JP2017157465A - 端子、該端子を有するケーブル接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、接合効率の向上を図った端子、及び端子を有するケーブル接合体を提供する。【解決手段】被覆付きケーブル２に超音波接合される板状の接合部を有する端子金具１は、接合部に、被覆付きケーブルに対向される対向面１１ａに、複数個の微小突起１４が設けられている。ケーブル接合体１０は、微小突起が、被覆付きケーブルの被覆部２１を突き破った状態で、被覆付きケーブルの導体２０に固相接合されている。【選択図】図７

Description

本発明は、端子、該端子を有するケーブル接合体に関する。

従来、電線の導体部と端子とをホーンとアンビルとで挟み込み、荷重を加えながら振動させて、電線の導体部と端子とを接合させる超音波接合方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−１９２４１３号公報

しかしながら、超音波接合はホーンとアンビル間に電線の導体部と端子を挟んで荷重を加えながら振動させて、これらの接合を行っていたので、接合時に導体部と端子が相対的に大きく動いてしまうと、ホーンから発振された振動エネルギーが分散してしまい、接合効率が悪かった。

本発明は、接合効率の向上を図った端子、及び端子を有するケーブル接合体を提供する。

上記目的を解決するために本発明は以下の構成を備える。
即ち、請求項１に記載の本発明は、被覆付きケーブルに超音波接合される板状の接合部を有する端子であって、前記接合部には、前記ケーブルに対向される対向面に、複数個の微小突起が設けられていることを特徴とする端子である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された本発明において、前記接合部には、超音波接合される際に搭載されるアンビルに係止する係止部が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２に記載された本発明において、相手方端子が接続される電気接触部と、該電気接触部と前記接合部との間に設けられてこれらを連続させる間部と、を備え、前記間部には、前記接合部から前記電気接触部への熱伝達を抑制するために切欠き部が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載された本発明は、被覆付きケーブルと、請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載の端子と、を備え、前記微小突起が、前記被覆付きケーブルの被覆部を突き破った状態で、前記被覆付きケーブルの導体に固相接合されていることを特徴とするケーブル接合体である。

請求項１に記載された発明によれば、被覆付きケーブルに超音波接合される端子の接合部には、ケーブルに対向される対向面に、複数個の微小突起が設けられている。被覆付きケーブル及び端子は、端子の対向面に被覆付きケーブルが重ねられ、これらが加圧された状態で、該重ね方向に直交する直交方向に振動されるが、端子の対向面に設けられた複数個の微小突起が、被覆付きケーブルの被覆部に当接するから、被覆部が効率的に除去される。さらに、被覆部除去後の端子と被覆付きケーブルの導体とを超音波接合する過程にあっては、端子の微小突起が、被覆付きケーブルの導体に当接しているから、超音波接合する際の振動エネルギーにより作用する応力が、微小突起に集中して伝達される。従って、接合効率の向上を図ることができる。

請求項２に記載された発明によれば、接合部には、超音波接合される際に搭載されるアンビルに係止する係止部が設けられている。従って、端子の接合部に設けられた係止部を、アンビルに係止させることにより、超音波接合される際の振動による、端子とアンビルとの相対的な移動が抑制され、振動が被覆付きケーブル及び端子に効率よく伝達される。従って、より一層、接合効率の向上を図ることができる。

請求項３に記載された発明によれば、相手方端子に接続される電気接触部と、該電気接触部と接合部との間に設けられてこれらを連続させる間部と、を備え、間部には、接合部から電気接触部への熱伝達を抑制するために切欠き部が設けられている。即ち、間部に切欠き部が設けられていることで、接合部において発熱した熱量の逃げが抑制され、超音波接合時において金属結合に必要な熱量が確保される。このように、接合部からの熱量の逃げが抑制されることで、電気接触部を有した構成であっても、接合効率の低下の抑制を図ることができる。

請求項４に記載された発明によれば、被覆付きケーブルと、請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載の端子と、を備え、微小突起が、被覆付きケーブルの被覆部を突き破った状態で、被覆付きケーブルの導体に固相接合されている。このようなケーブル接合体は、超音波接合の際、微小突起が被覆を突き破って、被覆付きケーブルの導体に固相接合されるため、予め被覆部を除去する作業が不要となる。これにより、ケーブル接合体を製造する際の作業効率の向上を図ることができる。

本発明の一実施の形態にかかる端子、該端子を有するケーブル接合体を示す斜視図である。 図１に示された端子を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は上面図であり、（Ｃ）は側面図である。 図１に示されたケーブル接合体を製造する様子を示す斜視図である。 図３の側面図を示す図である。 端子及び被覆付きケーブルが超音波接合装置に設置された状態を示す側面図である。 （Ａ）は、超音波接合装置を構成するホーンがアンビルに近付く様子を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）よりもさらに動作が進んだ状態を示す図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）よりもさらに動作が進んだ状態を示す図である。 図１に示されたケーブル接合体の一部断面を示す斜視図である。

以下、一実施の形態における本発明の端子について、図１〜図７を参照して説明する。図３、図４などに示す超音波接合装置３０は、被覆付きケーブルとしてのフレキシブルフラットケーブル（Flexible Flat Cable:以下、ＦＦＣと記す）２の導体２０及び端子金具１とが、電気的、機械的に接続されたケーブル接合体１０を製造する。即ち、ケーブル接合体１０は、ＦＦＣ２及び端子金具１を有し、これらが超音波接合されて、電気的、機械的に接続されたものである。

ＦＦＣ２は、図１、図３などに示すように、複数の帯板状の導体部２０Ａを有して構成されている。各導体部２０Ａは、端子金具１それぞれに接続されるものである。各導体部２０Ａは、導体２０と、該導体２０を覆う被覆部２１と、を有して構成されている。各導体２０は、端子金具１よりも塑性変形し易い金属から構成されている。被覆部２１は、一対の絶縁シート２１Ａ、２１Ｂを有して構成されているとともに、各絶縁シート２１Ａ、２１Ｂは、絶縁性の合成樹脂から成り、帯板状に形成されている。一対の絶縁シート２１Ａ、２１Ｂは、互いの間に各導体２０を挟んで構成されている。

端子金具１は、図１、図２などに示すように、ＦＦＣ２の各導体２０が接続される板状のＦＦＣ接続部１１（接合部）と、相手方端子（不図示）に接続される電気接触部１２と、ＦＦＣ接続部１１と電気接触部１２との間に設けられてこれらを連続させる間部１３と、を有して構成されている。このような端子金具１は、ＦＦＣ接続部１１、間部１３、電気接触部１２の順で、直線上に並んで設けられている。ＦＦＣ接続部１１は、略板状に形成され、ＦＦＣ２に対向する対向面１１ａは、長方形状に形成されている。

なお、以下では、ＦＦＣ接続部１１、間部１３、及び電気接触部１２が並ぶ方向であって、ＦＦＣ接続部１１の対向面１１ａのうち、並ぶ方向に沿う方向を「長手方向Ｙ」と記し、ＦＦＣ接続部１１の対向面１１ａのうち、長手方向Ｙに直交する方向を「幅方向Ｘ」と記し、長手方向Ｙ及び幅方向Ｘに直交する方向を「高さ方向Ｚ」と記す場合がある。

端子金具１は、図２に示すように、ＦＦＣ接続部１１、間部１３、及び電気接触部１２の幅寸法が略一定と成るように形成されている。ＦＦＣ接続部１１及び間部１３は、長手方向Ｙの一端から他端まで略等しい板厚寸法（高さ方向Ｚの寸法）となるように形成されている。

ＦＦＣ接続部１１は、ＦＦＣ２に対向する対向面１１ａに、複数個の微小突起１４を有している。各微小突起１４は、ＦＦＣ２に対向する対向面１１ａに、プレス加工が施されることで得られるものである。このような微小突起１４は、ＦＦＣ２と端子金具１とが超音波接合されてケーブル接合体１０が構成された状態で、ＦＦＣ２の導体２０に固相接合される。

各微小突起１４は、図４にも示すように、断面形状が角部を有さない（Ｒのついた）とともに、断面形状が頂部１４ａに向かうに従って断面積が徐々に小さくなるような山型形状となるように形成されている。また、各微小突起１４は、超音波接合装置３０を構成するホーン３１のナール突起３４と対向する位置になるように設けられていることが望ましい。即ち、図４に示すように、長手方向Ｙ（ホーン３１の振動方向）の断面において、隣接する各微小突起１４の頂部１４ａ間の寸法Ｌと、隣接するナール突起３４の中心Ｐの間の寸法Ｌとが略等しくなるように形成されている。

ここで、長手方向Ｙに隣接する微小突起１４間の溝深さが所定寸法よりも大きいと、超音波接合の際に、ＦＦＣ２が湾曲して微小突起１４間の溝に食い込んでしまって、微小突起１４がホーン３１の動きを妨げてしまう懸念がある。このため、各微小突起１４は、ホーン３１の動きを妨げることはない程度の出寸法となるように形成されている。

本実施形態では、複数個の微小突起１４は、頂部１４ａに向かうに従って断面積が徐々に小さくなるような山型形状と成るように形成されているが、対向面１１ａから先端までの断面積が略同一形状となるような円柱状や角柱状になるように形成されていてもよい。

電気接触部１２は、図２に示すように、内部に相手方端子を挿入可能とする中空の角柱状に形成されている。

間部１３には、図２に示すように、幅方向Ｘの両端部に一対の切欠き部１５が設けられている。一対の切欠き部１５は、間部１３の幅方向Ｘの両端部を矩形状に切り欠くことで形成されている。このように間部１３に、切欠き部１５を形成することで、ＦＦＣ接続部１１から電気接触部１２に連続される部分の断面積が小さくなるから、ＦＦＣ接続部１１において発熱した熱量の逃げが抑制されて、超音波接合時において金属結合に必要な熱量が確保されて、接合効率の低下の抑制が図られる。

また、間部１３には、超音波接合装置３０のアンビル３３に係止する係止部１６が設けられている。係止部１６は、ＦＦＣ接続部１１の対向面１１ａとは反対側の面からアンビル３３に向けて突出した凸形状となるように形成されている。本実施形態では、係止部１６は、プレス加工により形成されている。

次に、ＦＦＣ２と端子金具１とを超音波接合するための超音波接合装置３０について説明する。超音波接合装置３０は、図３〜図５に示すように、駆動源としての図示しない圧電振動子が取り付けられたホーン３１と、ホーン３１に取り付けられたチップ３２と、このチップ３２に相対するアンビル３３（一対の型のうち一方）と、を備えている。圧電振動子は、交流電力を供給すると超音波振動する。この圧電振動子が取り付けられたホーン３１には、チップ３２が取り付けられている。このため、圧電振動子は、ホーン３１などを介してチップ３２を振動させる。このときチップ３２の振動方向（長手方向Ｙ）は、チップ３２とアンビル３３が互いに接離（相対）する接離方向（高さ方向Ｚ）に対して直交する。

チップ３２は、アンビル３３に向けて突出した複数のナール突起３４を有して構成されている。ナール突起３４は、切頭四角錘状に設けられている。複数のナール突起３４は、ＦＦＣ接続部１１の長手方向Ｙ（振動方向）及び幅方向Ｘに沿って格子状に並べて配置されている。複数のナール突起３４は全て、互いに同じ大きさ、同じ形状に設けられている。また、本実施形態においては、ナール突起３４は、幅方向Ｘに２個ずつ並べて配置されている。

アンビル３３には、チップ３２と対向する位置に、端子金具１が設置される長方形状の設置面３３ａが設けられている。設置面３３ａは、端子金具１のＦＦＣ接続部１１、間部１３及び、電気接触部１２の一部が設置可能な大きさとなるように形成されている。この設置面３３ａには、端子金具１の係止部１６が嵌る係止受け部としての凹部３５と、端子金具１の移動を抑制するための溝形状部３６と、が設けられている。凹部３５は、図５に示すように、ＦＦＣ接続部１１が設置面３３ａの所定位置に設置された際に、係止部１６と対向する位置に設けられ、溝形状部３６は端子金具１のＦＦＣ接続部１１が設置される位置に設けられている。こうして、ＦＦＣ接続部１１が設置面３３ａの所定位置に設置された状態では、端子金具１の係止部１６が、アンビル３３の凹部３５に嵌ることで、端子金具１はアンビル３３に係止される。このように、超音波接合される際に、端子金具１のＦＦＣ接続部１１に設けられた係止部１６を、アンビル３３に係止させることにより、端子１のアンビル３３への長手方向Ｙの位置決めがされ、微小突起１４の頂部１４ａが、ナール突起３４の中心Ｐとチップ３２とアンビル３３との接離方向（高さ方向Ｚ）に対向する位置となるように、端子１がアンビル３３に設置される。さらに、アンビル３３に対する係止により、超音波接合される際の振動に起因する端子金具１とアンビル３３との相対的な移動が抑制されて、振動がＦＦＣ２及び端子金具１に効率よく伝達される。

溝形状部３６は、幅方向Ｘに溝切られて形成されるとともに振動方向（長手方向Ｙ）に並ぶ複数の溝部から構成されている。各溝部は、設置面３３ａから凹となるように形成されている。即ち、各溝部の底が、設置面３３ａよりも、接離方向（高さ方向Ｚ）にチップ３２から離れた位置になるように形成されている。

続いて、上述した構成の超音波接合装置３０を用いた超音波接合方法について説明する。まず、図６（Ａ）に示すように、端子金具１の係止部１６を、アンビル３３の凹部３５に近付ける。係止部１６が凹部３５に係止されて、ＦＦＣ接続部１１が、アンビル３３の設置面３３ａ上に設置される。この時、チップ３２のナール突起３４が、ＦＦＣ接続部１１の微小突起１４と接離方向（高さ方向Ｚ）に並ぶ位置にある。

このように、端子金具１の係止部１６を、アンビル３３の凹部３５に係止させることにより、端子金具１とＦＦＣ２が超音波接合される際に、超音波接合される際の振動による端子金具１とアンビル３３との相対的な移動が抑制され、振動がＦＦＣ２及び端子金具１に効率よく伝達される。なお、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）では、溝形状部３６は省略されている。

端子金具１は、ＦＦＣ接続部１１の長手方向Ｙが振動方向に沿うように設置されている。こうして、端子金具１がアンビル３３に移動不能となるように設置される。

次に、ＦＦＣ２における導体部２０Ａを、ＦＦＣ接続部１１において微小突起１４がある対向面１１ａに重ねて、チップ３２とアンビル３３との間にＦＦＣ２及び端子金具１を位置付ける。

この後、図６（Ｂ）に示すように、チップ３２がアンビル３３に近付けられて、導体部２０Ａの上方側被覆２１Ａに接触する。さらにチップ３２が近付けられて、導体部２０ＡがＦＦＣ接続部１１に加圧される。この状態で、圧電振動子を振動させる。振動は、ホーン３１を経由してチップ３２に伝わる。チップ３２が振動すると、その振動により、チップ３２と導体部２０Ａがそれぞれ振動する。この際、導体部２０Ａの下方側被覆２１Ｂには、端子１の微小突起１４が当接しているから、下方側被覆２１Ｂと微小突起１４との間の振動に伴う移動が抑制され、チップ３２の振動が上方側被覆２１Ａに集中して伝達される。こうして、上方側被覆２１Ａとチップ３２との間に生じる振動エネルギー及び摩擦熱により、上方側被覆２１Ａが溶融される。チップ３２が導体部２０Ａに押し付けられているため、溶融した上方側被覆２１Ａが、チップ３２とアンビル３３との間に挟まれた導体２０及びＦＦＣ接続部１１間から除去され、チップ３２のナール突起３４と略同一形状の点状痕２３（図７に示す）が形成されて、チップ３２がアンビル３３にさらに近付けられる。

この後、チップ３２が導体部２０Ａの導体２０に接触する。導体部２０Ａの下方側被覆２１Ｂには、端子１の微小突起１４が当接しているから、下方側被覆２１Ｂと微小突起１４との間のチップ３２の振動に伴う移動が抑制され、チップ３２の振動が、導体２０に集中して伝達される。こうして、導体２０とチップ３２との間に生じる振動エネルギー及び摩擦熱により、下方側被覆２１Ｂが溶融される。チップ３２が導体部２０Ａに押し付けられているため、溶融した下方側被覆２１Ｂが、チップ３２とアンビル３３との間に挟まれた導体２０及びＦＦＣ接続部１１間から除去される。

この後、図６（Ｃ）に示すように、導体２０が端子１のＦＦＣ接続部１１に加圧される。この際、端子１の微小突起１４が、導体部２０Ａの導体２０に当接し、チップ３２が導体２０に当接しているから、さらなるチップ３２からの振動エネルギーによる応力が、微小突起１４に集中し、微小突起１４とこれに接触する導体２０の一部分の酸化被膜が破壊され、新生面が表れて、端子金具１の微小突起１４と導体２０が固相接合（固相接合部１０ａ、図７に示す）する。こうして、図７に示すように、端子金具１とＦＦＣ２の各導体部２０Ａとが、超音波接合されたケーブル接合体１０が完成する。

このようなケーブル接合体１０は、図７に示すように、ナール突起３４と対向する位置（固相接合部１０ａが形成された位置）においては、被覆部２１が除去され、固相接合部１０ａにて接合されている。また、固相接合部１０ａの振動方向（長手方向Ｙ）の両側の被覆部２１は除去されていない。このように、端子金具１の長手方向Ｙにおいて、固相接合部１０ａが形成された位置の被覆部２１は除去され、固相接合部１０ａの長手方向Ｙの両側の被覆部２１は除去されていない状態を、「微小突起１４が、ＦＦＣ２の被覆部２１を突き破った状態」と表現する。こうして、同図に示すように、端子金具１は、微小突起１４が、ＦＦＣ２の被覆部２１を突き破った状態で、ＦＦＣ２の導体２０に固相接合されている。

なお、上述した実施形態では、端子金具１に設けられてアンビル３３に係止する係止部１６は、プレス加工により形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。係止部１６は、間部１３に切り起こし加工により凸形状となるように形成されたものであってもよい。

また、本実施形態では、間部１３には、幅方向Ｘの両端部に一対の切欠き部１５が設けられているが本発明はこれに限定されるものではない。一対の切欠き部１５は、間部１３の厚さ（高さ）を小さくするように切り欠かれていてもよい。即ち、一対の切欠き部１５は、ＦＦＣ接続部１１から電気接触部１２に連続される部分の断面積が小さくなるように形成されていればよく、切欠き部１５は一対でなくともよい。

また、本実施形態では、端子の一例として、端子金具１を用いて説明したが本発明はこれに限定されるものではない。端子は、回路基板のパターンに連続されたバスバーや導電シートであってもよい。

また、本実施形態では、被覆付きケーブルの一例として、ＦＦＣ２を用いて説明したが本発明はこれに限定されるものではない。被覆付きケーブルとして、断面丸形の電線を用いてもよい。

上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の端子、ケーブル接合体の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 端子金具（端子）
１０ ケーブル接合体
２ ＦＦＣ（被覆付きケーブル）
１１ ＦＦＣ接続部（接合部）
１１ａ 対向面
１２ 電気接触部
１３ 間部
１４ 微小突起
１５ 切欠き部
１６ 係止部
２０ 導体
２１ 被覆部

Claims (4)

1. 被覆付きケーブルに超音波接合される板状の接合部を有する端子であって、
   前記接合部には、前記ケーブルに対向される対向面に、複数個の微小突起が設けられていることを特徴とする端子。
2. 前記接合部には、超音波接合される際に搭載されるアンビルに係止する係止部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の端子。
3. 相手方端子が接続される電気接触部と、
   該電気接触部と前記接合部との間に設けられてこれらを連続させる間部と、を備え、
   前記間部には、前記接合部から前記電気接触部への熱伝達を抑制するために切欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の端子。
4. 被覆付きケーブルと、
   請求項１乃至請求項３のうち何れか一項に記載の端子と、を備え、
   前記微小突起が、前記被覆付きケーブルの被覆部を突き破った状態で、前記被覆付きケーブルの導体に固相接合されていることを特徴とするケーブル接合体。

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