の断面、すなわち図３（ａ）、図４を見ると、リード線２の周囲に接着層１４０が十分に存在しており、冷熱サイクル試験等を行ったときも、接着層１４０が緩和層として働くため、良好な封止構造とすることができる。

さらに、セパレータ部品５の櫛歯部壁９の壁厚Ｄを、リード線直径の０．１倍以上２倍以下にしているので、熱収縮チューブ１４１の外層１４２とリード線２の周囲に接着層１４０を必要十分に充填することができ、良好な封止構造とすることができる。

また、セパレータ部品５の両端の櫛歯部壁９をテーパ状に形成することで、リード線２周りに接着層１４０を十分に充填できるので、接続部４の封止性をより向上できる。

次に、本発明の第２の実施の形態を図５〜８により説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態を示すリード線接続構造の平面図であり、図６は、その横断面図であり、図７は、図５のＤ−Ｄ線断面図であり、図８は、図５のＥ−Ｅ線断面図（又はＦ−Ｆ線断面図）である。

図５、６に示すように、第２の実施の形態に係るリード線接続構造５０は、基本的には上述のリード線接続構造１と同じであるが、基板３の両面にリード線２が接続された接続部５１を封止する点が異なる。

このような接続部５１に用いるセパレータ部品としては、図５〜７に示すようなセパレータ部品５２を用いる。セパレータ部品５２は、複数のリード線２に対して横断するように設けられた支持部５３と、支持部５３の両側（図６、７の紙面上下方向）に設けられた各リード線２を挟み込む櫛歯部壁５４とを有する。

本実施の形態では、セパレータ部品５２が上下で対称になるように櫛歯部壁５４を設けている。このとき、リード線接続構造１で説明したように、セパレータ部品５２の両端の櫛歯部壁５４をテーパ状に形成してもよい。

櫛歯部壁５４の高さＨ及び壁厚Ｄは、リード線接続構造１と同様に、それぞれ１．１倍以上３倍以下、０．１倍以上２倍以下とする。また、上下（図７の紙面上下方向）のリード線２同士が互いに離間され、上下のリード線２間にも接着層１４０が十分流れ込むように支持部５３の厚さＤ_Lが調整される。

このリード線接続構造５０によれば、上述のリード線接続構造１と同様に、リード線２の周囲に接着層１４０を十分に充填することができる。特に、このリード線接続構造５０は、上下方向で対称性を有しているため、円筒形状の熱収縮チューブ１４１の接着層１４０が上下に均等に充填されることとなる。このため、熱収縮チューブ１４１による接続部５１の封止性を向上させることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態を図９、１０により説明する。

図９は、本発明の第３の実施の形態を示すリード線接続構造の平面図であり、図１０は、その横断面図である。

図９、１０に示すように、第３の実施の形態に係るリード線接続構造９０は、基本的には、図５に示したリード線接続構造５０と同様であるが、セパレータ部品の構成が異なる。

このリード線接続構造９０では、図５〜７に示したセパレータ部品５２が、複数のリード線２の長手方向に沿って複数（図９、１０では２つ）設けられると共に各セパレータ部品５２が連結部材９１により連結され、図９のＫ部及びＬ部に示すように、１本のリード線が長手方向で２つ以上（図９、１０では２つ）のセパレータ部品５２で保持されている。

以上のような構成のリード線接続構造９０によれば、２つのセパレータ部品５２間に、リード線２の周囲に接着層１４０が確実に存在するスペースを確保でき、封止性のさらなる向上が望める。

ここでは、リード線接続構造５０に、セパレータ部品５２を２つ設けた例を説明したが、図１〜３に示したリード線接続構造１において、リード線２の長手方向に沿ってセパレータ部品５を複数設けると共に各セパレータ部品５を連結した構成としてもよい。この場合も、２つのセパレータ部品５間に、リード線２の周囲に接着層１４０が確実に存在するスペースを確保でき、封止性のさらなる向上が望める。

上述の実施の形態においては、複数のリード線と基板との接続部を封止する構造について述べたが、本発明は、図１１〜１３に示すように、ケーブル１１０同士の接続部の封止構造１１１にも応用することができる。この場合は、ケーブル１１０同士が接続されたジョイント部１１２の両側にセパレータ部品１１３を設け、しかる後熱収縮チューブ１４１で封止することで、セパレータ部品１１３間のジョイント部１１２の封止性を向上させることができる。

本発明のリード線接続構造と従来のリード線接続構造との比較を行った。

（実施例１）
図１〜４に示すタイプのリード線接続構造１を試作した。

幅９．８ｍｍの基板３に、φ１．４ｍｍのリード線（被覆の材質：軟質塩化ビニル）２を４本接続した構成であり、基板３から３ｍｍの位置にセパレータ部品５を設置した。

セパレータ部品５は、櫛歯部壁９間の間隔Ｗが１．３ｍｍで、櫛歯部壁９の壁厚Ｄが０．９ｍｍであり、櫛歯部壁９の高さＨが２．０ｍｍ、セパレータ部品５の厚さＤ_Sが１．０ｍｍのものをＰＢＴ樹脂（ウィンテックポリマー（株）製、ジュラネックス（登録商標）７４０７）にて作製した。

その後、２層の熱収縮チューブ（タイコエレクトロニクスアンプ（株）製、ＥＳ−２０００−３、外層：架橋ポリオレフィン、接着層：ポリアミド）１４１を接続部４に被覆、１８０℃で１分間加熱して収縮させ封止を行った。

この結果、リード線２の長手方向のセパレータ部品５の両脇に、リード線２の周囲に２層の熱収縮チューブ１４１の接着層１４０が確実に存在する断面ができた。

この後、冷熱サイクル試験（−４０℃、８０℃、各３０分）を１０００サイクル実施して、３％塩水に接続部４を浸水させ、リード線２と塩水の間の絶縁抵抗を測定したところ、１００ＭΩ以上で良好であった。

（実施例２）
図５〜８に示すタイプのリード線接続構造５０を試作した。

幅７ｍｍの基板３に、φ１．４ｍｍのリード線（被覆の材質：軟質塩化ビニル）２を基板の表面に３本、裏面に３本の合計６本接続した構成であり、基板３から３ｍｍの位置にセパレータ部品５２を設置した。

セパレータ部品５２は、櫛歯部壁９間の間隔Ｗが１．３ｍｍで、櫛歯部壁９の壁厚Ｄが０．８ｍｍであり、櫛歯部壁９の高さＨが１．９ｍｍ、セパレータ部品５２の厚さＤ_Sが１．０ｍｍのものをＰＢＴ樹脂（ウィンテックポリマー（株）製、ジュラネックス（登録商標）７４０７）にて作製した。

その後、２層の熱収縮チューブ（タイコエレクトロニクスアンプ（株）製、ＥＳ−２０００−３、外層：架橋ポリオレフィン、接着層：ポリアミド）１４１を接続部５１に被覆、１８０℃で１分間加熱して収縮させ封止を行った。

この結果、リード線２の長手方向のセパレータ部品５２の両脇に、リード線２の周囲に２層の熱収縮チューブ１４１の接着層１４０が確実に存在する断面ができた。

この後、冷熱サイクル試験（−４０℃、８０℃、各３０分）を１０００サイクル実施して、３％塩水に接続部５１を浸水させ、リード線２と塩水の間の絶縁抵抗を測定したところ、１００ＭΩ以上で良好であった。

（比較例１）
セパレータ部品５を設置していないこと以外は、実施例１と同様の構造を試作した。

この結果、リード線２の外周と２層の熱収縮チューブ１４１の外層１４２が接触して、接着層１４０が極端に少ない部分ができてしまった。

この後、冷熱サイクル試験（−４０℃、８０℃、各３０分）を１０００サイクル実施して、３％塩水に接続部４を浸水させ、リード線２と塩水の間の絶縁抵抗を測定したところ、３ＭΩと絶縁不良が発生した。

（比較例２）
セパレータ部品５２を設置していないこと以外は、実施例２と同様の構造を試作した。

この結果、リード線２の外周と２層の熱収縮チューブ１４１の外層１４２が接触して、接着層１４０が極端に少ない部分ができてしまった。

この後、冷熱サイクル試験（−４０℃、８０℃、各３０分）を１０００サイクル実施して、３％塩水に接続部５１を浸水させ、リード線２と塩水の間の絶縁抵抗を測定したところ、１ＭΩ以下と絶縁不良が発生した。

以上より、本発明により、セパレータ部品５，５２を設置することで、リード線２の周囲に２層の熱収縮チューブ１４１の接着層１４０が確実に充填されている断面を得ることができ、封止の信頼性が高いリード線接続構造とすることができた。

本実施例では、リード線接続構造１，５０について述べたが、本発明の他の実施の形態においても、封止の信頼性が高いリード線接続構造とすることができる。

１ リード線接続構造
２ リード線
３ 基板
４ 接続部
５ セパレータ部品
９ 櫛歯部壁
１４０ 接着層
１４１ 熱収縮チューブ

Claims (7)

1. 複数のリード線と、
   前記複数のリード線が接続される基板と、
   前記リード線の直径よりも高く形成された櫛歯部壁を有し、前記複数のリード線をそれぞれ離間して保持するセパレータ部品と、
   内側に接着層を有し、前記複数のリード線と前記基板との接続部および前記セパレータ部品を被覆する熱収縮チューブと、を備え、
   前記熱収縮チューブが収縮すると共に前記接着層が溶融硬化することにより前記接続部と前記セパレータ部品とが封止されることを特徴としたリード線接続構造。
2. 前記セパレータ部品は、前記櫛歯部壁と一体に設けられ、前記複数のリード線に対して横断するように設けられた支持部を有する請求項１に記載のリード線接続構造。
3. 前記櫛歯部壁が、前記支持部の両側に設けられている請求項２に記載のリード線接続構造。
4. 前記セパレータ部品の両端の櫛歯部壁が、テーパ状に形成されている請求項２又は３に記載のリード線接続構造。
5. 前記櫛歯部壁の高さが、前記リード線直径の１．１倍以上３倍以下である請求項１〜４のいずれかに記載のリード線接続構造。
6. 前記櫛歯部壁の壁厚が、前記リード線直径の０．１倍以上２倍以下である請求項１〜５のいずれかに記載のリード線接続構造。
7. 前記セパレータ部品は、前記複数のリード線の長手方向に沿って複数設けられると共に各セパレータ部品が連結部材により連結され、１本のリード線が長手方向で２つ以上のセパレータ部品で保持される請求項１〜６のいずれかに記載のリード線接続構造。

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