JP2022157046A - 電線導体および絶縁電線 - Google Patents

Abstract

【課題】導体断面積を０．１３ｍｍ２よりも小さくしても、電線強度およびコネクタ端子に接続する際の接続強度に優れた電線導体、およびそのような電線導体を備えた絶縁電線を提供する。【解決手段】導体断面積が０．１３ｍｍ２未満であり、電気抵抗が６６０ｍΩ／ｍ以下であり、引張強さが９５０ＭＰａ以上であり、破断伸びが１．５％以上であり、単線の状態で使用される、絶縁電線１とする。【選択図】図１

Description

本開示は、電線導体および絶縁電線に関する。

自動車内において、各種通信機器に、コネクタを介して通信用電線が接続されるが、機器の小型化に伴い、コネクタにおいても、小型化、軽量化が進められている。コネクタが小型化すると、そこに接続される通信用電線においても、細径化が求められる。例えば、特許文献１では、Ｆｅを含むＣｕ合金の素線を用いた撚線導体として、導体断面積を０．１３ｍｍ^２まで小さくしたものが用いられている。

特開２０１８－０８５３４４号公報 特開２０１８－３７３２４号公報

上記特許文献１で用いられている導体のように、導体断面積０．１３ｍｍ^２程度までならば、従来の銅合金撚線を細径化しても、電線強度やコネクタ接続の際の接続強度を十分に確保することができる。しかし、昨今のコネクタの小型化に伴い、導体断面積が０．１３ｍｍ^２よりもさらに小さい通信用電線も求められている。導体断面積が０．１３ｍｍ^２よりも小さい領域では、撚線導体を細径化することは難しく、導体を単線化することが考えられる。しかし、従来の銅合金線をそのまま単線として用いると、電線強度を十分に確保することが難しくなる。また、コネクタ端子に接続する際の接続強度も、低くなりやすい。

そこで、導体断面積を０．１３ｍｍ^２よりも小さくしても、電線強度およびコネクタ端子に接続する際の接続強度に優れた電線導体、およびそのような電線導体を備えた絶縁電線を提供することを課題とする。

本開示の電線導体は、導体断面積が０．１３ｍｍ^２未満であり、電気抵抗が６６０ｍΩ／ｍ以下であり、引張強さが９５０ＭＰａ以上であり、破断伸びが１．５％以上であり、単線の状態で使用される。

本開示の絶縁電線は、前記電線導体と、前記電線導体１本の外周を被覆する絶縁被覆と、を有する。

本開示にかかる電線導体および通信用電線は、導体断面積を０．１３ｍｍ^２よりも小さくしても、電線強度およびコネクタ端子に接続する際の接続強度に優れた電線導体、およびそのような電線導体を備えた絶縁電線となる。

図１は、本開示の一実施形態にかかる単線の絶縁電線を示す断面図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、フラット電線を示す断面図である。図２Ａと図２Ｂは、それぞれ異なる形態を示している。 図３は、電線導体の物性と圧着強度の関係についての評価結果を示す図である。電線導体の物性として、上段は電線導体の引張強さ、中段は芯線の硬度、下段は銅被覆層の硬度を示している。また、左列が低圧縮の場合、右列が高圧縮の場合となっている。 図４は、芯線にＳＵＳ ３０４Ｈを用いた場合と、ＳＵＳ ３０４Ｌを用いた場合について、電線導体の引張強さと圧着強度の関係の評価結果を示す図である。図中には、電線導体の破断伸びの数値も合わせて表示している。上図は低圧縮の場合、下図は高圧縮の場合となっている。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
本開示にかかる電線導体は、導体断面積が０．１３ｍｍ^２未満であり、電気抵抗が６６０ｍΩ／ｍ以下であり、引張強さが９５０ＭＰａ以上であり、破断伸びが１．５％以上であり、単線の状態で使用される。

上記電線導体は、９５０ＭＰａ以上の大きな引張強さを有し、かつ１．５％以上の破断伸びを示す。そのため、導体断面積が０．１３ｍｍ^２未満と小さくなっているにも拘らず、高い電線強度を有するとともに、コネクタ端子に接続する際の接続強度に優れたものとなる。また、通信用電線として用いるのに十分に低い水準である６６０ｍΩ／ｍ以下に、電線導体の電気抵抗が抑えられている。よって、上記電線導体は、小型のコネクタに接続される通信用電線を構成するのに、好適に用いることができる。

ここで、前記電線導体は、引張強さが１３００ＭＰａ以下であるとよい。すると、圧着によってコネクタ端子と接続する際に、電線導体の強度が高すぎることにより、端子材料の強度が低下する事態や、電線導体を十分に圧縮して端子材料に密着させられない事態が生じ、かえって圧着部の圧着強度が低下するのを、抑制することができる。

前記電線導体は、ステンレス鋼より構成される単線の芯線と、銅または銅合金より構成され、前記芯線の外周を被覆する銅被覆層と、を有しているとよい。電線導体が、ステンレス鋼より構成される芯線と、銅被覆層とを有していることで、電線導体全体として、９５０ＭＰａ以上の引張強さと、１．５％以上の破断伸びを両立しやすい。また、銅被覆層の寄与により、電線導体の電気抵抗を、６６０ｍΩ／ｍ以下に抑えやすい。

前記電線導体の断面において、前記芯線の硬度は、６５０Ｈｖ以上、７５０Ｈｖ以下であり、前記銅被覆層の硬度は、８０Ｈｖ以上、１２０Ｈｖ以下であるとよい。電線導体を構成する芯線および銅被覆層が、これらの範囲の硬度を有するものであれば、電線導体全体として、引張強さと圧着強度に特に優れたものとなる。

前記芯線の引張強さは、２４００ＭＰａ以上、２８００ＭＰａ以下であるとよい。すると、電線導体が、引張強さと圧着強度に特に優れたものとなる。

前記芯線を構成するステンレス鋼は、１５０℃以上４００℃以下の温度で１時間の熱処理を行った際の破断伸びが、１．７％以上であるとよい。芯線として、大きな引張強さと伸びを有するものを用いることで、電線導体が、全体として、高い圧着強度を示すものとなりやすい。また、熱処理条件のゆらぎ等により、電線導体の引張強さに多少の変動が生じても、安定して高い圧着強度を与えるものとなる。

前記芯線を構成するステンレス鋼は、ＳＵＳ ３０４Ｈであるとよい。ＳＵＳ ３０４Ｈは、高い引張強さおよび破断伸びを示す材料であり、芯線の構成材料として好適に用いることができる。

本開示にかかる絶縁電線は、前記電線導体と、前記電線導体１本の外周を被覆する絶縁被覆と、を有する。この絶縁電線は、０．１３ｍｍ^２未満の小さい導体断面積を有し、細径性に優れたものでありながら、電線導体として、上記の所定の物性を備えるものを用いることにより、高い電線強度および端子接続強度を示すものとなる。よって、小型のコネクタに接続される通信用電線として、自動車内等で好適に用いることができる。

ここで、前記電線導体が、複数並列に並べられ、前記電線導体のそれぞれの外周が、前記絶縁被覆によって被覆されて、被覆部が構成され、前記被覆部の間が、前記被覆部の前記絶縁被覆と一体となった連結部によって連結されているとよい。複数の電線導体が並列に並べられることで、絶縁電線全体としての強度が、さらに向上される。また、複数の電線導体が並列に並べられ、それらの電線導体の間の距離が連結部によって安定に保持されることで、通信特性の安定した通信用電線として利用することができる。

この場合に、前記電線導体のうち、少なくとも１組の隣接する２本の間の距離が、０．２ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下となっているとよい。すると、導体間の絶縁性を十分に保ちながら、それら２本の電線導体を、差動信号を伝送するためのペア線として、好適に用いることができる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下に、本開示の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本明細書において、「平行」「垂直」等、部材の形状や配置を示す語には、幾何的に厳密な概念のみならず、通信用電線として一般に許容される範囲の誤差も含むものとする。また、本明細書において、各種物性は、大気中、室温（おおむね１５～２５℃）にて計測される値とする。

＜電線導体および通信用電線の概略＞
本開示の実施形態にかかる通信用電線は、導体断面積が０．１３ｍｍ^２未満であり、電気抵抗が６６０ｍΩ／ｍ以下である。そして、引張強さが９５０ＭＰａ以上であり、破断伸びが１．５％以上である。本開示の実施形態にかかる絶縁電線は、上記の電線導体と、電線導体１本の外周を被覆する絶縁被覆と、を有するものである。

本開示の実施形態にかかる電線導体は、単線の状態で用いられる。つまり、電線導体は、１本ずつ個別に絶縁された状態で用いられ、絶縁されていない複数の電線導体が、撚り合わせや束の形成により、集合されて用いられるものではない。そして、電線導体は、導体断面積が、０．１３ｍｍ^２未満となっている。電線導体がこのように小さな導体断面積を有することにより、絶縁電線を細径化でき、自動車内における小型のコネクタへの接続等に、好適に用いることができる。導体断面積が０．１３ｍｍ^２未満である細径の電線導体は、通電用よりも、通信用に好適に用いることができる。細径性を高める観点から、導体断面積は、０．１０ｍｍ^２以下であると、さらに好ましい。導体断面積には、特に下限は設けられないが、過度の細径化による強度の低下を抑制する等の観点から、例えば０．０２ｍｍ^２以上としておくとよい。０．０５ｍｍ^２の導体断面積を、特に好適に採用することができる。さらに、電線導体は、電気抵抗が６６０ｍΩ／ｍ以下となっている。電線導体の電気抵抗が６６０ｍΩ／ｍ以下であれば、通信用電線として十分な導電性を有するものとなる。さらに好ましくは、電線導体の電気抵抗は、６００ｍΩ／ｍ以下であるとよい。

本実施形態にかかる電線導体は、引張強さが９５０ＭＰａ以上となっている。電線導体の引張強さが９５０ＭＰａ以上であれば、細径の単線である電線導体、およびその電線導体を含む絶縁電線において、十分に高い電線強度を得ることができる。また、電線導体をコネクタ端子に圧着接続した際に、圧着部において、高い接続強度を得ることができる。つまり、圧着部において圧縮された電線導体が、断線を起こしにくい。それらの効果をさらに高める観点から、電線導体の引張強さは、９７０ＭＰａ以上、また１０００ＭＰａ以上、１０５０ＭＰａ以上であれば、さらに好ましい。電線導体の引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により、破断時の引張強さとして評価することができる。

電線導体の引張強さの上限は、特に定められるものではないが、引張強さが高すぎても、かえってコネクタ端子との接続部における接続強度が低くなる場合がある。電線導体が高強度を有し、硬くなりすぎると、コネクタ端子に圧着接続する際に、コネクタ端子側の材料において強度の低下が起こることや、電線導体を十分に変形させられなくなること等により、コネクタ端子によって電線導体を強固に保持できなくなり、かえって接続強度が低くなる事態が生じうるからである。それらの事態を避け、高い接続強度を担保する観点から、電線導体の引張強さは、１３００ＭＰａ以下、また１１８０ＭＰａ以下、１０８０ＭＰａ以下に抑えておくことが好ましい。

さらに、本実施形態にかかる電線導体は、破断伸びが１．５％以上となっている。電線導体が、９５０ＭＰａ以上の引張強さと合わせて、１．５％以上の破断伸びを有していることで、電線導体を圧着端子に接続する際に、圧着部において、電線導体の伸びを利用して、高い圧着強度を得ることができる。また、電線導体が十分に高い破断伸びを有していれば、熱処理条件のゆらぎ等に起因して、電線導体の引張強さが変動することがあっても、高い圧着強度を安定して得ることができる。それらの効果をさらに高める観点から、電線導体の破断伸びは、１．８％以上、また２．０％以上、２．２％以上であると、さらに好ましい。電線導体の破断伸びは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により評価することができる。

電線導体が、９５０ＭＰａ以上の引張強さと１．５％以上の破断伸びを有することで、圧着部において、例えば３０Ｎ以上のような高い圧着強度が得られる。これにより、電線導体をコネクタ端子に接続した際に、高い接続強度が得られる。圧着強度は、４０Ｎ以上であると、さらに好ましい。電線導体の圧着強度は、圧着端子に電線導体を圧着接続した状態で、電線導体を引っ張った際に、圧着部において電線導体が破断するまでに印加される力の最大値として評価することができる。本実施形態にかかる電線導体の圧着部における破断は、圧着端子と電線導体の間の接合部の分離ではなく、圧着端子内部での電線導体の破断自体によって起こるため、圧着強度は、圧着端子の種類や圧着方法への依存性の小さいパラメータとして定まる。一例として、銅合金製の圧着端子によって、軸線方向に沿って長さ１．６～３．０ｍｍにわたる領域において、相互に対向する方向から電線導体を挟み込んで圧縮することで、圧着接続して、引張試験を行えばよい。

＜電線導体および絶縁電線の具体例：電線導体が２層構造の場合＞
次に、上記のように、導体断面積を０．１３ｍｍ^２未満とした場合に、６６０ｍΩ／ｍ以下の電気抵抗、９５０ＭＰａ以上の引張強さ、１．５％以上の破断伸びを兼ね備える、単線の電線導体の例として、芯線と被覆層の２層構造を有する電線導体、およびそのような電線導体を備えた絶縁電線について説明する。図１に、そのような電線導体１０を含んだ絶縁電線１の断面を表示する。絶縁電線１においては、１本の電線導体１０の外周を被覆して、絶縁被覆２０が形成されている。

電線導体１０は、芯線１１と、芯線１１の外周を被覆する銅被覆層１２とを有している。芯線１１と銅被覆層１２は、一体に接合されている。芯線１１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）より構成されている。ＳＵＳの種類は特に限定されるものではないが、オーステナイト系ＳＵＳ、特にＳＵＳ ３０４ＨおよびＳＵＳ ３０４Ｌを好適に用いることができる。銅被覆層１２は、銅または銅合金より構成されている。好ましくは、不可避的不純物を除いて添加元素を含まない純銅より構成されているとよい。芯線１１と銅被覆層１２の間には、芯線１１と銅被覆層１２の接合性を高める等の目的で、他種の層が配置されてもよいが、芯線１１の表面に銅被覆層１２が直接接触して形成されている方が好ましい。

ここで、ＳＵＳ ３０４ＨおよびＳＵＳ ３０４Ｌの成分組成を、下の表１にまとめておく。両者は、ＣおよびＮｉの含有量において相互に異なっている。

本実施形態にかかる電線導体１０は、ＳＵＳより構成された芯線１１を含んでおり、ＳＵＳの材料強度の高さにより、電線導体１０全体として、９５０ＭＰａ以上のように、高い引張強さを有するものとなる。そのため、単線の状態であっても、また細径化されていても、従来一般の全体が銅合金より構成される導体よりも、高い導体強度を有するものとなる。コネクタ接続の際の接続強度も、高くすることができる。芯線１１が有する具体的な特性については後に詳しく説明するが、電線導体１０において、十分な強度を発揮する観点から、芯線１１の外径は、０.１１ｍｍ以上、さらに好ましくは０.１２ｍｍ以上としておくとよい。一方、電線導体１０の細径性を保ちながら銅被覆層１２の厚さを十分に確保する等の観点から、芯線１１の外径は、０.１７ｍｍ以下に抑えておくとよい。

電線導体１０において、銅被覆層１２は、電気伝導を担うものとなる。芯線１１を構成するＳＵＳは、それほど高い導電性を有する金属ではないが、電線導体１０全体として十分な導電性を確保するために、芯線１１の外周に、導電性の高い金属である銅または銅合金よりなる銅被覆層１２を設けている。銅被覆層１２の厚さは、電線導体１０全体としての電気抵抗が、６６０ｍΩ／ｍ以下、好ましくは６００ｍΩ／ｍ以下となるように、定められる。電線導体１０の電気抵抗に特に下限は設けられないが、銅被覆層１２が厚くなりすぎるのを防止する等の観点から、例えば５００ｍΩ／ｍ以上としておくとよい。おおむね、銅被覆層１２の厚さを、４０μｍ以上、また７０μｍ以下としておけばよい。

絶縁被覆２０は、有機ポリマーをベース材料として構成される。有機ポリマーの種類は特に限定されるものではなく、ポリオレフィンやオレフィン系共重合体等のオレフィン系ポリマー、ポリ塩化ビニル等のハロゲン系ポリマー、各種エラストマーやゴム等を用いることができる。有機ポリマーには、適宜、各種添加剤が添加されてもよい。絶縁被覆２０の厚さは特に限定されないが、十分な絶縁性を付与する等の観点から、例えば０.１ｍｍ以上としておくとよい。一方、絶縁電線１の細径性を高める観点から、０.２５ｍｍ以下に抑えておくとよい。

＜２層構造の電線導体の特性＞
次に、上に挙げたＳＵＳ芯線１１と銅被覆層１２の２層構造を有する電線導体１０が有する特性について、詳細に説明する。

電線導体１０は、ＳＵＳより構成される芯線１１を有することにより、高い強度を備えている。具体的には、上記のように、電線導体１０全体としての引張強さが、９５０ＭＰａ以上となっている。電線導体１０の引張強さは、９７０ＭＰａ以上、また１０００ＭＰａ以上、１０５０ＭＰａ以上であれば、さらに好ましい。また、電線導体１０の引張強さは、１３００ＭＰａ以下、また１１８０ＭＰａ以下、１０８０ＭＰａ以下に抑えておくことが好ましい。

電線導体１０全体としての破断伸びは主に、ＳＵＳより構成される芯線１１が有する破断伸びに支配されるが、銅被覆層１２は、ＳＵＳよりも柔軟性の高い金属である銅または銅合金より構成されることにより、電線導体１０の破断伸びを高めるのに寄与する。それら芯線１１と銅被覆層１２の複合体全体として、電線導体１０の破断伸びが、上記のように、１．５％以上となる。電線導体１０の破断伸びは、１．８％以上、また２．０％以上、２．２％以上であれば、さらに好ましい。

電線導体１０が、全体として、上記のような引張強さおよび破断伸びを示すものであれば、ＳＵＳよりなる芯線１１および銅被覆層１２のそれぞれが、どのような材料特性を有するものであってもかまわない。しかし、電線導体１０の断面において、芯線１１が、６５０Ｈｖ以上、さらには６７０Ｈｖ以上の硬度を有しているとよい。また、芯線１１単独の引張強さが、２４００ＭＰａ以上、さらには２５００ＭＰａ以上であるとよい。芯線１１がそれらの値以上の硬度および引張強さを有していると、電線導体１０全体としての強度を高めやすい。一方、芯線１１の硬度は、７５０Ｈｖ以下、さらには７００Ｈｖ以下であるとよい。また、芯線１１単独の引張強さは、２８００ＭＰａ以下、さらには２６００ＭＰａ以下であるとよい。ＳＵＳ芯線１１の硬度および引張強さがそれらの値以下に抑えられていると、電線導体１０の強度の過度の上昇による圧着強度の低下を抑制しやすい。

また、ＳＵＳよりなる芯線１１単独の状態で、１５０℃以上４００℃以下の温度で１時間の熱処理（伸線後の焼鈍）を行った際の破断伸びが、１．７％以上、さらには２．２％以上となるとよい。すると、電線導体１０全体として、上記のような破断伸びが得られやすくなる。芯線１１において、上記熱処理条件で、１．７％以上、さらには２．２％以上の破断伸びを与えるＳＵＳ材として、ＳＵＳ ３０４Ｈを挙げることができる。

銅被覆層１２については、硬度が、８０Ｈｖ以上であるとよい。また、１６０Ｈｖ以下、さらには１２０Ｈｖ以下であるとよい。電線導体１０全体としての強度は、芯線１１の強度の影響を大きく受けるが、銅被覆層１２の強度もある程度の寄与を示すものであり、銅被覆層１２の硬度を上記の範囲としておくと、電線導体１０全体としての引張強さ、および圧着強度を有効に高めやすくなる。ＳＵＳ芯線１１および銅被覆層１２の硬度は、電線導体１０を軸線方向に垂直に切断した断面において、マイクロビッカース硬度計等を用いて計測することができる。この際、それぞれ５箇所程度で測定を行い、平均値をとればよい。

＜２層構造の電線導体の製造方法＞
上記の２層構造を有する電線導体１０を製造する方法としては、例えば、伸線によって所定の径を有するＳＵＳの芯線１１を製造したうえで、めっきや蒸着により、銅被覆層１２をその芯線１１の表面に形成すればよい。あるいは、芯線１１となるＳＵＳ材の周囲に、銅被覆層１２となる環状の銅材を嵌め込み、所定の径まで一体に伸線することでも、電線導体１０を製造することができる。

このようにして得られたＳＵＳの芯線１１の表面に銅被覆層１２を有する電線導体１０に対して、熱処理（焼鈍）を行えばよい。熱処理を経て、主に銅被覆層１２が軟化される。熱処理条件は、電線導体１０全体として、所望の引張強さや硬度、また破断伸びが得られるように、設定すればよい。熱処理温度としては、１００℃以上、また４００℃以下の範囲を例示することができる。さらに好ましくは、２５０℃以上、また４００℃以下で熱処理を行えばよい。熱処理は、電線導体１０を通電加熱する連続軟化の方式で行っても、所定の温度のバッチ炉内で電線導体１０を加熱するバッチ式軟化によって行ってもよい。

＜別の形態の絶縁電線－フラット電線＞
２層構造を有する電線導体１０等、本開示の実施形態にかかる電線導体は、どのような形態で使用されてもよく、図１に示したような１本の電線導体１０の全周を絶縁被覆２０で被覆した単純な絶縁電線１を構成する形態に限られない。上記実施形態にかかる電線導体１０を用いて、他の形態の絶縁電線を構成する場合の例として、フラット電線について、簡単に説明する。

フラット電線２の断面を、図２Ａおよび図２Ｂに示す。図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ異なる形態を示している。フラット電線２は、上記で説明した本開示の実施形態にかかる電線導体１０を複数含んでいる。電線導体１０の本数は、特に指定されるものではないが、２本以上、８本以下の本数を好適に採用することができる。特に、ペア線を構成できるように、偶数の本数とすればよい。

フラット電線２においては、複数の電線導体１０が、軸線方向を平行に揃えて、一方向に並列に並べられている。並べられた各電線導体１０の外周が、個別に絶縁被覆２０によって被覆され、電線導体１０と絶縁被覆２０よりなる被覆部３０が複数形成されている。そして、各被覆部３０の間が、連結部２５によって連結されている。被覆部３０を構成する絶縁被覆２０と、連結部２５とは、同じ材料を用いて、一体に成形されている。図２Ａに示した形態においては、断面略円形の被覆部３０の間を連結して、連結部２５が形成されている。一方、図２Ｂに示した形態においては、隣接する被覆部３０が、略円形の断面形状を相互に重ね合わせるようにして、直接接合されており、それら被覆部３０を構成する絶縁被覆２０の一部が、連結部２５として機能している。いずれの形態においても、フラット電線２の可撓性の確保、端末加工時の裂きやすさ等の観点から、連結部２５の厚さ（電線導体１０の並列方向に直交する寸法）が、被覆部３０の直径よりも小さくなっていることが好ましい。

並列に並べられた電線導体１０の間隔は、特に限定されるものではないが、隣接する電線導体１０の間の距離ｄ（電線導体１０の中心間の距離）が、０．２ｍｍ以上、さらには０．４ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上であるとよい。すると、電線導体１０の間の絶縁を十分に確保することができる。特に図２Ａの形態においては、隣接する電線導体１０の間の距離ｄを、０．４ｍｍ以上とするとよい。一方、少なくとも１組の隣接する２本の電線導体１０の間の距離ｄが、１．２ｍｍ以下、さらには１．０ｍｍ以下となっていることが好ましい。すると、それら２本の電線導体１０を、必要な特性インピーダンスを確保しながら、差動信号を伝送するペア線として好適に用いることができる。なお、フラット電線２が３本以上の電線導体１０を含む場合に、ペアを構成する２本の電線導体１０の間以外の箇所においては、電線導体１０の間の距離ｄは、１．２ｍｍより長くしてもよいし、全電線導体１０を、１．２ｍｍ以下の等間隔に並べてもよい。

フラット電線２を用いれば、複数の端子を並べて有するコネクタに、一括して複数の電線導体１０を接続することが可能となる。上記のように、本開示の実施形態にかかる電線導体１０は、高い強度を有するものであるが、複数を並列に並べることで、フラット電線２全体として、さらに強度を高めることができる。また、電線導体１０が高い強度を有することで、図１に示したような独立した絶縁電線１を撚り合わせてツイストペア線を構成するとすれば、電線導体１０の高い剛性により、ツイスト構造を安定に保持することが難しいが、複数の電線導体１０を横に並べたフラット電線２とし、さらに連結部２５によって電線導体１０の間の距離ｄを一定に保持することで、安定して差動信号の伝送を行うことができるようになる。

以下に実施例を示す。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。以下、特記しない限り、試料の作製および評価は、大気中、室温にて行っている。

［１］２層構造の電線導体の強度と圧着強度の関係
まず、ＳＵＳ芯線と銅被覆層を有する２層構造の電線導体について、電線導体全体としての引張強さおよび各部の硬度と、端子圧着部における圧着強度との関係について検証した。

＜試料の作製＞
ＳＵＳ ３０４Ｈ材よりなる芯線と、純銅よりなる銅被覆層とを有する電線導体を作製した。芯線の外径は、φ０．１６ｍｍとし、銅被覆層の厚さは４５μｍとした。電線導体全体として、外径がφ０．２５ｍｍ、導体断面積にして０．０５ｍｍ^２となった。得られた電線導体に対して、連続軟化により、熱処理を行った。熱処理条件は、図３の上段に横軸として表示した所定の引張強さが得られるように、それぞれ設定した。加熱温度は、おおむね１００℃～４００℃の範囲内であった。別途、バッチ式加熱により、１００℃～４００℃の複数の温度で１時間の熱処理を行った試料も作成した。電線導体の電気抵抗は、いずれの条件の熱処理を経た場合にも、６６０ｍΩ／ｍ以下であった。合わせて、参照試料として、導体断面積０．０５ｍｍ^２の銅合金導体（引張強さ：７４０ＭＰａ、破断伸び：２.１％）も準備した。

＜評価方法＞
・電線導体の引張強さ
作製した各電線導体に対して、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により、破断時の引張強さを評価した。この際、電線導体が全体として破断した時点を、破断時とみなした。測定に際し、評点間距離は２５０ｍｍとし、引張速度は５０ｍｍ/ｍｉｎとした。

・各部の硬度
作製した各電線導体を、軸線方向に垂直に切断し、断面において、芯線および銅被覆層のそれぞれの硬度を測定した。硬度の測定は、マイクロビッカース硬度計を用いて行った。芯線、銅被覆層のそれぞれについて、５か所で測定を行い、平均値を記録した。

・圧着強度
作製した電線導体を、長さ１０４ｍｍに切り出し、圧着端子にて圧着接続して、端子付き導体を得た。圧着端子としては、銅合金製のものを用い、圧着接続に際しては、電線導体の軸線方向に沿って長さ１．６～３．０ｍｍにわたる領域において、電線導体を対向する方向から挟み込んで圧縮した。圧着部としては、導体に対する圧縮度を変化させることで、低圧縮と高圧縮の２とおりの圧着部を形成した。低圧縮の状態は、通常のコネクタ端子と電線導体の間の接続部において採用されるものであり、高圧縮の状態は、通常よりも厳しい条件で電線導体を圧縮している状態に相当する。

得られた端子付き導体に対して、圧着端子を固定して、電線導体を引っ張った。そして、圧着部分において電線導体が破断するまでに印加した力の最大値を、圧着強度として記録した。引張速度は１００ｍｍ/ｍｉｎとした。なお、いずれの試料においても、圧着部の破断は、圧着端子から電線導体が分離して抜け出るのではなく、圧着端子内部において、電線導体自体が破断することによって起こった。

＜試験結果＞
図３に、連続軟化による熱処理を経た電線導体について、各種特性（横軸）と、圧着強度（縦軸）との関係を示す。横軸に表示した特性は、上段で電線導体全体の引張強さ、中段でＳＵＳ芯線の硬度、下段で銅被覆層の硬度となっている。また、左列に低圧縮の場合、右列に高圧縮の場合を示している。各図では、圧着強度が３０Ｎの水準を、実線で表示している。

まず、低圧縮の場合について、結果を検討する。電線導体の引張強さと圧着強度の関係を見ると、引張強さ９５０ＭＰａ以上の全域において、３０Ｎ以上の圧着強度が得られている。この際、対応するＳＵＳ芯線および銅被覆層の硬さは、それぞれ、６５０Ｈｖ以上、また８０Ｈｖ以上となっている。また、グラフの掲載は省略するが、バッチ式軟化によって熱処理を行った試料においても、導体の引張強さが１０５０ＭＰａから１３００ＭＰａの領域で、３０Ｎ以上の圧着強度が得られた。

次に、高圧縮の場合について、結果を検討する。この場合には、おおむね電線導体の引張強さが９５０ＭＰａ以上１０８０ＭＰａ以下の領域で、３０Ｎ以上の圧着強度が得られている。１０８０ＭＰａよりも引張強さが高い領域では、圧着強度が低下している。これは、電線導体の硬さのために、圧着端子の材料強度が低下してしまい、電線導体を圧着端子で強固に保持できなかったことによると考えられる。なお、参照試料の銅合金導体の圧着強度は、低圧縮の場合で２３.６Ｎ、高圧縮の場合で２５.４Ｎであった。

［２］２層構造の電線導体における芯線の構成材料の検討
ここでは、２層構造の電線導体において、芯線を構成するＳＵＳの伸びが電線導体の特性に与える影響を検証した。

＜試料の作製＞
上記の試験［１］では、ＳＵＳ ３０４Ｈよりなる芯線を用いたが、代わりにＳＵＳ ３０４Ｌよりなる芯線を用いて、同様に電線導体を作製した。連続軟化による熱処理の条件は、ＳＵＳ ３０４Ｈを用いた場合とＳＵＳ ３０４Ｌを用いた場合で、引張強さがおおむね揃うように、設定した。また、別途、銅被覆層を形成していない状態のＳＵＳ ３０４ＨおよびＳＵＳ ３０４Ｌの芯線について、銅被覆層を形成した電線導体と同じ条件で、バッチ式軟化による熱処理を行っておいた。

＜評価方法＞
・引張強さと圧着強度
連続軟化によって熱処理を行った各試料に対して、上記試験［１］と同様の方法で、電線導体の引張強さおよび圧着強度を評価した。

・破断伸び
連続軟化およびバッチ式軟化によって熱処理を行った各試料に対して、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張試験により、破断伸びを評価した。また、合わせて、４端子法によって電気抵抗を測定した。

＜評価結果＞
図４に、芯線にＳＵＳ ３０４Ｈを用いた場合とＳＵＳ ３０４Ｌを用いた場合について、電線導体全体の引張強さと圧着強度の関係を示す。また、図中で、各データ点の近傍に、電線導体全体の破断伸びの値を表示する。上図が低圧縮の場合、下図が高圧縮の場合である。図４に示したＳＵＳ ３０４Ｈについてのデータは、図３に掲載したのと同じものである。

図４によると、低圧縮の状態において、芯線がＳＵＳ ３０４Ｈである場合にも、ＳＵＳ ３０４Ｌである場合にも、電線導体の引張強さが９５０ＭＰａ以上、かつ破断伸びが１．５％以上の領域で、３０Ｎ以上の圧着強度が得られている。このことから、電線導体として、電線導体の引張強さが９５０ＭＰａ以上、かつ破断伸びが１．５％以上のものを用いることで、通常の端子接続部において、十分に高い圧着強度が達成できると言える。圧着時に、電線導体が高い伸びを示すことで、圧着強度を向上させるものと考えられる。

さらに、ＳＵＳ ３０４Ｈの場合とＳＵＳ３０４Ｌの場合の結果を詳細に比較すると、低圧縮の場合には、ＳＵＳ３０４ Ｈでは、全データ点で３０Ｎ以上の圧着強度が得られているのに対し、ＳＵＳ ３０４Ｌでは、引張強さが高い領域で、圧着強度が低くなっている。つまり、ＳＵＳ ３０４Ｈの方が、ＳＵＳ ３０４Ｌよりも、３０Ｎ以上の圧着強度が得られる領域が広くなっている。高圧縮率の場合にも、同様に、ＳＵＳ ３０４Ｈの方が、広い領域で、３０Ｎ以上の圧着強度が得られている。

このように、芯線の構成材料がＳＵＳ ３０４Ｈである場合の方が、ＳＵＳ ３０４Ｌである場合よりも、広い範囲の引張強さにおいて、高い圧着強度が安定して得られている。このＳＵＳ ３０４ＨとＳＵＳ３０４Ｌの間の圧着強度の差は、両材料の伸びの差に対応づけることができる。図４中に記入した破断伸びの値を見ると、引張強さが同程度でも、ＳＵＳ ３０４Ｈの方が、ＳＵＳ ３０４Ｌよりも、高い破断伸びを有する傾向がある。２種のＳＵＳにおける破断伸びの違いをさらに詳細に検討する観点から、下の表２に、両材料について、芯線単独の状態と、銅被覆層を設けた状態について、各温度でのバッチ式軟化を経た後に計測された破断伸びの値をまとめる。また、銅被覆層を設けた状態において計測された電気抵抗値も合わせて示す。

表２によると、芯線単独の状態で、熱処理を経て得られる破断伸びが、ＳＵＳ ３０４Ｈにおいて、ＳＵＳ ３０４Ｌよりも大きくなっている。１５０℃から４００℃で１時間の熱処理を行った際に、ＳＵＳ ３０４Ｌでは破断伸びが２．０％以下に留まっているのに対し、ＳＵＳ ３０４Ｈでは、破断伸びが２．２％以上となっている。そして、芯線の外周に銅被覆層を形成した状態でも、ＳＵＳ ３０４Ｈの方が大きな伸びを示す傾向が引き継がれており、２００℃から４００℃で１時間の熱処理を行った際に、ＳＵＳ ３０４Ｌでは破断伸びが１．９％以下に留まっているのに対し、ＳＵＳ ３０４Ｈでは、全域で破断伸びが２．０％以上となっている。

このように、ＳＵＳ ３０４Ｈの方が、ＳＵＳ ３０４Ｌよりも、熱処理を経て大きな破断伸びを示すことが、ＳＵＳ ３０４Ｈの方が広い引張強さの範囲で高い圧着強度を与えるという図４で見られた現象と関連していると推測される。なお、ＳＵＳ ３０４ＨとＳＵＳ ３０４Ｌのいずれの材料を用いた場合にも、全熱処理条件において、得られる電線導体の電気抵抗値が６６０ｍΩ／ｍ以下に抑えられることも、表２より確認される。

本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

なお、上記で説明したフラット電線の構成は、本開示の実施形態にかかる電線導体以外の任意の電線導体を用いる場合についても、適用することができる。例えば、Ｃｕ－Ｓｎ合金線等、従来用いられてきた銅合金線を用いる場合についても、導体断面積０．３２ｍｍ^２未満の細径の電線導体を並列に並べることによって、電線導体の細径化とともに、強度向上の効果を得ることができる。つまり、複数の電線導体を含む絶縁電線において、電線導体を細径化した際に電線強度を確保することを課題として、以下のように絶縁電線を構成することができる。

導体断面積が０．３２ｍｍ^２未満の単線の電線導体が、複数並列に並べられ、
前記電線導体のそれぞれの外周が、絶縁被覆によって被覆されて、被覆部が構成され、
前記被覆部の間が、前記被覆部の前記絶縁被覆と一体となった連結部によって連結されている、絶縁電線。

前記絶縁電線において、前記電線導体のうち、少なくとも１組の隣接する２本の間の距離が、０.２ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下となっていることが好ましい。特に、前記距離が１．０ｍｍ以下になっていることが好ましい。その他、フラット電線に関する構成としては、上記で説明した形態を好適に適用することができる。

１ 絶縁電線
２ フラット電線
１０ 電線導体
１１ 芯線
１２ 銅被覆層
２０ 絶縁被覆
２５ 連結部
３０ 被覆部
ｄ 電線導体の間の距離

Claims (10)

1. 導体断面積が０．１３ｍｍ^２未満であり、
   電気抵抗が６６０ｍΩ／ｍ以下であり、
   引張強さが９５０ＭＰａ以上であり、
   破断伸びが１．５％以上であり、
   単線の状態で使用される、電線導体。
2. 引張強さが１３００ＭＰａ以下である、請求項１に記載の電線導体。
3. ステンレス鋼より構成される単線の芯線と、
   銅または銅合金より構成され、前記芯線の外周を被覆する銅被覆層と、を有する、請求項１または請求項２に記載の電線導体。
4. 前記電線導体の断面において、
   前記芯線の硬度は、６５０Ｈｖ以上、７５０Ｈｖ以下であり、
   前記銅被覆層の硬度は、８０Ｈｖ以上、１２０Ｈｖ以下である、請求項３に記載の電線導体。
5. 前記芯線の引張強さは、２４００ＭＰａ以上、２８００ＭＰａ以下である、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の電線導体。
6. 前記芯線を構成するステンレス鋼は、１５０℃以上４００℃以下の温度で１時間の熱処理を行った際の破断伸びが、１.７％以上である、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の電線導体。
7. 前記芯線を構成するステンレス鋼は、ＳＵＳ ３０４Ｈである、請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の電線導体。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電線導体と、
   前記電線導体１本の外周を被覆する絶縁被覆と、を有する、絶縁電線。
9. 前記電線導体が、複数並列に並べられ、
   前記電線導体のそれぞれの外周が、前記絶縁被覆によって被覆されて、被覆部が構成され、
   前記被覆部の間が、前記被覆部の前記絶縁被覆と一体となった連結部によって連結されている、請求項８に記載の絶縁電線。
10. 前記電線導体のうち、少なくとも１組の隣接する２本の間の距離が、０．２ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下となっている、請求項９に記載の絶縁電線。

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